谢华安在原三明市农业科学技术研究所进行田间试验。
谢华安在实验室开展试验。
早年谢华安在观察杂交水稻长势。
谢华安与团队成员在田间察看水稻长势。
谢华安(右)与袁隆平在南繁基地探讨水稻育种。
近日,中国种子协会评选出“十大杂交水稻荣誉品种”,中国科学院院士、福建省农业科学院研究员谢华安团队选育的“汕优63”位列榜首。
在世界稻作史上,“汕优63”是当之无愧的功勋品种。
从1986年开始,它连续16年保持全国杂交水稻种植面积之最,累计推广应用10多亿亩,增产粮食700多亿公斤,并推广到全球四大洲13个国家,是中国至今推广时间最长、应用面积最大的水稻良种。
随着品种迭代,这个具有划时代意义的品种,已逐步退出生产。但其背后凝聚的科学家精神,依然传承不息,激励着今天的种业人,引领农业科技创新未来之路。今年是“汕优63”通过省级品种审定40周年。我们回顾“汕优63”诞生始末,走近执着追梦、无私奉献、矢志创新、团结协作、甘为人梯的中国种业人。
“让大家都有一碗饭吃”
1972年冬,31岁的谢华安刚刚调到三明地区农业科学研究所工作便接到重任,带队赴海南参与杂交稻技术攻关。当时,全国水稻界正进行着一场前所未有的大协作。
众所周知,杂种优势利用是现代农业育种的重要手段,但水稻领域迟迟难以突破。原因在于,水稻雌雄同花,花器极小,在自然状态下主要靠自花授粉。要人工杂交,必须手动去除雄蕊。这在育种研究中不难实现,但到了生产上,一亩地用种量数万粒,靠人工去雄批量制种,无异于天方夜谭。
如果有一种自身不育,却能和外来花粉正常结合的水稻,问题不就迎刃而解了吗?
为此,育种家提出了三系配套的构想。这是一种“一妻二夫”婚配模式:首先选育不育系,再为其匹配两位“丈夫”——保持系和恢复系。二者都是育性正常的水稻,可自我繁殖。前者与不育系的后代,不仅不育,还能保持不育系的所有特性,以此扩繁不育系;后者与不育系的后代,不仅可以正常结出种子,还能兼具父母优势。
1970年,袁隆平团队在海南发现了一株雄花不育的野生稻,命名“野败”,为三系杂交稻从理论走向实践,找到了突破口。这意味着,人们可以通过杂交手段,将“野败”的不育基因转移到栽培稻上,人工选育不育系。不育系有了,如何快速“拉郎配”,找到门当户对的两位“丈夫”呢?
1971年,一场由13个省份参与的杂交水稻大协作启动,全国育种工作者齐聚海南。这里属于热带气候,可以让水稻在冬天多长一季,加速育种进程。作为福建协作组成员,谢华安次年踏上了海南之行。从此,他每年都像候鸟般南北穿梭。
对谢华安而言,这是一场圆梦之旅。
1941年,谢华安出生于龙岩市新罗区适中镇保丰村。这是一个“石头上长石头”的山村,农业生产条件恶劣。“饿”是谢华安挥之不去的童年记忆:“饿到极端时,口水拼命流,肚子叽叽叫。”食不果腹的保丰人,把丰收愿景浓缩进村名里;挨过饿的谢华安将“让大家都有一碗饭吃”视为毕生追求。
从三明出发,乘坐火车,经由鹰厦线到江西鹰潭转车,途经湖南株洲,一路南下至广东湛江,乘船渡过琼州海峡,在海南海口换乘长途客车,一路颠簸至三亚……在交通不发达的年代,有时单程就要花上10来天。
最初,谢华安借住在一户农民家中的杂物房里。团队成员、福建省农业科学院水稻研究所研究员郑家团还记得,不足10平方米的空间里,停放着一副还未上漆的空棺材,角落里杂乱无章地摆放着农具、农药罐子。一行人因陋就简:在棺木上铺满报纸,点上煤油灯,就是一张办公桌了;两张长凳拼在一起,搭块凹凸不平的木板,再铺层麻袋,床铺就有了。要生火做饭,就借老乡家的牛板车上山拾柴火,再捡点砖头,糊上泥巴,搭个简易灶台,顶上用椰树叶遮风挡雨。
一边是艰苦的生活环境,一边是紧张的科研进程。
谢华安马不停蹄拜访各个省份的基地,交换育种材料。那时,袁隆平已将“野败”育种材料无偿分发给全国各地研究者,来自天南海北的育种家在大协作中共享材料,互通有无。
随后,耕地,播种,插秧,田管,授粉,收种,考种,记录试验数据。每到灌浆成熟期,谢华安和同事们总要半夜提着手电筒,拿着木棍,轮流在田里值守,驱赶田鼠。有一次,谢华安差点踩到一条眼镜王蛇,吓得一蹦三尺高,摔倒在田埂上。时至今日,他还经常做与蛇有关的噩梦。
团结协作,迸发出创新合力。
1973年,我国宣告籼型杂交水稻三系配套成功。“南优2号”“汕优2号”等中国第一代杂交稻品种应运而生。1975年,谢华安利用从江西同行处获取的15粒不育系种子,育成了自己的第一个杂交水稻组合“矮优2号”。
相比起常规稻,杂交稻在产量等方面实现了质的飞跃,很快进入生产推广阶段。全国各地开始广泛招募人员,浩浩荡荡南下海南岛学习制种技术。日后成为全国杂交水稻制种第一县的建宁,便是在这时候开始了技术储备。
从1974年到1979年,全国杂交水稻种植面积实现了从百余亩到突破7000万亩。杂交水稻技术被认为是“第二次绿色革命”,“第一次绿色革命”发生在20世纪五六十年代,矮秆水稻取代高秆水稻,使我国水稻产量整体提升了30%。这一次,全国水稻再次增产20%。
然而,一场潜在的农业危机即将爆发,并将刚刚冒头的中国杂交水稻拖入谷底。
“是你拯救了杂交水稻的命运”
这场危机早就初露端倪。谢华安在福建与海南试种“矮优2号”时发现,一些秧苗出现了叶瘟病斑,其他主栽品种也有类似现象。
“第一代杂交水稻品种很可能不抗稻瘟病。”谢华安忧心忡忡。稻瘟病是一种真菌性病害,列水稻三大病害之首,全生长周期都可能发病。苗、叶瘟严重时,叶片枯黄,全株枯死;颈瘟严重时,稻穗发白,难以结实。老百姓闻之色变,称之为“稻魔”。
果不其然,几年后,稻瘟病在全国大流行,起步中的中国杂交水稻产业遭遇重创。
谢华安还记得当年参与灾情调研时的所见所闻:一位种植户种了11.5亩稻子,所剩无几,“放三只鸡下去啄食都吃不饱”。
他很早就有危机意识,认为必须加快选育出抗稻瘟性强的新组合,具体是从恢复系入手突破。
“第一代杂交水稻所用的恢复系,均从菲律宾国际水稻研究所引进,在生产上出现了抗稻瘟性退化。”谢华安决心选育出中国自己的强恢复系,摆脱种源依赖。他开始广泛收集育种材料,走上恢复系自主选育道路。
抗稻瘟病,是底线要求。团队采取“一票否决制”——只要不抗稻瘟病,其他性状表现再好,也一律淘汰。然而,如何才能精准鉴定筛选出抗稻瘟病的材料呢?当时国内缺乏经验。
谢华安翻阅文献时发现,菲律宾国际水稻研究所采用“旱病圃”的方法。其基本思路是:在旱地里人为创造恶劣的生长环境,诱发水稻染病发病,淘汰不抗病的材料。这给了谢华安启发,几经摸索,其团队总结出了一套本土化方案。
选择稻瘟病高发区的早稻田,种上候选材料,田间穿插种植易染病的水稻品种,形成包围之势。这还不够,团队收集染病稻草,堆放在田间,将病叶切碎浸泡,用含有病菌的水喷施秧苗。在植保专家的配合下,他们还在实验室里人工接种稻瘟病病菌,诱使发病。为了让试验结果更具说服力,他们选择了尤溪、宁化、明溪、永安、沙县等重病区,开展多年多代多点试验。经过高压选择,不抗病的材料便无处遁形,留下的则是天选之子。
抗稻瘟病仅仅是一张入场券。一份材料要入得法眼,还要兼具高产、米质好、适应性广、耐热、耐旱、耐寒等优良品质。为此,谢华安团队摸索出了一系列高效的鉴定手段。以耐寒性鉴定为例,在早春时节种植晚季材料,如果它在苗期能抵御倒春寒,面对深秋寒露风自然也毫无压力。
历经重重考验,层层选拔,“明恢63”脱颖而出。
以“明恢63”为恢复系,以江西省萍乡市农科所选育的“珍汕97A”为不育系,谢华安团队配组出了日后改写中国杂交水稻命运的组合“汕优63”。该品种丰产又抗病,适应性广,米质好,可谓鲜有短板的全能型选手。
“汕优63”的优良表现,首先得到了水稻专家的认可。郑家团还记得,有一年,一场全国性水稻会议在三明沙县召开,与会专家在田间考察时,一眼就注意到了田埂上长势正旺的一坵水稻。那是谢华安团队利用试验剩秧,随手在空地上种植的“汕优63”,并未精细管理,表现依然鹤立鸡群。
1981年,谢华安把“汕优63”试种情况写成了报告,当面递给袁隆平。对方说:“不错啊,表现很好。”谢华安问,能不能参加国家试验。袁隆平爽快答应:“明年就参加全国南方稻区杂交稻区域试验。”
1982年,“汕优63”破格同时参加市、省、国家三级区域试验,表现亮眼,1984年便通过省级品种审定,“汕优63”随之打开了名气。周边的农民常常骑着“二八大杠”自行车上门,直接把谢华安载到自家田头指导种植,全国各地求要种子试种的信件纷至沓来。
很快,“汕优63”便走向全国,带领中国杂交水稻产业走出了至暗时刻。为嘉奖育种者的贡献,四川省政府史无前例地向“汕优63”育种团队奖励5000元。
1986年,全国杂交水稻顾问组专家会议在福建召开。袁隆平见到谢华安的第一句话就是:“老谢,你的‘汕优63’已经是全国播种面积最大的水稻品种了,祝贺你!”
已故著名育种家、“中国超级稻之父”杨守仁曾对谢华安说:“是你拯救了杂交水稻的命运。”
“像培养领军人才一样培育超级品种”
继“汕优63”之后,谢华安团队又选育出了“明恢77”“明恢86”等一批优良恢复系,配组了“汕优77”“V优77”等经典组合。其中,“汕优77”是抗稻瘟性强的早稻品种,与中晚稻品种“汕优63”形成熟期配套,累计推广面积位列中国杂交早稻前五。
在长期育种实践中,谢华安逐渐形成了自己的育种理论体系。
“育种与培养人才一个道理,不仅要有过硬的技术水平,还要具备前沿的战略眼光。”谢华安说,要立足当下,面向未来,像培养领军人才一样,培育一批水稻超级品种,将水稻品种的丰产性、优质性、抗性、广适性等“四性”聚合在更高水平。“这就要求通过顶层设计与机制创新,推动多学科交叉合作、融合发展,汇聚合力打好种业翻身仗。”
遵循着这样的理念与理论,谢华安团队直面产业与市场需求,不断开拓创新领域,在不同阶段,均贡献出了经典品种——
1996年,中国启动实施超级稻育种计划。随后,由袁隆平、谢华安等专家领衔的全国协作组成立。其间,以谢华安为代表的福建水稻育种家,相继选育出“宜优673”和“两优616”“福农优676”等9个品种,被农业农村部认定为超级稻品种。
同时,谢华安团队将目光投向了广阔的太空,率先将航天诱变育种技术引入杂交水稻领域,选育出“特优航1号”“Ⅱ优航1号”等组合,多次打破水稻单产纪录。其中,“Ⅱ优航1号”2003年在云南实现亩产1162.01公斤,创造了中国航天育种水稻问世以来的最高产量纪录。
再生稻,利用收割后稻桩上存活的腋芽,在适宜的条件下,萌发成为再生蘖,进而抽穗成熟。这种稻作模式,为光温条件“一季有余,两季不足”稻区,提供了粮食增产新方案。谢华安团队围绕再生稻,开展了数十年研究,筛选出了一批优质品种,并大力推广全程机械化生产技术。2000年开始,福建省农业科学院水稻研究所和尤溪县农业技术推广站合作,在西城镇麻洋村建立百亩再生稻示范片。24年以来,示范片头季平均亩产超820公斤,再生季平均亩产超480公斤,“吨粮田”的梦想照进现实。
随着消费结构调整,人们对稻米的要求不再局限于高产,好吃又有营养的优质稻成为育种新方向。谢华安团队近年来育成的优质常规香稻“福香占”,不仅优质、抗病,在耐储藏方面表现突出,其稻米不易陈化,放置两年口感也不会发生明显变化。
如今,捧过接力棒的新一代种业人,正站在前人的肩膀上探索新“稻”路。
在水稻研究领域,有一个百年未解之谜。
不久前,中国农业科学院作物科学研究所、福建省农业科学院水稻研究所、中国科学遗传与发育生物学研究所在国际顶级学术期刊《科学》在线发表联合研究成果,破译了复粒稻形成的遗传密码,破解了水稻研究领域的百年未解之谜。与常见的单粒稻不同,复粒稻的稻粒就像多胞胎一样扎堆生长。假以时日,将其多粒簇生基因导入普通水稻,就有可能选育出更高产的新品种。
不仅仅是复粒稻,近年来,福建省农业科学院水稻研究所育种团队接连在国际权威期刊发表论文,挖掘出系列水稻功能基因,揭示了水稻耐旱、抗稻瘟病、耐盐碱、生长调控等分子调控机制。
“传统育种周期长、效率低、不确定性大。”福建省农科院水稻研究所所长张建福说,破译了水稻的遗传密码后,将应用分子标记辅助选择、全基因组选择等现代育种技术,结合大数据、人工智能等前沿科技,变“经验育种”为“定向育种”,“像设计工业产品一样,精准设计出水稻新品种”。
得益于此,一批新的“大品种”呼之欲出,从福建走向全国。
近年来,福建省农业科学院水稻研究所面向广袤的黑土地,采用分子标记辅助选择技术,与黑龙江省农业科学院联合育成优质粳稻新品种“闽龙1号”,解决了黑龙江省第一积温带优质品种缺失、综合抗性不强等问题。目前,该品种已在东北地区推广百万亩。
“我们将持续弘扬种业精神,进一步发挥优势,强化科企联合育种攻关,将现代分子育种技术与传统育种技术相结合,培育一批丰产、抗性强、优质、广适的突破性品种,为保障国家粮食安全作出福建新的更大贡献。”省种子总站站长赵杰樑说。(记者 张辉 通讯员 胡海明)