当热潮遭遇寒潮
追溯两系法的肇始,也是为了澄清一些模棱两可的历史事实。
袁隆平并非两系法的肇始者,在他第一次公开提出分三步走的战略设想之前,模糊岁月中就有了一些默默无闻的探索者。早在20世纪60年代末,安徽省芜湖地区农科所就育成了部分不育系和带显性标记性状的恢复系。后来,只要追溯两系法杂种优势利用,就会追溯到这一研究成果。我说是模糊岁月,而他们遇到的也是一个模糊难辨的问题,由于区分杂交种和自交种时困难太多,在当时还根本没有清晰的两系法思路,后来这些技术路线也均未走通,但这些探索者的研究试验对两系法是有启示意义的。
我在前文已一再重复,其实也是反复强调,在三系法中,作为母本的雄性不育系是通过选育雄蕊退化不能自交结实繁育后代的,如果要在两系法中省去保持系,对母本就有了更加特殊的要求:当有父本和它杂交时,要求它能保持百分之百的母性,如此才能接受父本的花粉,生产出高纯度杂交种子;当没有父本和它杂交时,又要求它的雄蕊恢复正常,也就是恢复水稻这种雌雄同花、自花授粉作物的本色,能够自交结实繁育自己的后代。然而,在茫茫无涯的水稻王国里,又到哪里去找那非常特殊的一种母稻呢?谁又将成为第一个发现者?
这个发现,同三系法中对“野败”的发现一样,必将在两系法的探索之路上,从根本上打开一个突破口。说来,这又缘于一个神奇的发现。只要提到两系法,作为全国协作攻关的责任专家袁隆平,首先就会提到为此立下了首功者,石明松。
石明松,江苏如皋人,1938年生于湖北省沔阳县(今仙桃市),1959年毕业于湖北省荆州农校,后分配至沔阳县从事农业技术推广等工作,担任沙湖原种场农技员。1973年10月上旬,石明松在沙湖原种场栽种的晚粳稻大田中寻找雄性不育株,在单季晚粳品种“农垦58”大田中,发现了三株典型的雄性不育突变株,后被命名为“农垦58S”。这一发现的突破性意义,有如李必湖、冯克珊发现“野败”。但若从严谨的科学事实来衡量,两者之间还是有大小之别的,“野败”的发现让以袁隆平为首的中国科学家成功培育出三系法杂交水稻,而它更重大的意义是把中国乃至世界都带入了杂交水稻时代,从此开创了利用水稻杂种优势的新纪元。而石明松发现“农垦58S”,则把杂交水稻从三系法推进到了两系法的时代。
这一发现,也更突显了1973年在中国的杂交水稻发展史上的划时代意义。几乎就在石明松这一发现的同时,在苏州召开的第二次全国杂交水稻科研协作会议上,袁隆平正式宣告我国籼型杂交水稻三系配套成功,杂交水稻从此诞生了。而石明松这一发现,将在未来岁月把杂交水稻带进第二个时代——两系法的时代。时间中真是充满了巧合,三系法宣告成功的一年,恰好又成了两系法的开端之年。
当然,一个再神奇的发现,仅仅只是找到了一个突破口,若要真正跨进两系法杂交水稻时代,从发现到研究、试验,从试验田到大田生产应用,还有很长的路要走。而一个基层农技员,也不可能在第一时间就知道他的这一发现将“照亮整个水稻王国”,他也将要经历相当长的摸索与试验。第二年,他利用“农垦58S”自然结实的种子种植了四十八株,发现这些水稻表现出了雄性不育和雄性可育两种类型。这是怎么回事呢?只能继续摸索试验。
当我追溯石明松极为艰辛的科研探索之路时,时常下意识地觉得,就像对袁隆平此前经历的一段复写,在他的身影里时常会出现袁隆平的影子。作为一个基层农技人员,他的本职工作是推广农业技术,而他却要搞科研,这在很多人看来是“不自量力”,而用湖北人的比喻更形象,“鸭子都能捉鱼的话,还要鹭鸶做么事”?其实鸭子也能捉鱼,只是没有鹭鸶那样专业。这也是袁隆平曾经的遭遇,无论从起点看,还是从专业水平看,一个西南农学院的本科毕业生起点自然要比一个农业中专生高了许多,而一个安江农校的老师,其专业水平自然也要超过一个农场的农技员。但袁隆平开始向水稻杂种优势这道世界性难题进军时,一开始也遭遇了这样的冷嘲热讽。在这方面,他们的性格挺相像,不管你说什么,他们都执着于自己那个顽固的念头,一心扑在稻田里,扑在自己的试验上。石明松一开始也像袁隆平一样,是一个人孤军奋战,而能给他当当帮手的就是妻子。她也是县农科所的职工,对丈夫的试验也就多了一份理解和支持,除了上班、做家务,一有空就到试验田里来了。再就是他还在上学的两个儿子。好在,稻子抽穗扬花的季节,正值暑假,他们可以帮着父亲授粉、赶田鼠、撵鸟雀。到了晚上,他们还得把竹床搬到稻田里,父子三人轮流守护着稻田,生怕田鼠、野猫、黄鼠狼祸害了稻子,当然,对于人类他们也不能不提防,很多人早就看不惯这个“不自量力”的家伙了。就这样,一家人都围着石明松转,围着他试验田里的稻子转,而石明松则围着太阳转,他对杂交水稻的一个重大科学发现,就是揭开了光照与水稻的密码。不过,这还要等待数年。
对于一个基层农技人员,那注定是一条极其艰难的科学探索之路,且不说专业水平,搞科研需要精密仪器设备,可别说精密仪器,他连最基本的科研设备也没有。而他是自主自发地搞科研,没有科研经费,也没有科研时间,时间只能在他干好本职工作后,忙里偷闲地挤。一有空,他就往田里跑,记下一个个试验数据和田间档案。石明松和袁隆平开始搞科研时的状况差不多,甚至更差。石明松比袁隆平年轻七八岁,基本上就是同一代人,他们的经历很相像,战乱、饥荒、颠倒的是非,还有他们的家庭生活。袁隆平的妻子邓则在县农技站工作,石明松的妻子也在县农技站工作,袁隆平膝下有三个儿子,石明松也有三个儿子,这一切都很相像,包括长相。据石明松的次子石水华回忆,“一个夏天下来,他手肿了,脚烂了,人又黑又瘦”。这其实是田野科研人员共同的形象,全都是一个模子里刻出来的。那时,石明松两口子工资都很低,上要赡养老人,下有三个都在上学的儿子,那日子过得紧巴巴的,根本掏不出钱来买科研设备,那该要多少钱哪,连想都不敢想!在一无所有的情况下你只能付出更多的心血,这是不用钱买的,也是钱买不来的。袁隆平最早的秧苗是在从废品里淘来的坛坛罐罐里培育出来,石明松的试验,也是因陋就简,“土法上马”,这甚至是中国人搞科研的一大特色,很多土办法其实都是逼出来的。有些事说起来让人发笑,猛地一想又突然想哭。沔阳属于江汉平原,育种季节正是阴雨连绵的日子,必须用烘烤箱温种。但他没钱买烘烤箱,眼看稻种就要霉烂了,他急得在家里团团转,转着转着,他一眼看见了灶台上那口炒菜的锅,一拍脑袋,就用这炒菜的锅来温种。这事又落在妻子身上,用小火慢慢地烘烤种子来。这一个粗糙的土办法,却是典型的慢工细活,那火候还特别难以把握,一不小心就把种子炒熟了。到了授粉季节,那时他还是采用人工去雄的方式,得用一种专门的夹子剪颖去雄,但他没钱买那种专门的去雄夹,就自己动手做。到了杂交时,没有专门的杂交袋,他就找来了一大堆旧信封代替。没有遮光室,他找了几个煤油桶来遮光。终于,又一茬试验用的种子生产出来了,却连个储藏室也没有,他把家里最好的一间卧室腾出来做了储藏室,一家人挤到了十多平方米的房间里。就这样,他还不放心,生怕老鼠糟蹋了种子,又把种子分成一个个小包,吊在一根根铁丝上。
谁能想象,谁又相信,一粒将要“照亮整个水稻王国”的种子,就是一个基层农技人员在这样简陋的条件下开创的?从1974年到1979年,石明松对他发现的“农垦58S”不育株进行多轮测交和回交,而在一片光亮下,一个光照与水稻的秘密也渐渐露出了轮廓。他发现不育株的再生分蘖上能够自交结实,而分期播种的结果表明,其育性与光照时长有关,在夏天的时候是雄性不育的,花粉是败育的,到了秋天却又是正常的,育性自然恢复。很明显,这种不育株的育性随着光照时长而变化,这也正是光照与水稻之间一个还从未被人揭示的密码。当然,这不是一般的水稻,而是典型的雄性不育突变株。这一试验结果,让他知其然,但还不知其所以然。但哪怕知其然,也足以让他在杂交水稻育种上萌生了一个前所未有的设想:在长日高温下制种,在短日低温下繁殖,这样就可以一系两用了。他将这种雄性不育系命名为“晚粳日照两用系”。
石明松是一个沉默寡言的人,在外人看来,他一天到晚在试验田里闷头闷脑地忙碌着,也不知他到底在搞什么名堂。很少有人说他是在搞科研,搞试验,一说就让人忍不住发笑,“说得那么严肃搞么事”?他也从来不说。到了1980年早春季节,那已是他发现“农垦58S”的第八个年头了,湖北省农牧厅的一个检查组来沙湖原种场检查春耕生产,石明松这个农技员自然也要跑前跑后地跟着,但除了春耕生产,他好像还有什么话要说,却又开不了口。他原本就是个闷葫芦,一个人孤军奋战了这么多年,更加木讷了。不过,他还真是“讷于言而敏于行”,早就做好了准备,趁人少时,他将一份早已准备好的研究报告塞到了检查组的一位领导手中。一个基层农技员异想天开的研究报告,又将是怎样的命运呢?也许是一堆让人觉得好笑的废纸,看也不看就会被扔进垃圾篓里。也许会像袁隆平那样,遇到一个慧眼识才的伯乐,那就是他莫大的幸运了。很幸运,非常幸运,那位领导回去后,仔细看了他的研究报告,感觉到这是一个非同小可的科研项目,随即就委派粮食生产处处长专程来沙湖看望石明松,还给他送来了三千元科研经费、一台照相机、一个计算器。这真是雪中送炭啊!石明松,这个在艰难的时候也咬着牙从不落泪的汉子,一下感动得泪流满面。
三千元,对于一个在当时月薪才三十多元的农技干部,差不多相当于十年的工资。这每分钱他都用在了科研上。1981年,他大儿子石新华高中一毕业,就回来给父亲当助手。从这年开始,为了加快育种进程,他带着大儿子远赴海南育种,也成了追逐太阳的人。那路途的漫长就不说了,我也不知道说过多少次了,为了节省一点科研经费,石明松父子从来没坐过卧铺,有时坐硬座,有时候就站着。从此,他们年年都去海南育种,一连七个春节没有回来过年。海南骄阳似火,特别是正午,人热得受不了,却是水稻的天堂,加快了水稻的繁衍,父子俩每隔五天就要插一次秧,以验证光照对雄性不育株形成育性转换的影响。好几次,由于过度劳累,石明松晕倒在稻田边,而每一次晕倒就是他歇息的时刻。
这一阶段的试验,石明松钻研的重点是要搞清楚晚粳自然不育株的育性转换的原因,这种既能表现完全雄性不育,又能自交结实繁殖的两用核不育系,其遗传机理是怎样的?它到底在受什么因素控制,是气温、肥料还是光照?他要解开这个水稻的自然之谜。经过反复试验,他逐渐排除了气温、肥料等因素对育性转换的影响,从而把注意力聚焦在光照上。后来的实践证明,这是他最成功之处,也是他最大的一个误区。
从1983年起,石明松终于结束了一个人的孤军奋战,他又遇到伯乐了。据湖北省农科院党委书记余胜伟回忆,1982年,他刚分配到湖北省农业厅(原省农牧厅)科教处工作时就注意到,石明松提出了“光敏感核不育系”的概念,还看见了他手写和打印了很多论文材料。当时,很多人认为这是不可能实现的。但省科技厅(原省科委)慧眼识才,当年就拍板,将该课题列入全省科技重点项目,随后与省农业厅共同组织,成立了由省农科院、武汉大学和华中农学院育种专家、湖北省仙桃市光敏核不育研究中心等单位参加的协作攻关组。石明松在协作组的配合下,加快了光敏核不育“二用系”攻关进程,他个人的命运也在改变,先后任沔阳县(今仙桃市)农业技术推广中心副主任、农科所副所长、湖北光敏感核不育水稻协作组副组长。这一次协作攻关历时三年,积累了一万多个数据、上千份材料和数十个杂交组合试验,终于育成一系两用的核不育系新型稻种。1985年10月在湖北沔阳召开了鉴定会,来自原农牧渔业部、中国农科院以及湖北省内外的五十多位专家通过鉴定认为,这种水稻既能随光照变化发生育性转换,也具有杂交广谱性,可与其他常规品种杂交,又可利用其可育特性进行轮回选择,培育出优质、高产、多抗新品种。这一成果,因一系二用,故命名为“二用系”或“两用系”,而石明松此前对它的命名为“晚粳日照两用系”,在中国农科院邓景扬博士建议下,将这一新型杂交稻种正式命名为“湖北光周期敏感核不育水稻”。
石明松率先发现、湖北最早育成的光敏核不育系“农垦58S”,为两系法杂种优势利用立下了首功。但在1985年10月通过鉴定时,“湖北光敏感核不育水稻”还只是一项试验性的成果,而当时人们普遍都认同了石明松的观点,这种“一系二用”的不育系在育性转换上只受光照时长的影响,因此很快就能在大田推广应用。也正是因为有了如此乐观的认定与预期,这一发现一时间好评如潮,而且均予以极高的评价,被誉为“世界领先的顶级发现”,“这一成果是继黄耀祥开创的矮化育种、袁隆平开创的三系杂交水稻后的第三次重大发现,摘下了中国水稻皇冠上第三颗明珠,从杂交水稻的发展史看,这是继三系法后的第二次划时代的发现,摘下了杂交水稻皇冠上第二颗明珠”。后来的事实证明,这一发现虽有开创之功,但做出如此乐观的预期和崇高的评价为时尚早。或可以说,石明松已发现那颗皇冠上的明珠正在闪烁发光,但要真正摘下那颗明珠还有很长的路要走,而且还要经历一次让人们几乎陷入绝境的挫折。
接下来发生的灾难性事实也验证了,光敏核不育系连两系法杂交水稻的不育关也仅仅只是闯过了一半。但这一成果意义重大,引起了政府部门的高度重视,先后被国家自然科学基金委员会列为重大项目予以支持,国家科技攻关计划和国家“863”高科技发展计划也相继支持了这一重大研究项目。一时间,业界掀起“两系法杂交水稻技术”研究热,并在长江流域开始试种,两系法应用于生产,似乎已经呼之欲出。
一段历史追踪到此,又难免有人要发问了,这一成果好像没有袁隆平什么事啊?这还真是问到了点子上。那么,作为三系法的总设计师,袁隆平在两系法上又有何作为呢?此时还真得少安毋躁,冷冷静静往下看。
袁隆平此前虽未参与“农垦58S”的协作攻关,但作为“863”计划两系法杂交水稻专题的责任专家,从1987年开始就主持全国十六个单位协作攻关。安江一直是袁隆平团队的科研基地,而他的学生李必湖也是参与协作攻关的科研人员。这里又要提到另一个重要发现者,邓华凤。这位1963年出生的杂交水稻育种专家,是湖南沅陵人,苗族。他1984年于安江农校毕业后留校从事杂交水稻教学和科研工作,是李必湖的学生和助手。说来,也是一次神奇的发现改变了他的命运。1987年夏天,在袁隆平和李必湖的指导下,邓华凤在安江农校三系杂交水稻试验田中,发现了一株“怪怪的母稻”,不是模样怪,而是它对光照和温度的反应很敏感。在安江盆地8月份至9月上旬的这段时间,日照强,温度高,白昼长,这株水稻开花时,雄蕊退化而雌蕊正常,这是典型的雄性不育性状,必须通过父本授粉才能结实。到了9月中下旬,随着日照时间缩短、温度逐渐降低,它又恢复了水稻自花授粉的自然本色,雄蕊和雌蕊都正常,不用父本授粉也可以自交结实。这一现象被称为“育性转换”,有人将其形容为“像两栖动物一样功能强大”。对于两系法的杂种优势利用,关键就在如何掌握和利用这种“育性转换”的自然生命规律,石明松也正是利用这一规律率先培育出了“晚粳日照两用系”。
邓华凤发现的这株“怪怪的母稻”,也成为袁隆平科研团队的第一个两系法母本。如果不出意外,只需将杂交水稻制种、播种时间提早一点,让它在8月份开花,正好与父本花期相遇,这样就可以尽情享受刘文炳所说的“性福”,结出丰富饱满、优质高产的果实。若要繁殖母稻种子,则可推迟播种时间,让它9月下旬后抽穗扬花,这样就可以省掉一个保持系,育成两系法杂交水稻了。当年,邓华凤便将所得十一粒种子带到海南冬繁。一开始他们也觉得这种水稻的性状变化主要是受光照的影响,与石明松的发现有所不同的是,他们发现的是籼型水稻的“光敏不育系”,而石明松发现的则是粳型“光敏不育系”。如果仅仅只有这么点儿差别,在科学发现上也不算什么,两系法有两个重大发现,第一个是石明松发现并育成了粳型光敏核雄性不育系“农垦58S”,第二个是邓华凤发现并育成籼型水稻温敏核不育系“安农S-1”,并且最终被定义为“光温敏核雄性不育系”。那么邓华凤的发现和石明松的发现有啥不同呢?差别其实只有一个字——“温”。在我等门外汉看来,多一个“温”字和少一个“温”字简直不值一提,若不仔细看,甚至根本就看不出来。这是微小的差别,却是根本性的差别,也正是这一发现为袁隆平的两系杂交水稻研究打开了突破口。
这里又回到我此前的一个伏笔,这是一个很关键的伏笔,这里再重复一下,石明松想要搞清楚的是“农垦58S”雄性不育突变株的育性转换到底在受什么因素控制。是气温、肥料还是光照?经过反复试验,他逐渐排除了气温、肥料等因素,最终选择了光,也把注意力聚焦在光照上。后来的实践证明,这是他最成功的地方,也是他最大的一个误区。这么说吧,他最大的成功就是揭示了光照与水稻育性转换之间的规律,而他最大的一个误区,就是排除了温度对育性转换的影响,而且是致命的影响。这其实并非他一个人的误区,当时绝大多数的人都认为,光敏不育系的育性转换,只受变化很有规律的光照里长的影响。而邓华凤的发现之所以神奇,就是这一发现恰好弥补了被石明松排除了的一个重要因素,那就是温度对育性转换的影响,正是这一发现,让两系法杂交水稻在一个致命的误区中得到了起死回生的拯救。事实上,这也是对此前“两系法杂交水稻”定义的一次科学改写。
说来奇怪,就在中国第一个光温敏核不育系“安农S-1”育成后的第二年,两系法就遭遇了一次致命的挫折。那是1989年盛夏季节,在长江流域出现了罕见的盛夏低温,许多原本已宣告育成并通过鉴定的不育材料又变成了可育。当热潮遭遇寒潮时,人会感冒、打摆子,而靠光温自然调节的两系法杂交水稻受气候影响,也会出现打摆子的现象。对人打摆子,早已有了苦口良药,而对杂交水稻打摆子,当时几乎无药可治。眼看那一派前所未有的蓬勃生机,转眼间就变得死气沉沉,很多热情高涨的人在束手无策中一下坠入了绝望的境地,而方兴未艾的两系法杂交水稻,也一下被推到了“生死存亡”的关头。每一次科研上的重大挫折,首先就给科研人员带来了巨大的危机感,这让很多原本雄心勃勃的科研人员也开始“打摆子”了。一条从1973年秋天走过来的两系法探索之路,原本以为走到了柳暗花明的境界,没承想走到1989年夏天,突遭如此挫折,不说是走到了穷途末路,却也是进退维谷。这让两系法杂交水稻变得前途未卜,如果连不育关都过不了,这又怎么能在大田生产上推广应用呢?
这也是科学试验往往会表现出来的两个极端,一极是每一次科技探索在成功之前尤其是在最初时所遭遇的冷漠,甚至是极端的“低温”,而一旦自以为“大功告成”,又会走向另一个极端,热情高涨,头脑发热,甚至有人早早宣告“中国从此进入了两系法杂交水稻的时代,袁隆平的三系法杂交水稻将要被石明松开创的两系法杂交水稻彻底淘汰”。当天气处于高温状态,必须发出高温预警,而袁隆平就及时发出了这样的高温预警:“两系法杂交水稻技术绝不像原来认为的那么简单。”可惜,当时很少有人能冷静地听听他发出的警示,甚至有人觉得他马上就会沦为一个被历史淘汰的人物。然而,两系法一旦遭遇挫折,很多人的态度又急转直下,从情绪高涨到一落千丈,一时间,从科技界到管理部门都充满了悲观情绪。“不少研究人员丧失了信心,甚至出现全盘否定两系杂交水稻研究的倾向。”这是袁隆平先生的原话。其实,当时压力最大的还是他这位主持全国协作攻关的责任专家,那种被逼到了悬崖边缘上的感觉又一次出现了。这是他第一次走进雪峰山的感觉,也是他后来一次次遭遇过的处境,这其实也是每一个科学探索者命定的遭遇。当一道悬崖峭壁挡在了你面前时,只有两种抉择,一条是退回去,这也是很多人当时的想法。既然此路不通,那还不如退回“经典的方法”——三系法,毕竟那是一条已经走通了的路,只要针对三系法存在的缺陷和局限逐一攻关,在技术上不断改进,一条道就会越走越宽,或许那才是杂交水稻的正途与大道。对此,袁隆平也有过审慎的思虑,是回归三系法,还是攻克两系法?这是决定两系法命运的一次生死抉择。数学家华罗庚也曾多次遭遇过这样的处境,他曾深有感触地说:“面对悬崖峭壁,一百年也看不出一条缝来,但用斧凿,能进一寸进一寸,得进一尺进一尺,不断积累,飞跃必来,突破随之。”
袁隆平既是这样一位执着而豁达的科学探索者,也是这一科学真理的验证者。如果沿着三系法这条路,虽说也可以在方法、效果上不断改善,但若要开发出杂交水稻所蕴藏的巨大潜力,就必须从根本上找到突破口,只有冲出三系法,迈进他三步走战略的第二步,才有可能把杂交水稻产量推向一个更高的水平。这是他认准了的一条路,哪怕面临悬崖绝壁,他也铁了心地要走下去。