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文檔簡介
水稻育種史從未窮盡稻香百世流芳豐碑已在人間前天
近日,對水稻育種史和貢獻人物的熱議空前。我去年曾寫過一篇文章《水稻育種,當驚世界殊!》文中羅列梳理了那些開創(chuàng)水稻各個領(lǐng)域研究,以及將這一領(lǐng)域發(fā)揚光大的科學(xué)家。此文在“農(nóng)財網(wǎng)種業(yè)寶典”發(fā)表后,有讀者留言指出漏寫了一些關(guān)鍵事件和人物。編輯將留言放在文末,算是對本文的補正。拙文作為對一批知名育種家的記錄,受到行業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注,我覺得應(yīng)該對之前的梳理進行完善。先輩事跡須我輩傳承頌揚,然我亦知憑借一己之學(xué),恐難詳盡此話題。所有育種工作者都值得被記錄,正如那句話,“功成不必在我,功成必定有我”。稻香百世留芳,豐碑已在人間。向曾經(jīng)、現(xiàn)在以及未來奮戰(zhàn)在一線的育種工作者致敬!水稻育種漫漫長路,英雄輩出,國之幸,民之福也?!戏睫r(nóng)村報記者劉探作者:劉探
來源:農(nóng)財網(wǎng)種業(yè)寶典(ID:ncbdzy1618)
引言
我國有計劃的開展水稻育種研究大概始于20世紀20年代。新中國成立(1949年)前,我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平落后,礙于條件限制,水稻生產(chǎn)和育種發(fā)展十分緩慢。新中國成立以后,我國開始系統(tǒng)的組織開展水稻育種工作,取得了舉世矚目的成就。中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長萬建民在《作物育種學(xué)各論》中將新中國成立后的水稻育種分為3個重要發(fā)展時期,品種整理與評選利用、矮化育種和雜種優(yōu)勢利用,這一分類大抵概括了我國水稻育種發(fā)展史。稻種分類與稻作區(qū)劃分1我國有悠久的稻作歷史,而對于稻作的起源和稻種的起源問題在很長的時間里幾乎無人關(guān)注。當時國際學(xué)界關(guān)于亞洲栽培稻Oryzasativa的起源,通常認為是起源于印度,代表人物如華特、瓦維洛夫、察脫吉、雷米及戈斯、松尾孝嶺、茹可夫斯基等。蘇聯(lián)植物學(xué)家H.N.瓦維洛夫根據(jù)印度水稻種類特別豐富的現(xiàn)象,提出印度是水稻的故鄉(xiāng),是栽培稻的起源中心,中國的水稻也源于印度。1928年日本學(xué)者加藤茂包將栽培稻的兩個亞種命名為O.sativasubsp.indica(印度型)和O.sativasubsp.japonica(日本型),在國際上引起了巨大影響,造成中國的稻種最初是從印度傳入的印象。丁穎先生早年便有弄清水稻起源的想法,他決定從以往學(xué)者提出的分類學(xué)、語言學(xué)、考古學(xué)等角度中對稻種起源與演變的問題進行深化研究,而野生稻發(fā)現(xiàn)則成為一個契機和推力。丁穎先生1926年丁穎在廣州郊區(qū)發(fā)現(xiàn)野生稻,隨后幾年一直進行通過野稻培育成栽培稻的試驗,并獲得了成功,證明了兩者親緣關(guān)系相近。1933年發(fā)表了《廣東野生稻及由野生稻育成的新種》,論證了我國是栽培稻種的原產(chǎn)地,否定了“中國栽培稻起源于印度”之說。1957年,進一步發(fā)表《中國栽培稻種的起源及其演變》,從歷史學(xué)、語言學(xué)、古物學(xué)、人種學(xué)及植物學(xué)暨地理分布學(xué)等方面進行深入考察,論證中國栽培稻種起源于華南,糾正了“中國栽培稻起源于印度”的錯誤,以生態(tài)學(xué)的觀點闡明了中國栽培稻種的演變及各類型間的關(guān)系,為稻種分類和我國稻作區(qū)域劃分奠定了理論基礎(chǔ),這一學(xué)說成為當時學(xué)界栽培稻種起源的重要學(xué)說之一,得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視和認可,1989年日本學(xué)者渡部武尊稱丁穎為“中國稻作學(xué)之父”。1928年,日本加藤茂范根據(jù)稻種的形態(tài)、雜種結(jié)實率及血清反應(yīng),將栽培稻種分為兩大群,分別定名為印度型亞種和日本型亞種,即粳稻為日型亞種,秈稻為印型亞種。這種分類法既忽視了中國2000多年前已有的分類和定名,也沒有反映兩者的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及其在地理氣候環(huán)境條件下的演變形式或過程。對于水稻分類方法,丁穎強調(diào)必須符合生產(chǎn)實際,有利于育種與栽培的應(yīng)用。他提出了以我國栽培稻種系統(tǒng)發(fā)育過程為基礎(chǔ)的五級分類法:第一級為秈粳亞種,第二級為晚季稻與早、中季稻的氣候生態(tài)型,第三級為水、陸稻生態(tài)型,第四級為粘、糯稻的淀粉性質(zhì)變異性,第五級為品種的栽培特性與形態(tài)特征。丁穎對收集到的6000多份栽培品種進行了分類研究,并把它們保存下來,為以后良種選育工作提供了豐富的原始材料。我國第一個矮稈良種“廣場矮”的育成就是利用了保存下來的農(nóng)家品種“矮仔粘”的矮稈基因。丁穎的稻種分類研究如種質(zhì)資源保存是有創(chuàng)見與深遠意義的。2016年新修訂《種子法》中,將種子資源列入了其中。不論是現(xiàn)在品種審定制度還是引種備案辦法,都反映了不同區(qū)域水稻品種的差異性,即不同的水稻品種都有其最適宜生長的區(qū)域,稻作區(qū)域的劃分對指導(dǎo)我國水稻生產(chǎn)和科研有重要意義。丁穎從植物地理分布與環(huán)境條件相統(tǒng)一的生態(tài)學(xué)觀點出發(fā),以光、溫、雨、濕等氣候因子為基礎(chǔ),以品種類型為標志,結(jié)合土壤因子,病蟲等生物因子以及種植制度、耕作方法等人為因素進行綜合研究,把全國劃分為6大稻作帶:華南雙季稻作帶;華中單雙季稻作帶;華北單季稻作帶;東北早熟稻作帶;西北干燥稻作帶;西南高原稻作帶。丁穎的這種劃分被認為比較切合實際,對發(fā)展我國水稻生產(chǎn)和組織全國科學(xué)研究有指導(dǎo)作用。丁穎特別把當時稻谷產(chǎn)量僅占全國總產(chǎn)0.3%的西北干燥地區(qū)劃為一個稻作帶,并指出該帶具有雨量少、光照足、晝夜溫差大、病蟲害較少、水稻容易高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的特點,隨著灌溉條件的改善,增產(chǎn)潛力甚大?,F(xiàn)在新疆墾區(qū)的水稻單產(chǎn)水平已超過華中、華南稻區(qū),很好的印證了丁穎稻作區(qū)劃分的科學(xué)性。1963年8月,盧永根(左四)隨丁穎(左三)在寧夏引黃灌區(qū)考察水稻。后期丁穎的學(xué)生盧永根院士在80年代對中國普通野稻、藥用野稻(OryzaofficinalisWall.)和疣粒野稻(O.meyerianaBaiee.)進行粗線期核型的研究,并與栽培稻作了比較分析,第一次建立了中國三個野生稻種的粗線期核型。他認為,中國三個野生稻種的粗線期核型存在著差異,其中普通野稻與栽培稻在染色體長度變化范圍、相同類型和編號的染色體數(shù)目、核仁組成中心的位置以及染色粒的分布方式等方面均表現(xiàn)出最大相似性。這一研究結(jié)果,從細胞遺傳學(xué)的角度進一步印證了丁穎的論點,即普通野稻是中國栽培稻的近緣祖先。矮化育種開啟水稻雜交育種新紀元2早在20世紀30年代初,丁穎就進行水稻雜交育種研究。1933年成功選育出“中山一號”,是世界上第一次用野生稻種質(zhì)與栽培稻育種工作的成功嘗試。1936年用野生稻與栽培稻雜交,獲得世界上第一個水稻“千粒穗”品系,曾引起東亞稻作學(xué)界極大關(guān)注。1935年,黃耀祥考入中山大學(xué),師從丁穎。1955年起,黃耀祥先用“矮仔粘”為育種材料,經(jīng)系統(tǒng)選擇,從中選出性狀比較優(yōu)良的“矮仔粘4號”,1956年再以后者為母本,與生產(chǎn)上推廣的高稈品種“廣場13”進行雜交,終于在1959年育成了中國第一個矮稈秈稻品種“廣場矮”?!皬V場矮”的育成,在世界水稻育種史上是一次重大突破,它比后來國際水稻研究所于1966年才育成的“奇跡稻”“IR8號”早出世7年。黃耀祥先生當時與黃耀祥齊名的還有吉林省海龍縣(今梅河口市)河洼公社社員李貞生,不過關(guān)于李貞生介紹并不多見。至上世紀60年代中期,廣東省基本實現(xiàn)了早稻品種矮稈化,大面積畝產(chǎn)由過去的250公斤左右提高到350-400公斤,一舉改變了廣東省傳統(tǒng)的“早四晚六”(指雙季稻產(chǎn)量早稻占四成,晚稻占六成)的早稻低產(chǎn)面貌。與此同時,矮稈水稻迅速向中國南方各省擴展,至1965年全國矮稈品種植面積達到2400多萬畝,每畝產(chǎn)量提高50公斤以上。70年代中期,矮稈品種在全國年種植面積最高達1.5億畝,其中“廣陸矮4號”在長江流域雙季稻區(qū)種植面積之大,利用時間之長,為矮稈品種之冠?!肮鸪?號”在云南省賓川縣作中稻種植時,最高畝產(chǎn)達1045.4公斤,創(chuàng)全國水稻單產(chǎn)最高紀錄。到1981-1986年,該品種在南方稻區(qū)累計推廣1.4億畝,增產(chǎn)稻谷50億公斤以上。黃耀祥的“水稻矮化育種”獲1978年全國科學(xué)大會獎,他是有記載以來第一個培育出大規(guī)模實用雜交水稻并推廣的人,為中國的雜交水稻研究奠定重要的基礎(chǔ)。三系配套育種在中國成功推廣31926年Jones首先提出水稻具有雜種優(yōu)勢。1958年日本東北大學(xué)的勝尾清用中國紅芒野稻和藤扳5號雜交和回交育成藤扳5號雄性不育系。1966年日本琉球大學(xué)新城長有以ChinsurahBoroⅡ與臺中65雜交,育成BT型臺中65雄性不育系和同質(zhì)恢復(fù)系,在國際上首次實現(xiàn)雜種優(yōu)勢利用的三系配套。并于1968年培育出“三系法”雜交水稻,但由于效果不好,并未在日本推廣開。后來,美國和菲律賓等過也相繼育成各種胞質(zhì)的不育系。雖然發(fā)現(xiàn)多種水稻細胞質(zhì)雄性不育材料,但直到我國在生產(chǎn)上成功推廣雜交稻,才引起全世界的足夠重視。雖然,利用不育系來培育雜交水稻并非我國首創(chuàng),但是最早在生產(chǎn)上實現(xiàn)這一技術(shù)的當屬中國,這其中的關(guān)鍵人物便是袁隆平?!叭捣ā笔请s交水稻最早也是主流的技術(shù)路線。所謂三系,是指不育系、恢復(fù)系和保持系,“三系法”就是利用這三種材料選育雜交水稻。水稻屬于自花授粉作物,“雌雄同體”,即正常情況可以自我交配進而繁殖生長,這樣一來雜交就變得很困難。雖然可以在水稻開花時人工去除雄蕊,然后用另一株水稻的雄蕊完成受精,但是在規(guī)?;a(chǎn)中,這顯然是不現(xiàn)實的。所謂水稻不育系,是雄蕊天生不育的水稻材料,其自身無法完成受精繁殖后代。利用不育系與其他雄蕊正??捎乃具M行雜交,生產(chǎn)出的雜交后代,一種恢復(fù)育性,也就是生產(chǎn)上提到的雜交水稻種子,所用到的水稻材料據(jù)稱為恢復(fù)系;另一種繼續(xù)保持不育,下年繼續(xù)作為不育系與恢復(fù)系雜交,生產(chǎn)雜交種子。在雜交選育中,不育系作為母本,恢復(fù)系和保持系作為父本。1960年7月,袁隆平在農(nóng)校試驗田中意外發(fā)現(xiàn)一株特殊性狀的水稻。1965年7月,他又在14000多個稻穗中逐穗檢查到6株不育株,并在此后兩年播種中,共有4株成功繁殖了1-2代。其研究徹底推翻由傳統(tǒng)經(jīng)典理論米丘林、李森科的“無性雜交”學(xué)說,并推論水稻亦有雜交優(yōu)勢。通過培育雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢復(fù)系的三系法途徑來培育雜交水稻,可以大幅度提高水稻產(chǎn)量。袁隆平先生在實驗室1970年10月,李必湖與三亞南紅農(nóng)場的技術(shù)員馮克珊在當?shù)氐囊粋€水溝旁發(fā)現(xiàn)了一株野生的花粉敗育不育株。當時正在北京查閱資料的袁隆平為了這一株水稻連夜趕回三亞,后來他將其命名為“野敗”。李必湖發(fā)現(xiàn)的這株“野敗”,是如今絕大部分“三系法”雜交稻不育系的始祖。袁隆平進一步用廣場矮、京引66等品種測交,發(fā)現(xiàn)其對野敗不育株有保持能力,這就為培育水稻不育系和隨后的“三系”配套打開了突破口,給雜交稻研究帶來了新的轉(zhuǎn)機。是將“野敗”這一珍貴材料封閉起來,自己關(guān)起門來研究,還是發(fā)動更多的科技人員協(xié)作攻關(guān)呢?在這個重大的原則問題上,袁隆平毫不含糊、毫無保留地及時向全國育種專家和技術(shù)人員通報了他們的最新發(fā)現(xiàn),并慷慨地把歷盡艱辛才發(fā)現(xiàn)的“野敗”奉獻出來,分送給有關(guān)單位進行研究,協(xié)作攻克“三系”配套關(guān)。李必湖先生袁隆平(右)和李必湖1970年冬,江西省萍鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)局的顏龍安被市里派來向袁隆平學(xué)習雜交水稻。除了江西,當時已有福建、廣東、湖北等多個省份的農(nóng)技人員跟著袁隆平做雜交水稻。包括湖北在內(nèi),大約有10個省的農(nóng)技人員都從袁隆平那里分到了“野敗”。顏龍安先生1972年冬,顏龍安育成“二九矮1號”不育系及同型保持系,并開始向全國提供不育系種子。1973年秋天,袁隆平育成了“二九南1號”不育系和同型保持系。有了不育系和保持系,但還沒有找到好的恢復(fù)系,沒有恢復(fù)系,“三系”就不能配套,不能用于生產(chǎn)。全國的水稻技術(shù)人員開始全力攻克這個難關(guān),擴大研究材料,在長江流域、華南、東南亞、非洲、歐洲等地的1000多個品種里進行篩選,找到100多個有恢復(fù)能力的品種。直到1973年,廣西農(nóng)學(xué)院教師張先程在東南亞的品種里找到第一個結(jié)實率在90%以上的強恢復(fù)系,至此,秈型雜交水稻的“三系”配套獲得成功。1973年10月,袁隆平發(fā)表了題為《利用野敗選育三系的進展》的論文,正式宣告我國秈型雜交水稻“三系”配套成功。三系雜交稻全面開花4婁希扯在《中國雜交水稻的發(fā)展》一書中有提到,雜交水稻的誕生,除了有像袁隆平這樣的學(xué)術(shù)帶頭人的貢獻,主要還是社會主義大協(xié)作的產(chǎn)物,是集體智慧的結(jié)晶。1965年,中國工程院院士,四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教授,全國著名水稻育種專家周開達利用從西非引進的晚秈良種GambiakaKokum與矮腳南特號雜交。1969年,在該組合F4的系統(tǒng)群中,出現(xiàn)了一個穎花細長、花藥瘦小畸形、花粉高度不育的G11株系。1971年,在其F6代又分離出類似的G20株系,通過秈稻和粳稻品種測交,獲得完全保持和完全恢復(fù)的保持系和恢復(fù)系,并于1972年實現(xiàn)三系配套,分別育成二九矮七號A和朝陽1號A等不育系,通過大量測配,育成系列岡型雜交稻,如岡朝23、岡朝24和岡矮1號等,并于1977年開始大面積應(yīng)用推廣。周開達先生(右二)和學(xué)生在試驗田從事研究采用這種方法,周開達利用原產(chǎn)圭亞那的晚秈良種DissiD52/37衍生系中的高不育株,與長江流域的早秈良種雜交核置換育成D型不育系,成功培育出D型雜交稻,如D汕A、D297A和D優(yōu)63等?,F(xiàn)在,岡、D型雜交稻已是我國主推品種,每年推廣面積近5000萬畝,在我國的水稻生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。由周開達創(chuàng)立的“秈亞種內(nèi)品種間雜交培育雄性不育系的方法”已得到學(xué)術(shù)界的認可,并得到廣泛應(yīng)用,于1988年獲得國家發(fā)明一等獎。1981年通過的《中國共產(chǎn)黨中央委員會關(guān)于建國以來的若干歷史問題決議》中記載:"秈型雜交水稻的育成和推廣是我國當時科學(xué)技術(shù)方面取得的重大成就之一"。"秈型雜交水稻"研究成果1981年榮獲我國首個特等發(fā)明獎,周坤爐是主要貢獻者和獲獎人之一。湖南省在分發(fā)獎金時的評語是:"你在這項研究中作出了重大貢獻",排名第三。其V20A、71—72A與威優(yōu)2號、威優(yōu)3號、威優(yōu)6號是發(fā)明獎的主要內(nèi)容之一。周坤爐先生水稻育種專家吳讓祥,上世紀70年代和袁隆平院士一起,在全國率先開展雜交水稻育種研究,為全國雜交稻協(xié)作攻關(guān)提供了V20、V41兩個優(yōu)良保持系,為雜交稻的三系配套做出了重要貢獻,80年代育成了矮敗細胞質(zhì)協(xié)青早不育系及雜交組合協(xié)優(yōu)64,獲得國家科技進步三等獎,安徽省科技進步一等獎;90年代與安徽省種子公司、巢湖市種子公司等單位合作育成優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)中秈稻協(xié)優(yōu)63,獲安徽省星火一等獎。吳讓祥先生1972年初,武漢大學(xué)生命科學(xué)院教授朱英國從海南島找到紅芒野生稻做母本,用幾十個常規(guī)稻種做父本進行雜交,在1974年培育出紅蓮型細胞質(zhì)雄性不育稻種。目前,世界上僅有4種從野生稻中獲得的雄性不育類型,其中中國有兩類,一類是李必湖發(fā)現(xiàn)的野敗型雄性不育,一類是朱英國發(fā)現(xiàn)的紅蓮型細胞質(zhì)雄性不育。朱英國先生朱英國利用華南普通野生稻與栽培稻雜交合作育成紅蓮型水稻三系及紅蓮型雜交稻;上世紀80年代中期利用農(nóng)家品種馬尾粘中發(fā)現(xiàn)的敗育株與協(xié)青早選雜交合作育成馬協(xié)不育系和馬協(xié)型雜交稻,紅蓮型和馬協(xié)型雜交稻米質(zhì)優(yōu)、抗性好、產(chǎn)量高,已累計推廣超過1億畝,產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟與社會效益。在雜交稻領(lǐng)域,袁隆平的野敗型與武漢大學(xué)的紅蓮型、日本的包臺型,被國際公認為三大細胞質(zhì)雄性不育類型。而且只有“野敗型”和“紅蓮型”在生產(chǎn)中大面積推廣種植,被冠以“東方魔稻”的美稱。三系配套法令雜交稻產(chǎn)量大幅增加,從1974年至1983年,雜交稻種植面積由100余畝發(fā)展到1億多畝。但問題接踵而來,1984年,中國大面積種植野敗型雜交“稻秈優(yōu)2號”,發(fā)生了稻瘟病大流行。稻瘟病導(dǎo)致大量雜交稻田顆粒無收,許多地方的雜交稻種子被封存,改種常規(guī)稻種。早期的雜交水稻,還有抗倒伏差和易患稻曲病等問題。根據(jù)袁隆平的雜交水稻“三系配套”理論,1980年冬,謝華安培育出恢復(fù)系“明恢63”。第二年,“明恢63”和不育系“珍汕97A”(顏龍安選育)雜交,培育出“汕優(yōu)63”。這個品種大面積畝產(chǎn)第一個突破600公斤,由于抗瘟性強等特點迅速風靡。1986年,“汕優(yōu)63”成為全國雜交水稻播種面積最多的種子,并在此后16年連續(xù)穩(wěn)居首位,一口氣創(chuàng)下了雜交水稻推廣速度、年種植面積、累計種植面積、增產(chǎn)稻谷總量四個全國之最。謝華安先生雜交水稻一度遭到“三不”非議:米不養(yǎng)人,糠不養(yǎng)豬,草不養(yǎng)牛。此說法一出,《人民日報》隨即登載了袁隆平的來信:雜交稻既能高產(chǎn)又能優(yōu)質(zhì),“汕優(yōu)63”就是最好的例證。謝華安也被稱為“雜交水稻之母”、“雜交水稻救星”。由于生物的適應(yīng)性,一個雜交品種的優(yōu)勢一般只能保持數(shù)年至數(shù)十年,因此,雜交水稻的品種需要不斷更新,沒有哪一個品種可以一直包打天下。由于農(nóng)村與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟體制的變革,目前沒有哪個品種可以再在全國占據(jù)主流,雜交稻品種已進人百花齊放的時代?!皟上捣ā弊岆s交變“簡單”5上世紀60年代的矮稈育種,使中國水稻產(chǎn)量提高了30%,70年代培育成功的三系雜交水稻又比矮稈水稻產(chǎn)量提高20%。這是中國水稻科技革命的兩次重大飛躍。但此后,中國水稻的產(chǎn)量就好象停止生長的竹筍,始終處于穩(wěn)定格局,畝產(chǎn)在450公斤左右徘徊,直至兩系雜交水稻的成功。兩系法雜交稻是利用光溫敏不育系水稻為基本材料培育的。“兩系”即不育系(母本)和恢復(fù)系(父本),因光溫敏不育系水稻受溫度和光照的影響在自然情況下可以變化育性。在夏季的長日照、高溫下,表現(xiàn)為雄性不育,這時,用恢復(fù)系和它雜交,生產(chǎn)用于大田里的種子。到了秋季,在短日照、低溫下,又變成了正常的水稻,不需要保持系就可自交結(jié)實,生產(chǎn)用于下年作為母本的種子?!叭捣ā彪s交水稻需要尋找特定的恢復(fù)系,而“兩系法”的優(yōu)勢就在于恢復(fù)系廣泛。袁隆平看到“兩系法”水稻后,認為“兩系”才是今后發(fā)展的方向。同時,他做出了一個看起來更宏遠的判斷,雜交水稻要從“三系”轉(zhuǎn)向“兩系”,最終走向無融合生殖的“一系”。單就技術(shù)而言,顏龍安不認為“兩系法”能完全替代“三系法”,“兩系法”雜交稻的母本是受溫度和光照控制的,由于自然因素不可控,“兩系法”水稻的制種在很大程度上都要受制于天氣,這就存在較大風險。1973年,時任沙湖原種場農(nóng)技員的石明松在單季晚粳品種“農(nóng)墾58中”發(fā)現(xiàn)了自然雄性不育株。石明松利用自然結(jié)實的種子種植了48株,發(fā)現(xiàn)后代有雄性不育、可育兩種類型。石明松先生此后6年,他對不育株進行測交和回交,發(fā)現(xiàn)不育株的育性與光照長度有關(guān)。由此,他提出了水稻育種的全新設(shè)想:在長日高溫下制種,在短日低溫下繁殖,一系兩用。劃時代的“兩系法雜交水稻技術(shù)”由此開端。1985年10月,國家原農(nóng)牧漁業(yè)部、中國農(nóng)科院對石明松的成果進行了鑒定,認為這一成果是我國水稻種植史上繼矮化育種、雜交三系成功后的第三次重大發(fā)現(xiàn)。國家將其列入全國自然科學(xué)基金委員會重大項目、國家攻關(guān)項目和“863”高技術(shù)研究計劃。1987年7月,李必湖的助手鄧華鳳在安江農(nóng)校秈稻三系育種材料中,找到一株光敏不育水稻,隨后在李指導(dǎo)下,育成世界上第一個秈型水稻溫敏核雄性不育系——安農(nóng)S-1,這也是世界上第一個通過技術(shù)鑒定的水稻光溫敏核不育系。依靠“安農(nóng)S-1”,1994年兩系雜交水稻得以宣告成功?!?63”項目一直持續(xù)到2005年,隨著項目的推動,其他單位也取得了不錯的成果。其中,東北的楊振玉和袁隆平的湖南雜交稻中心都育成了優(yōu)良品種,也在實際中推廣較多。但從目前推廣的組合來看,仍以石明松當年發(fā)現(xiàn)的“農(nóng)墾58S"為背景的不育系所配的組合推廣面積最大。以湖北光敏核不育水稻農(nóng)墾58S發(fā)現(xiàn)為起點而發(fā)展起來的兩系法雜交水稻,已經(jīng)歷了40多年的研究歷史。朱英國,1980年開始研究光敏核不育水稻,確定了育性轉(zhuǎn)換的幾個關(guān)鍵時期。袁隆平1992年提出了選育水稻光溫敏核不育系的技術(shù)策略,要求湖南的不育系不育起點溫度為日平均23℃,廣西為24℃;之后他又提出了不育起點溫度低于23.5℃的實用光溫敏不育系關(guān)鍵技術(shù)指標選育理論,研創(chuàng)了不育起點溫度低于23.5℃的實用光溫敏不育系選育與鑒定技術(shù)。從最初的形態(tài)觀察、育性的光溫反應(yīng)特性、不育系轉(zhuǎn)育、組合選育、生理生化特性、遺傳分析和基因定位,到近幾年的基因克隆和分子機理研究等,中國許多科學(xué)家都進行了深入的研究,尤其是在新組合的選育、基因克隆和分子機理研究等方面處于國際領(lǐng)先水平。1996~2014年,中國有900多個兩系法雜交水稻品種通過審定,累計推廣面積5000萬公頌,目前年推廣面積550萬公頃左右,占全國雜交水稻播種面積的35%左右,已經(jīng)成為水稻雜種優(yōu)勢利用的主要途徑。兩系法雜交水稻的發(fā)展為我國的糧食安全起到了關(guān)鍵性的作用。2013年,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平到雜交水稻國家重點實驗室武漢大學(xué)鄂州基地視察工作,朱英國陪同?!俺壍尽睕_擊高產(chǎn)紀錄6回顧水稻發(fā)展的幾個關(guān)鍵節(jié)點,都以提高產(chǎn)量為重心,產(chǎn)量是保證國家糧食安全的關(guān)鍵。隨著研究的深入,雜種優(yōu)勢的潛力被認為是巨大的,水稻產(chǎn)量、品質(zhì)等都有極大的提升空間。1981年,日本提出超級稻的概念,然而日本發(fā)展超級稻是為了“feedinganimals”(喂牲口),因此才會“重量不重質(zhì)”。1989年,國際水稻研究所啟動了“超級稻”育種計劃,要求2000年育成產(chǎn)量比當時最高品種高20%-25%的超級稻;但是因為抗性差、空粒多等問題,品種一直沒有獲得推廣。中國水稻研究所所長程式華指出,超級稻從廣義來說,是水稻在各個主要性狀方面,如產(chǎn)量、米質(zhì)、抗性等均顯著超過現(xiàn)有品種(組合)的水平;從狹義來說,是指在抗性和米質(zhì)與對照品種(組合)相仿的基礎(chǔ)上,產(chǎn)量有大幅度提高。一般超級稻是指狹義的概念,即超高產(chǎn)水稻。程式華先生1996年6月,中國超級稻選育項目啟動,中國超級稻專家委員會成立,福建農(nóng)林大學(xué)楊仁崔由農(nóng)業(yè)部提名任專家委員會常務(wù)副主任,承擔了超級稻選育研究的重任。楊仁崔先生(中)1996年,沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)楊守仁教授帶領(lǐng)學(xué)生陳溫福等率先育成了有史以來第一個直立大穗型超級稻“沈農(nóng)265”,連續(xù)3年百畝連片試種測產(chǎn)達到了800公斤以上,創(chuàng)造了寒地水稻大面積超高產(chǎn)的世界紀錄。楊守仁先生1998年,由袁隆平院士主持的“中國超級稻雜交選育”也立了項。在超級稻科研領(lǐng)域,楊守仁率領(lǐng)的沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)團隊與湖南國家雜交水稻研究中心和中國水稻研究所并列為三支大軍,形成“三足鼎立”之勢?!爸袊壍尽庇N計劃,四期攻關(guān)目標于2014年實現(xiàn),比預(yù)想提前了6年完成。資料顯示,第一期超級稻,在生產(chǎn)上推廣后,平均畝產(chǎn)量是550公斤;第二期大面積推廣后,平均畝產(chǎn)達到600公斤左右;第三期推廣后,平均畝產(chǎn)達到650公斤。2015年,全國超級稻累計推廣面積達到9.6億畝,年推廣面積由2005年的3837萬畝擴大到了2014年的1.36億畝,發(fā)展超級稻對保障國家糧食安全具有重要意義。水稻科研的另一大方向就是分子育種,形象地說,如果雜交水稻技術(shù)還處于“模擬”水平,那么分子育種就相當于“數(shù)字化”的。這是因為本質(zhì)上,雜交水稻的目的就是改良水稻基因,過去人們只能用雜交、選育的辦法來達到這一目的,如果將分子手段用于水稻品種的改造,將會更加精確、簡便。不過,朱英國與程式華都認為,即使有了分子手段,傳統(tǒng)的雜交育種也不能被淘汰,因為生物的表現(xiàn)型是同時受到基因與環(huán)境控制的,育種不能脫離當時、當?shù)氐淖匀粭l件,也需要大量豐富的實踐知識。雜交粳稻、秈粳雜交、分子育種大有可期7以沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)為代表的北方粳稻超級稻育種研究,于20世紀90年代中期率先在理論與方法和種質(zhì)創(chuàng)新方面取得突破:真是出版了專著《水稻超高產(chǎn)育種生理基礎(chǔ)》(陳溫福等,1995),從理論上證明了通過育種手段進一步提高水稻生產(chǎn)潛力的可能性;發(fā)表了論文《水稻超高產(chǎn)育種的理論與方法》(楊守仁等,1996);首次較為系統(tǒng)、完整地提出了“利用秈粳稻呀中間雜交或地里遠緣雜交創(chuàng)造新株型,再通過復(fù)交聚合有利于基因并進行優(yōu)化性狀組配,選育理想株型與有利優(yōu)勢相結(jié)合的超高產(chǎn)品種即超級稻”的理論與技術(shù)路線。超級粳稻育種在不斷創(chuàng)新理論和技術(shù)指導(dǎo)下,先后創(chuàng)制出一大批新株型有意育種材料,如矮壯稈、長葉大穗型的沈農(nóng)89366,穗型直立、株型緊湊、個體競爭力幾號的沈農(nóng)95008,分蘗力和分蘗勢極強、主穗與分蘗穗差異很小的沈農(nóng)9660和直立穗型、莖稈粗壯、株型理想的沈農(nóng)92326等。(以上內(nèi)容參考《中國超級粳稻二十年回顧與展望》2016)楊振玉先生70年代初,沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)楊振玉先生首創(chuàng)“秈粳架橋”制恢技術(shù),育成C57、C418等高配合力的粳型恢復(fù)系,率先攻克國際上長期未能解決的粳稻雜種優(yōu)勢難關(guān),使我國成為世界上最先應(yīng)用雜交粳稻的國家,為世界稻作文化做出了突破性的貢獻。此項成果獲首屆全國科學(xué)大會獎、國家發(fā)明獎三等獎及省部科技進步一等獎,并以專利形式轉(zhuǎn)讓美、日等國,確立了我國雜交粳稻的國際領(lǐng)先地位。1987年以來,楊振玉在兩系法雜交粳稻研究中又取得重大進展,提出按不同生態(tài)條件選育光溫互補不育系的技術(shù)路線,育成培矮64S/C418、108S/418等兩系亞種組合,在江蘇淮北稻區(qū)示范成功,為兩系秈粳雜種走向生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。1992年,楊振玉積極主持籌建了方雜交粳稻研究中心,1996年發(fā)展為立北方雜交粳稻工程技術(shù)中心。并從此將擔負起進一步發(fā)展北方雜交粳稻及國際合作的重任。李錚友先生李錚友教授是我國滇型雜交水稻育種研究的創(chuàng)始人,是云南水稻雜交育種研究的重要奠基人。他育成了我國第一個水稻細胞質(zhì)雄性不育系,通過秈粳搭橋人工創(chuàng)造出了恢復(fù)系、實現(xiàn)了高原粳稻的“三系”配套;他最早提出的粳稻高產(chǎn)株型育種模式,為云南粳稻品種改良奠定基礎(chǔ),經(jīng)50年的努力,育成的粳稻品種和滇粳雜交稻先后創(chuàng)造了水稻單產(chǎn)世界紀錄;通過系統(tǒng)改良育成了一批云南名特優(yōu)秈型香軟米品種。李錚友教授對我國雜交水稻的發(fā)展及云南水稻科技的進步做出了重要的貢獻,1978年與袁隆平同期榮獲全國科學(xué)大會獎,同時榮獲第五屆袁隆平農(nóng)業(yè)科技獎等標志性科技成果。滇粳雜繁育技術(shù)已成為引領(lǐng)國內(nèi)外粳雜育種的特色鮮明的一面旗幟、一顆標桿,得到了國內(nèi)外水稻同行的普遍認可和高度關(guān)注。李錚友教授系統(tǒng)改造了云南地方傳統(tǒng)軟米品種,育成一批云南名特優(yōu)秈型香軟米品種。在上世紀70年代,率先利用國際稻(IR系列)對云南地方傳統(tǒng)軟米品種進行雜交改良,育成了一批香、軟、糯、紫云南名特優(yōu)秈稻品種,如“滇屯502”、“滇隴201”、“滇瑞408”等,在省內(nèi)外大面積推廣應(yīng)用,至今仍是云南特優(yōu)香軟米品牌“遮放貢米”等的主要原料品種。秈粳亞種間雜交稻具有較品種間雜交稻更強的雜種優(yōu)勢,是20世紀90年代以來中國超級稻育種研究中的最主要途徑。實踐證明亞種間雜交稻組合具有明顯的生長優(yōu)勢和產(chǎn)量優(yōu)勢,生產(chǎn)潛力巨大。但許多研究指出,亞種間雜交稻普遍存在抽穗后功能葉早衰的現(xiàn)象,不少具有高產(chǎn)潛力的品種(組合)尤其如此。寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院馬榮榮從事雜交水稻的研究、應(yīng)用和推廣工作30余年,育成雜交水稻新品種中甬優(yōu)5號是我國第一個通過國審的三系粳糯型雜交水稻,其母本甬糯2號A的育成填補了國內(nèi)空白;甬優(yōu)6號和甬12是我國目前僅有的兩個通過農(nóng)業(yè)部認定的秈粳亞種間超級雜交稻推廣品種,其中甬優(yōu)12連續(xù)3年創(chuàng)浙江省晚稻單產(chǎn)和百畝示范方均產(chǎn)吉尼斯紀錄,2010年最高畝產(chǎn)達858.5公斤,百畝示范方平均畝產(chǎn)達842.1公斤。寧波市農(nóng)科院馬榮榮院長(右)向時任農(nóng)業(yè)部種植業(yè)司葉貞琴司長介紹“甬優(yōu)12號”的優(yōu)點(圖片來源中國寧波網(wǎng)2013)。在創(chuàng)建了秈粳雜交水稻有利性狀集聚技術(shù)的基礎(chǔ)上,創(chuàng)造性地運用遠緣雜交和三系法雜交育種,集聚了水稻不同亞種的有利基因,育成了綜合性狀優(yōu)良的強優(yōu)勢秈粳雜交水稻組合,以甬優(yōu)6號、甬優(yōu)9號、甬優(yōu)11號為核心內(nèi)容的成果“甬粳2號A及所配秈粳雜交晚稻新組合選育及產(chǎn)業(yè)化”,該成果獲得了浙江省科技進步一等獎、寧波市科技進步一等獎和浙江省農(nóng)業(yè)廳技術(shù)進步一等獎。甬優(yōu)系列雜交水稻應(yīng)用區(qū)域已涵蓋浙、閩、贛、鄂、蘇、桂等地。據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2015年,超級稻累計推廣面積接近12億畝(秈稻+粳稻),其中粳型超級稻累計推廣面積超過3億畝,占粳稻種植面積30%。特別是東北粳稻區(qū),超級稻累計推廣面積超過2.2億畝,覆蓋東北稻區(qū)60%以上。(內(nèi)容參考《中國超級粳稻二十年回顧與展望》2016)水稻科研的另一大方向就是分子育種,形象地說,如果雜交水稻技術(shù)還處于“模擬”水平,那么分子育種就相當于“數(shù)字化”的。這是因為本質(zhì)上,雜交水稻的目的就是改良水稻基因,過去人們只能用雜交、選育的辦法來達到這一目的,如果將分子手段用于水稻品種的改造,將會更加精確、簡便。不過,朱英國與程式華都認為,即使有了分子手段,傳統(tǒng)的雜交育種也不能被淘汰,因為生物的表現(xiàn)型是同時受到基因與環(huán)境控制的,育種不能脫離當時、
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