第一幅蓝图

第一幅蓝图

袁隆平所说的“水稻雄性不孕性”,后来的专业通称为“水稻雄性不育性”,这两个命名是同义的。在叙述中,我既要尊重袁隆平对“水稻雄性不孕性”的历史性命名,又要立足当下,以后来的专业通称为主,包括由此衍生出来的雄性不育株、雄性不育系。

随着袁隆平发现了第一株天然雄性不育株,一切又将从试验开始。

袁隆平在接下来的观察中发现,正常植株的水稻颖花刚开花时,花药膨松,颜色鲜黄,用手轻轻振动便有大量花粉撒出,开花后不久,花药便裂开了,药囊变空,呈白色薄膜状挂在花丝上。而他发现的天然雄性不育株,开花后花药不开裂,振动也不撒粉,用五倍放大镜进一步检视,确证为其花药是不开裂的。他做上标记后,两三天内再复检几次,并采集花药进行显微镜检验(镜检),用碘化钾液染色法进行花粉反应观察,最终确认为真正的天然雄性不育株。

但这还只是一个个案或孤证,袁隆平还必须找到更多的证据。这时他已有了个帮手——他的贤内助邓则。邓则对袁隆平的支持自不用说,在农校毕业后又一直从事农业技术推广工作,也懂专业,但两人不在一个单位,婚后,他们大部分时间还是各在各的单位里住,只有节假日才能回到他们小小的家里。直到1975年,她才调到安江农校,那已是十年后了,三系杂交水稻已经培育成功了。而眼下,一切才刚刚起步,好在这对牛郎织女相隔也不是太远,只要有空,邓则就会赶来给丈夫当帮手。在1964年、1965年两年里,袁隆平和妻子邓则,加上他所带班级的几个学生,一人拿着一只放大镜,一株一株地挨个检查了几十万株稻穗。一株稻穗不算什么,但若把几十万株稻穗挨着平铺在地上,有数公里长。这功夫没有白下,袁隆平在洞庭早籼、胜利籼、南特号和早粳4号等四个品种中,连同1964年发现的天然雄性不育株,一共找到了性状不同的六株雄性不育株,表现为三种类型:从胜利籼中发现的两株为无花粉型,为完全雄性不育,袁隆平将其简称为“籼无”;从南特号中找出两株花粉败育型,花药细小,黄白色,全部不开裂,亦为完全雄性不育;从洞庭早籼、早粳4号中分别发现了两株花药退化型,由于其花药高度退化,基本上不育。

这六株像命根子一样的稻株,在袁隆平眼里还深藏着无数秘密,那是杂交稻的生命密码。而他的思路已十分清晰,就是利用这六株天然雄性不育株,通过人工的方式,培育出只有单一性功能的母本——雄性不育系,通俗地说,就是“母水稻”或“女儿稻”。这种水稻的雄蕊没有花粉或花粉高度退化,对于雌雄同花、自花授粉的正常、健康水稻而言,实际上是一种生殖病态特征,它们丧失了雄性功能,也就不能自花授粉了,只能通过异花授粉来繁殖后代,也就可以利用别的水稻品种来进行杂交。这就意味着,水稻的这一生殖病态性状,孕育着被人类利用的巨大的价值。而天然雄性不育株和雄性不育系,又是两个不能混淆的概念,人类可以用天然雄性不育株为材料,培育出雄性不育系,也就是用人工创造一种母本,这样就不用去反复寻觅那极其渺茫的天然雄性不育株了。

这个培育的时间又要多久呢?袁隆平当然希望是越快越好。那六株雄性不育株的生长期是不一样的,成熟或早或晚,那些成熟比较早的,他于当年就将部分种子进行翻秋播种,其余的种子则留待第二年春播。由于每一粒种子都十分金贵,只能进行盆栽试验。经过连续两年翻秋与春播,袁隆平采用人工授粉的方式,结出了数百粒第一代雄性不育的种子,但只有四株繁殖了一至二代。随着雄性不育株的不断繁殖,到了第三代,原来的坛坛罐罐已经不够用了,还需要增加六十多个,但安江农校既拿不出这么多盆子,也没有这笔经费,而当时袁隆平的研究试验还处于自发状态,一切都靠自己。他原本打算自费购买,去杂货店问了价,那盆子实在也不贵,才一块多钱一个,但加起来就是一笔不小的数目了。当时袁隆平两口子的工资加起来还不到一百元,上有老,下有小,袁隆平还要自费购买专业书籍和一些科研设备,手头紧得很,那六十多个盆子也得七八十块钱吧,差不多就是两口子一个月的工资了,一家老小不能不吃饭哪。他找到学校总务主任陈周忠,请他帮忙与一家陶瓷厂联系,想从废品堆里捡些坛坛罐罐来搞试验。搞总务的,一般门路比较广,陈周忠也是一个热心人,经他联系,那家陶瓷厂很爽快就答应了,一个难题就这样解决了。袁隆平一直没有忘怀这个在自己起步维艰之际帮助过自己的热心人,如果没有陈周忠等热心人的帮助,他的科研之路将变得更加艰难。趁着一个星期天,从没拖过板车的袁隆平,带着三个学生,拖着一辆嘎吱嘎吱的板车到了沅江对岸的陶瓷厂,在那废品堆里淘出了六十多个坛坛罐罐,然后又推的推,拖的拖,从河那边运回来后,摆放在安江农校试验园的一个水池边,袁隆平便抓紧时间开始播种。

一粒种子从生根、发芽、分蘖、抽穗、扬花、结实,这是一个必然要经历缓慢得令人难受的过程,而试验的结果正一点一点地验证袁隆平对杂交水稻的设想,从理论上是科学的,从实践看也是切实可行的。通过天然雄性不育株的一代代繁殖,其人工杂交结实率可达百分之八十至九十以上,有一些杂交组合已初步显现出了杂种优势,均属可遗传的雄性不育材料。一个人工培育出来的新品种,能否遗传下去是一个关键,也是杂种优势利用的密钥。简而言之,所谓杂种优势利用,就是利用两个遗传组成不同的生物体进行杂交后,其杂种一代在生长势、生活力、抗逆性、产量和品质等方面均优于亲本的表现,从而达到在生产上大面积推广应用的要求。

那些日子,袁隆平几乎被灵感控制了,整天像走火入魔般,每次从试验田里回来都是满头大汗,两手黢黑,整个人就像刚从烂泥坑里爬出来似的,又加之长年累月日晒雨淋,那原本就瘦削的脸孔变得更加干裂粗糙,看上去就像一个十足的老农了。而哪怕走在路上,他也是一个人低着头,旁若无人地想着什么,嘴里念念有词,抽烟时,将烟灰掸进了茶杯里,穿衣服的时候,时常把上面的纽扣扣到下面的扣缝里。看着他这神经兮兮的样子,有人私下小声议论:“袁老师是不是快疯了?”他妻子邓则还清楚地记得,在1965年冬天的某个凌晨,他突然从被窝里钻了出来,穿着背心和裤头,趿着拖鞋蹑手蹑脚地走到小书桌前,慢慢扭亮台灯,还用一张报纸遮挡去了一些灯光,又开始伏案疾书了。这个细节说明袁隆平的神智十分清醒,即便被灵感控制住了,他也生怕惊醒了熟睡的妻子。但邓则还是被那轻微的动静和微弱的灯光惊醒了,她侧身顺着那昏暗的灯光一看,袁隆平一直在不停地写着什么,小书桌上摊满了稿纸,有几张飘落地上,袁隆平都没有发现。

这件事,如果不是他的贤内助在许多年后偶然提起,那个被微光照亮的黯淡身影,也许早已在无尽岁月中湮没。他在写什么呢?他在书写历史,甚至是在改写历史,那是一页属于中国的科技史,也是世界科技史。那些论点、论据、步骤,都是我一辈子也很难搞懂的东西,而那时的整个中国乃至世界,只有一个人懂,就是他——袁隆平。是的,他在填补历史的空白,那是中国杂交水稻的第一幅蓝图,多少天来的冥思苦想,在这个夜深人静的时刻,终于在一张张白纸上清晰地勾画出来了。

那是中国杂交水稻的第一幅蓝图,这里,我借助袁隆平先生的科学讲解,尽可能把这幅蓝图转换为具有科普意义的叙述。袁隆平首先提出:“水稻具有杂种优势现象,尤以籼粳杂种更加突出,但因人工杂交制种困难,到现在为止尚未能利用。显然,要想利用水稻的杂种优势,首先必须解决大量生产杂种的制种技术,从晚近作物杂种优势育种的研究趋势和实际成果来看,解决这个问题的有效途径,首推利用雄性不孕性。”袁隆平先生就是从这一前提出发,在国内首次勾画出了的一条“三系法”杂交水稻技术路线图——

第一步,寻找天然的雄性不育株,这一步是培育不育系的基础。这关键的第一步,袁隆平已经迈开了。

第二步,筛选和培育保持系,即必须培育出一种和雄性不育系杂交,使其后代永远能保持雄性不育的性状,以解决雄性不育系传宗接代的遗传问题。保持系的遗传组成为N(rfrf),不育系的遗传组成为S(rfrf),当保持系作为父本与不育系杂交时,它们杂交后所产生的F1(杂种一代)能够保持雄性不育性。为此,保持系的细胞核必须具有与不育系一样的纯合不育基因或上位基因(rfrf),而它们的细胞质则具有能育基因“N”,这样,保持系的雄性器官仍能正常发育并自交结实,又能作为父本与不育系杂交、使不育系的雄性不育性不断遗传下去,所以保持系是不育系赖以传代的必不可少的父本品系。

第三步,筛选和培育恢复系,即寻找和培育一种和雄性不育系杂交,使它们的杂种第一代恢复雄性可育的能力,能自交结实,只要它们表现的优势强,就可以将它们用于大田生产,这也就是水稻的杂种优势利用。

应该说,袁隆平先生的表述已经非常简洁、清晰,这是他的一贯风格,不管是在发言还是写论文,他使用的都是最简单的语言,却有十分清晰的思路和说服力。但我还是半懂不懂,听起来艰涩枯燥,在叙述的过程中也感到异常枯燥乏味。但若不清晰地梳理一遍,关于杂交水稻的一切都将无从谈起,我的叙述也将偏离主线,变成一个科学家如何艰苦备尝又大同小异的励志故事,这是我不甘心的。好在,袁隆平先生为了让我们一听就懂,还有更通俗、更形象的一种说法,那就换一种方式来讲述吧。——他把三系法杂交水稻比喻为“一女嫁二夫”的奇异婚姻关系,而且是包办婚姻。生儿育女,第一步要有母亲。水稻是雌雄同花作物,好比一出生就是夫妻成双,从一株稻子看,根本就没有公母之分。要想让它出现杂交,必须找到一个天生的“寡妇”,它没有丈夫,或丈夫丧失了性功能,这样的母水稻就是具有单一性功能的雄性不育株(不育系);第二步就是给母水稻找一个特定的丈夫,这个丈夫的外表酷似母本,但有健全的花粉和发达的柱头,用它的花粉给母本授粉后,生出来的是长得和母亲一模一样的女儿,也是没有生育能力但仍能保持雄性不育的特性的母本,如此才能其雄性不育性不断遗传下去(保持系);在此基础上,再给母本一个特定的丈夫(恢复系),这是一个外表与母本截然不同的丈夫,一般要比母本高大,也有健全的花粉和发达的柱头,它既能自繁,还能用其亲和的血缘医治母本(不育系)不孕的创伤,迅速圆满地恢复其生育能力(恢复系),通过杂交,生产出来的是儿子,长得比父母亲都要健壮,并且高产优质,而不育系和保持系杂交,仍旧只生女儿,用来继续做不育系繁殖,另一部分的后代则要恢复水稻天生的雌雄同花,“夫妻成双”,用于具有杂种优势的杂交水稻种子生产。

哪怕用形象的比喻,也难以微妙尽致地表达这一套复杂烦琐的育种工程。在培育和繁殖种子的生产上,同时要种一块繁殖田和一块制种田,繁殖田用来种植不育系和保持系,当它们都开花的时候,保持系花粉传送给不育系,不育系得到正常花粉结实,产生的后代仍然是不育系,从而能达到繁殖不育系目的。技术人员可以将繁殖的不育系种子,保留一部分在来年继续繁殖;另一部分则同恢复系一起制种。当制种田的不育系和恢复系都开花的时候,借助风力或用人工赶粉的方式,将恢复系的花粉传送给不育系,产生的后代,就是提供大田种植的杂交稻种。由于保持系和恢复系本身的雌雄蕊都正常,各自进行自花授粉,所以各自结出的种子仍然是保持系和恢复系的后代。如此,利用“三系”进行循环杂交,就能完成不育系繁殖,并组成杂交组合,从而构成三系杂交稻生产体系,达到杂交稻制种和大田生产应用的一举两得的目的。

这就意味着,一粒杂交水稻的种子若要从科学家的试验田里走到普通农家的田间地头,至少要闯过三关:三系配套关、优势组合关和制种关。

袁隆平也不知何时才能闯过这三关,但他已清晰地勾画出这一切,他也因此而被誉为“三系法杂交水稻的总设计师”。当这一幅蓝图勾画完毕时,他看见了黎明的第一缕曙光。这不是比喻,是真的,中国和世界水稻研究的新纪元必将由此揭幕。

每当关键时刻,袁隆平总有一种如得神助的幸运。他的这幅蓝图,也就是他对中国杂交水稻具有开创性的第一篇论文《水稻雄性不孕性的发现》,刚好赶上了“文革”爆发前夕的最后一趟末班车,在中国科学院主办的《科学通报》上发表了,在发表时被编者改名为《水稻的雄性不孕性》。据袁隆平先生回忆,他把论文稿寄往北京之后,几个月都杳无音信,也没有退稿,结果在1966年2月发表在第17卷第4期《科学通报》(半月刊)上。这是国内第一篇论述水稻雄性不育性并完整指出一整套“三系法”杂交水稻生产程序的论文,后来科学界公认,中国对水稻雄性不育性的研究,就是从1966年袁隆平的《水稻的雄性不孕性》一文发表后开始的。这其实是一种过于谨慎的说法,在四五年前,从袁隆平发现天然杂交稻株“鹤立鸡群”起,他就开始这方面的研究了,而这篇必将载入史册的论文只是袁隆平对自己第一阶段研究成果的总结。

这篇论文给袁隆平带来的一个直接收获,是收到了三十多块钱的稿费,不久他又收到了科学出版社计划财务科的通知,告知他有一笔稿酬因地址不详被退回,他这才得知这篇论文还在《科学通报》英文版上发表了。这是他有生以来第一次挣到稿费,而且是双黄蛋,中文版加英文版稿费共五十多元,差不多是他当时一个月的工资了。而稿费又算得了什么?它在未来所产生的价值,不是巨大,而是伟大!

这篇论文能在中国科学院主办的权威刊物上发表,意味着科学界对袁隆平研究成果和技术路线的高度认可,从而更加坚定了袁隆平继续探索杂交水稻的信心,但他不知道,这篇论文对他本人的命运和杂交水稻研究的进程,“竟然在关键时刻起到了一发千钧、扭转乾坤的作用”。这又与几个关键人物有关。袁隆平的论文发表后,在第一时间就被国家科委九局一位叫熊衍衡的干部发现,他感到这不是一篇普通的学术论文,随即便呈报给局长赵石英,赵石英仔细看过之后,更加高度重视,他意识到这项研究对保障国家粮食安全具有重大的战略意义,而水稻雄性不育研究当时在国内外还是一片处女地。他又立即向国家科委党组做了汇报。当时的国家科委主任是国务院副总理聂荣臻元帅。他在党组会上明确表示支持,经党组集体讨论批准后,1966年5月,国家科委九局正式向湖南省科委发出公函,随后湖南省科委又向安江农校发函,对“水稻的雄性不孕性”研究表示支持,认为“这项研究的意义重大,在国内还是首次发现,估计将是培育水稻杂交优势种的一个很好的途径。如果能够成功,将对水稻大幅度增产起很大作用”。

如果,如果……在袁隆平的科技探索之路上有太多的如果,如果没有赵石英在第一时间对这篇论文的高度重视,袁隆平和杂交水稻在未来的命运还真是很难说。对赵石英,袁隆平一直深怀知遇之恩。20世纪90年代,他听说赵石英患病住院,由于自己当时实在脱不开身,他专门派人赴北京看望赵老。赵石英病逝后,在首届袁隆平农业科技奖颁奖时,袁隆平还特意给已故的赵石英先生授予了伯乐奖。“世有伯乐,然后有千里马。千里马常有,而伯乐不常有。”韩愈这句名言也许经不起缜密的逻辑推敲,却凸显了伯乐的重要性。伯乐奖,也是袁隆平农业科技奖的常设奖项,唯愿世间有更多的伯乐。

除了赵石英这个伯乐,这一研究课题能够在关键时刻得到国家科委的支持,又与一位身经百战的共和国元帅所具有的战略眼光是分不开的。1956年,聂荣臻被任命为国务院副总理,主管科学技术工作,国家科委、国家科工委以及工业、农业、国防和其他科学技术领域,都在他的领导下进行全面的规划和安排,——我在《共和国粮食报告》中曾提及过一件往事:北京农大在十年动乱中从马连洼校址搬迁,1977年给中央打报告,请求批准把学校迁回北京原址办学。然而,马连洼早已被国防科工委的几个部门占用着,谁都知道,国防科工委自诞生之日起就是共和国最重要的战略部门之一,但当时分管国防科工委的聂荣臻元帅却说了这样一番话:“九亿人的吃饭问题,是比‘上天’更重要更迫切的重要战略问题。”聂荣臻站在更高的战略高度,一下揭示了一个比一切战略问题“更重要更迫切”的战略问题,国防科工委打造的是国之重器,但粮食更是国之重器,尤其是经历过战乱也经历过饥荒的开国元勋,或许,从一开始就不是单纯地考虑一所大学迁回原址的问题,而是要为中国人的“吃饭问题”扫平一切障碍,一切为“吃饭问题”让路,“吃饭比上天重要”!

如果不从这样的战略高度去解读,也就难以理喻袁隆平和杂交水稻在十年动乱中的命运,这一切,袁隆平此时还蒙在鼓里,作为一个普通的农校老师,他当时也看不到这些与自己的命运息息相关的文件。就在他踌躇满志地开始新的筹划时,又到了水稻扬花的季节,在那个异常炎热的夏天,一场巨大的风暴正在逼近中国。