水稻如何打好种业翻身仗(种子生存的根基)

种子,农业发展的“芯片”,作为繁育的根基,没有牢牢掌握在自己手中,粮食是否安全就成了漂浮不定的剑,时刻悬在头上。

在国际贸易自由流动、产业互补、无灾无难的情况下,它也许像微风拂过你的面颊,没什么特别的感觉就消失在脑海中,无非就是有money就可以唾手取得而已。

然而,在存量博弈、地缘局势动荡以及自然灾害甚至人性走向极度自私的笼罩下,它不在那么简单,任我们自由自在选食,随时差异化分配你我生存的选择。

水稻,我国三大主粮之一,作为中国引以为傲极少数可以出口的育种技术,承载着国家粮食安全的重任,所谓“手中有粮,心中不慌”。

1万多年以前,我国先民们已经完成水稻驯化,开始栽培水稻,从考古中已经发现碳化遗迹,基本证实在我国长江中下游与钱塘江流域已有种植。

至于文献记载,在我国诗歌鼻祖《诗经》中有写到“十月获稻,为此春酒”,看来不止是简单食用,都用来酿酒了。

另外,我国历史开山大作《史记》中《夏本纪》篇有记载“令益予众庶稻,可种卑湿”,虽是站在汉代寻迹古夏,也能隐约感受到水稻早就栽培了。

长久以来,耕种人一般头年穷尽眼力在万千稻粒中觅得一颗颗成色优良的种源,第二年开始育苗、插秧,加以农家肥,然后田间除草除虫,稍有干旱及时灌溉,周而复始一年又一年延续着种子的魔力。

和其他种子一样,先民们遵循自然,自己精心挑选水稻种子,繁衍生息,这种农家自选的方式,一直维系到现在还能见到。

随着社会的进步和技术发展以及世界频繁交流,水稻育种迎来了全新的面貌,我国现代水稻育种技术逐渐浮出水面。

1926年,丁颖在广州农林试验场附近发现一株野生水稻,培育观察后,选取良品和栽培稻杂交,在长达8年的反复筛选后,育成“中山1号”,这是世界上第一个把野生稻抵抗恶劣环境的基因转移到栽培稻的成功先例。

水稻如何打好种业翻身仗(种子生存的根基)(1)

1930年,他先后开辟了石牌稻作试验总场和沙田、韩江、东江、北江等五个稻作试验分场。之后十几年间,几个试验场共培育出60多个良种,广泛推广到南粤大地。

其中“中山1号”及其衍生品种“中山白”、“中山红”、“包胎矮”等在国内累计推广60余年,种植面积达一亿多亩。

1936年,他从华南水稻栽培品种“早银粘”和印度野生稻杂交的后代中,选出每穗几百粒以至千多粒的“千粒穗”,这是世界上第一个千粒穗水稻新株系,引起了国内外稻作科学界的广泛注意。

1941年,广西华侨甘利南从南洋带回矮秆、耐肥、抗倒等许多优良丰产性状的“矮仔占”,之后成为我国矮化育种最重要的种源,被称为全国水稻矮源之祖。

1955年,我国育种家黄耀祥以“矮仔占”为源,选育出“矮仔占4号”,并与高秆品种“广场13”杂交,培育出世界第一个矮秆籼稻品种“广场矮”,比国外矮化育种早10余年,成为水稻育种史上一次重大突破。

他育成的广场矮、珍珠矮、广陆矮4号、双桂1号、双桂36、桂朝2号、特青2号、胜优2号、七山占、七秀占、胜泰1号等一大批著名高产优质良种,为提高我国各个时期的水稻产量做出了重要贡献。

其中,推广面积较大的品种有50多个,超过1000万亩的有7个,超过10000亩的有3个,累计面积达8.4亿亩,增产稻谷845亿公斤,增加产值845亿元。

1956年夏天,洪春利有一次到村里巡看稻田时,在田间一处水沟旁意外发现两科高约70厘米、叶色青绿的自然变异植株,这些水稻个子看起来比其它水稻较矮,稻形、稻穗也长得不错,出于好奇心,他选择部分形状较美的稻穗摘下带回家。因文化程度较低,洪春利便找农业技术员洪群英一起研究培育攻关。

随后,洪春利开始在自家田地里育秧、种植,精心培育。早稻抽穗时遇强风暴雨袭击,稻禾大部分倒伏,唯有洪春利培育的这些植株挺拔不倒,结实丰满,显示出禾矮、抗倒伏、产量高的特性,收获时得16穗、1000多粒种子,后由洪群英负责翻秋,收种子4.1公斤。

1957年早造栽插0.65亩,收干谷240.2公斤,相当于亩产369.5公斤,比“南特16”品种增产30%。同年晚造翻秋倒播,出穗整齐,穗长约17厘米,每穗60粒左右,同样高产,后定名为“矮脚南特”。

同期,台湾也在独立开展矮秆育种,台湾台中区农业试验场1949年以“低脚乌尖”为母本、“菜园种”为父本配组,1956年育成“台中在来1号”。

1957年,中国农业科学院成立,担负着中国农业重大基础与应用基础研究、应用研究和高新技术研究的任务,致力于解决中国农业及农村经济发展中基础性、方向性、全局性、关键性的重大科技问题。

1961年7月的一天,袁隆平发现了一株颗粒饱满、有10多个8寸长稻穗、长势犹如“瀑布”的稻株,鹤立鸡群,他自认找到了良种,小心翼翼地做标记、培育,期待来年亩产试验的大增收。

怎知第二年,他满心期盼的良种,抽穗却参差不齐。

“我很灰心,坐在田埂上,呆望着稻株百思不得其解。”袁隆平说。

“发呆”中,他突然来了灵感:自花授粉的水稻,出现了杂种后代才有的“分离”现象,是否说明自花授粉作物也有杂种优势?他赶紧记载和反复统计稻穗参差不齐的分离比例。

3∶1!完全符合孟德尔分离规律!

水稻如何打好种业翻身仗(种子生存的根基)(2)

1964年,他在对一株“鹤立鸡群”的野生杂交稻的研究中获得灵感,开始从事杂交水稻研究。

1966年,他在《科学通报》上发表了第一篇论文《水稻的雄性不孕性》,文中提出:“要想利用水稻杂种优势,首推利用雄性不孕性”。

通过理论研究和实践相结合,他否定了“水稻等自花授粉作物没有杂种优势”的传统观点,极大地丰富了作物遗传育种理论和技术。

1967年,他起草的“安江农校水稻雄性不孕系选育计划”,呈报省科委与黔阳地区科委。6月,袁隆平、李必湖、尹华奇在黔阳地区农校正式成立水稻雄性不育科研小组。往后的1970年,袁隆平和他的助手李必湖等人在海南三亚发现了花粉败育的野生稻,为杂交水稻雄性不育系的选育打开了突破口。

三系杂交稻平均产量比一般普通良种增产20%左右,亩产能达到 430公斤。最初代表性品种为南优1号,南优2号等,后因稻瘟病抗性问题,逐步被标志性品种汕优63取代。汕优63集高产抗病于一身,产量突破500公斤,年推广面积达到1亿亩。

此后几十年间,他大部分时间在田间地头与水稻为伴,观察、记录、研究和选育,为杂交水稻选育奋斗一辈子,改良一批又一批,亩产一次次破纪录,为我国水稻的增产丰收立下汗马功劳。

1964年——开始研究杂交水稻

1966年——论文《水稻的雄性不孕性》的发表,拉开了中国杂交水稻研究的序幕

1973年——籼型杂交水稻三系配套成功

1974年——育成我国第一个杂交水稻强优组合“南优2号”

1986年——提出杂交水稻育种战略,由“三系法”向“两系法”,再到“一系法”,在程序上往更简便更高效的方向发展

1995年——两系杂交水稻研制成功

1997年——开始了“中国超级杂交水稻”的研究

2000年——超级稻百亩连片单产700公斤/亩育种目标实现

2004年——超级稻百亩连片单产80公斤/亩育种目标实现

2011年——超级稻百亩连片单产900公斤/亩育种目标实现

2014年——超级稻百亩连片单产1000公斤/亩育种目标实现

2016年——向世界介绍正在探索种植的“海水稻”

2018年——完成在阿联酋迪拜沙漠地区种植水稻的任务

2020年——第三代杂交水稻早晚双季稻平均亩产突破1500公斤数

1965年,李铮友教授在云南保山生产试验样板田种植的低海拔粳稻品种台北8号中发现了与高海拔籼稻自然杂交产生的雄性不育株。

水稻如何打好种业翻身仗(种子生存的根基)(3)

随后,李铮友从试验田中选取了很多低结实株并且采集了结实率很低的单株种子进行培育,从中发现了一株貌似高海拔粳稻品种“红帽缨”自交完全不结实的株型。

他再次把此稻株作为母本,与红帽缨进行人工杂交获得种子,播种后用同样的方式连续繁殖几代,后代与父本红帽缨性状逐渐一致,不育株率达100%,不育率达98%,再选不育度100%的进行回交。在1969年回交三代后,不育株率达100%,不育度达99%以上,育出了滇一型粳稻红帽缨不育系。

到了1971年,他利用粳稻科情3号与籼稻IR8号杂交选育出南8恢复系,后来又育出了南20、台红等恢复系。又利用粳稻台中31与籼稻玉溪红谷杂交选育出南4,用半节芒不育系与广二矮2号杂交,再与粳稻牡丹江4号杂交选育出南19等多个恢复系并均选配成功,1973年成功实现了杂交粳稻的“三系”配套,几十年如一日研究、实践,为云南的水稻栽培默默贡献。

60年代末、70年代初,在浙江闵绍楷与他的同事们先后育成了早熟早籼“二九青”、中熟早籼“圭陆矮”、“中秆旱”、迟熟早籼“青秆黄”等系列配套早籼矮秆高产抗病良种,很快在浙江与长江中下游地区推广,累计种植面积在1.5亿亩以上。

70年代初,沈阳农业大学杨振玉首创“籼粳架桥”制恢技术,育成C57、C418等高配合力的粳型恢复系,率先攻克国际上长期未能解决的粳稻杂种优势难关,使我国成为世界上最先应用杂交粳稻的国家,为世界稻作文化做出了突破性的贡献。

1971年,韦裕廉参加由袁隆平发起的全国籼型杂交水稻科研大协作。经过多年艰苦卓绝的努力,韦裕廉团队先后育成和推广了汕优32选、汕优18等组合,特别是博优175、特优18两个组合穗大粒多、耐肥抗倒、产量高,是当时玉林地区早、晚造的主栽组合,对地区粮食增产增收起到了很大作用,被誉为“玉林水稻之父”。

水稻如何打好种业翻身仗(种子生存的根基)(4)

1973 年,湖北沙湖原种场农技员石明松在水稻农垦58大田中发现光敏核不育现象,其育性受日照长短的调控,并育成了首个光敏核不育系农垦58S。这是全世界在作物中首次发现,并利用光敏核不育现象。

此后,湖南安江农校的邓华凤研究员发现了另外一类育性受温度调控的水稻两系不育系,安农 S-1,称为水稻温敏核不育,温度变化可以导致育性的转换,高温不育,低温可育。两系杂交稻由于冲破了恢、保关系的束缚,亲本间的遗传差异变大,两系杂交稻平均产量比三系杂交稻具有较大的提高,代表性的品种如两优培九,大面积种植能达到亩产630公斤,比三系对照汕优63增产约10%左右。水稻两系不育系的技术研发完全是我国自主创新实现的。

20世纪70年代末,经过10多年系统研究,周开达的冈型雄性不育杂交水稻开始在四川推广。一年后,试点地区水稻亩产已近千斤,平均每亩增产约30%。其中冈型、D型杂交稻成为全国种植面积最广的水稻品种之一,在长江中上游及云、贵、川等地仍广泛种植。

1979年,卢永根负责的“华南农业大学稻属种质资源保存基地”建成。随后80年代初,他带领团队研究水稻的杂种不育性,并和助手张桂权一起提出了水稻“特异亲和基因”的概念,以及应用“特异亲和基因”克服籼粳亚种间不育性的设想,被业界认为是目前对栽培稻杂种不育性和亲和性比较完整和系统的新认识,对水稻育种实践具有指导意义。

1980年,谢华安在福建和海南选育出抗稻瘟病、强恢复力、高配合力的恢复系“明恢63”,被认为是中国创制杂交水稻恢复系的优良种质和遗传贡献最大的亲本。在其基础上选育出杂交水稻良种“汕优63”,丰产性高、适应范围广、品种优良、抗稻瘟病,在全国累计推广近10亿亩,后走入国门引种至东南亚,被当地农民誉为“东方神稻”。

1984年,徐一戎的“寒地直播水稻早熟高产栽培技术”研究取得了重大突破,寒地水稻禁区的大门第一次被叩开,水稻和玉米、大豆一样,进入北大荒主栽作物的行列。其中“合江19号”首次突破亩产千斤大关。

这位在荒凉的北大荒领着5个人8个月建了十几个农场的寒地水稻之父,自从与水稻栽培结缘,从此没停歇过,“100多天在办公室里研究理论,撰写科研著作;100多天在水稻田间做科研和现场指导;100多天到基层去讲课、培训、推广技术”,为我国的水稻栽培也立下了汗马功劳。

水稻如何打好种业翻身仗(种子生存的根基)(5)

1987年,李必湖的助手邓华凤在安江农校籼稻三系育种材料中,找到一株光敏不育水稻,随后在李指导下,育成世界上第一个籼型水稻温敏核雄性不育系——安农S-1,这也是世界上第一个通过技术鉴定的水稻光温敏核不育系。

1987年以来,杨振玉在两系法杂交粳稻研究中又取得重大进展,提出按不同生态条件选育光温互补不育系的技术路线,育成培矮64S/C418、108S/418等两系亚种组合,在江苏淮北稻区示范成功,为两系籼粳杂种走向生产奠定了基础。

1996年6月,中国超级稻选育项目启动,中国超级稻专家委员会成立。 1996年,沈阳农业大学杨守仁教授带领学生陈温福等率先育成了有史以来第一个直立大穗型超级稻“沈农265”,连续3年百亩连片试种测产达到了800公斤以上,创造了寒地水稻大面积超高产的世界纪录。

1998年,由袁隆平院士主持的“中国超级稻杂交选育”立项。至此,在超级稻科研领域,杨守仁率领的沈阳农业大学团队与湖南国家杂交水稻研究中心和中国水稻研究所并列为三支大军。

2000年,宁波市农业科学研究院马荣荣育成杂交粳稻“甬优1号”,打破国内顶级水稻专家认为难以实现的“禁区”,成功育成杂交粳稻品种,成为浙江省第一个比照增产10%以上的稻种,当年在浙江省推广了20万亩。后来他于2005年破解籼粳亚种间杂种优势直接利用的世界难题,率先育成籼粳杂交稻,为中国高产杂交水稻培育开辟了一条新路。

水稻如何打好种业翻身仗(种子生存的根基)(6)

马荣荣从事杂交水稻的研究、应用和推广工作30余年,育成杂交水稻新品种中“甬优5号”是我国第一个通过国审的三系粳糯型杂交水稻,其母本“甬糯2号A”的育成填补了国内空白。

在创建了籼粳杂交水稻有利性状集聚技术的基础上,他创造性地运用远缘杂交和三系法杂交育种,集聚了水稻不同亚种的有利基因,综合性状优良的强优势籼粳杂交水稻组合,育成了“甬优6号”“甬优9号”“甬优11号”等甬优系列杂交水稻,已推广至浙江、福建、江西、湖北、江苏、广西等地。

“甬优6号”和“甬优12号”是我国目前仅有的两个通过农业部认定的籼粳亚种间超级杂交稻推广品种,其中“甬优12”号连续3年创浙江省晚稻单产和百亩示范方均产吉尼斯纪录,2010年最高亩产达858.5公斤,百亩示范方平均亩产达842.1公斤。

2004年,由江苏省农科院粮食作物研究所研究员王才林育成的高抗条纹叶枯病的粳稻新品种“南粳44”,年推广面积超过400万亩,成为江苏省推广面积最大的品种,被农业农村部认定为超级稻,有效解决了江苏省水稻长期遭受条纹叶枯病为害的问题。

他育成的“南粳46”和“南粳5055”等优良食味水稻新品种,被誉为江苏省“最好吃大米”。

水稻如何打好种业翻身仗(种子生存的根基)(7)

根据国家统计局数据显示,2021年我国稻谷种植面积2992万公顷,稻谷总产量21284万吨,进口稻谷1.17万吨,较2020年减少1.56万吨,出口稻谷12.51万吨,较2020年增加0.21万吨。

可以放心的说,我国稻谷存量充裕,完全自给自足。

当下,我国水稻已传播到世界各地栽培种植,为这个即将突破80亿人口的地球推动粮食增产,向前迈进了一步。

展望未来,相信老一辈农业科技工作者辛苦劳作的成果,在新一代工作者中会传承和创新下去,源源不断丰实我们的饭碗。

最后,致敬所有在粮食安全,保障大国粮仓默默耕耘的人们,你们才是最美科技工作者、最美劳动者。

种子非小事,生命情相托。

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