为什么杂交水稻会诞生在中国?

饱肚子不是难事,难的是让所有人一辈子吃饱肚子。

  当我们纵观人类人口的增长曲线的时候,就会发现人类人口并不是直线上升的,而是在经历了几千年的缓慢上升后突然跃起。这个跃迁的拐点距离现在并不远,现在老人家大多还有饥寒交迫的回忆。

  让更多的人可以吃饱饭,依靠的是二十世纪农业绿色革命的四大进展,它们分别是杂交育种,化学肥料,灌溉设施,以及农业机械化。其中杂交育种的祖师爷得从1863年发现遗传规律的孟德尔算起。大概100年后,袁隆平院士提出三系法杂交水稻育种,和孟祖师的豌豆杂交原理可谓一脉相承。

  孟祖师的豌豆和袁院士的水稻都是严格的自花授粉植物。严格自我授粉植物的花朵里拥有雌雄配子(相当于动物的精子和卵子),而且在花骨朵的时候就完成了授粉,花瓣的物理保护让这些植物很少有异花授粉的机会。自然界里自花授粉的植物并不多,这种特殊的性质让植物的性状能更加稳定遗传的同时,也给育种带来了很大的困难。

  为自花授粉植物做杂交的过程就是一个精准的外科手术,需要在花将开未开之时,不轻不重移除花瓣,不多不少摘出花蕾,小小心心扑上花粉,稳稳当当做好包扎,安安静静祈祷结实。当我读博士的时候,曾经尝试过给一种豆科植物百脉根做杂交,结果无一成功。孟祖师选择豌豆做杂交实验的原因之一,就是因为豌豆花足够大,容易执行杂交操作,是一种很好的杂交实验材料。而水稻的花非常小,小到别说用镊子操作,连观察都需要使用放大镜。常规手段为水稻做杂交几乎是不可能的事情。但是没有杂交,就没有办法大规模培育水稻新品种。袁院士就是为水稻育种“造轮子”的人,三系法的提出和建立让水稻新品种的培育一日千里。

  很难想象如果水稻育种的技术是在国外被开发出来,会是怎么一个结果。粮袋子被别人抓在手心肯定不会好受,幸好这几乎是不可能的事情。三系法的诞生也离不开天时地利人和。天时是当时植物遗传的理论基本上已经成熟,从理论上说杂交水稻肯定能成功;人和自然是因为我国以袁隆平为代表的无数农业育种人的努力。而地利的因素,让杂交水稻必然在中国才能成功。

  袁院士籍贯江西、生在北京、工作在湖南,但是发现第一株野生稻雄性败育株的地方,却是在海南三亚南红农场附近的沼泽地里面。看好了,不是在农场里面,是在农场附近的沼泽地。为什么在海南南红农场边的沼泽地里能发现这么宝贵的育种材料,这就是我们的地利了。

  地利是因为中国是所有水稻的祖先,不管是粳稻籼稻等栽培稻,还是各种野生稻,祖先都在中国。作为水稻的发源地,我国具有非常丰富的水稻品种多样性,南起海南三亚,北到江西东乡,东至台湾桃园,西抵云南盈江,在南方大地上野生稻和栽培稻交错生长田间和湿地中。尽管随着农业的发展,水稻的种植地已经扩展到整个地球,但是只有在中国,才能发现如此多样化野生稻品种。这些品种中包括了难以预计的水稻育种资源,也是中国杂交水稻可以成功的基石。袁院士离世之日,正好是国际生物多样性日,不知是否是冥冥中自有天意。

  如果说杂交水稻是我们的火箭,那遍布荒野的野生稻就是造火箭用的生铁,虽然不值钱,但不可或缺。网上曾经有份著名的公开信,三农专家李昌平写给育种专家袁隆平的,期望有更多的研究从杂交稻转移到常规稻。其实,每一个育种专家都知道,没有这些在历史过程中逐渐积累下来的野生稻和栽培稻品种,也不可能有现在的杂交水稻,更不可能有未来更好的杂交水稻。

  保存更多的水稻多样性不仅是三农专家,也是育种专家的心愿。然而,优胜劣汰是大势所趋,哪个农民都不希望自己土地上稻穗低垂、金黄一片,朴素的种植理念造成越来越多的地方品种被舍弃,用来种植的作物品种逐渐单一化。种植品单一化是一个双刃剑。一方面,单一化的品种种植让农业管理更加简单高效,让农业可以年年增产;另一方面,单一化让农业生产变得脆弱,一旦爆发病虫害或者环境灾害,容易大规模减产。历史上曾经发生过的爱尔兰大饥荒,就是单一化土豆种植遇到枯萎病造成的。品种单一化不仅发生在水稻土豆上,还发生在玉米小麦,香蕉桔子,甚至肉鸡奶牛上。

  为了将来的育种也能有足够多样化的种子资源,解决方案有三种,一,把多样化保护在实验室,二,把多样性保护在农家,三,把多样性保护在荒野。我国目前收集了6万多份水稻品种资源,其中野生稻5000多种,这些都好好保存在实验室中。农民自身留种形成的水稻地方品种,具体数目难以考量,这是千百年来最传统的育种方式,但在新型水稻品种的压力下,农民留种越来越困难,越来越式微。

  把多样性保护在荒野就是保护野生稻的原始生境。和实验室里稳定的保存体系相比,原始生境就是一个野生稻的动态保存系统,可以最大限度地维持野生稻的多样性。袁老最早发现野生稻的沼泽地不知道还在不在,如果在的话,那将是一个很恰当的野生稻资源保护地。我国目前仅有的野生稻原位保护地,建立在野生稻的分布北界江西东乡,不过仅仅保留了700平米的保护地。其他野生稻的繁殖地已经大量丧失。折中的方式是建立异地保护地,在广州和南宁分别有两个野生稻的园圃,总计大致有小10000平方米。

  在袁院士等中国育种人的努力下,我们这一代人已经不用担心吃饱肚子的问题。但是现在的农业还存在着大量的问题,如何减少化肥的使用,如何应对气候变化,如何抵抗病虫害。这些问题不解决,饿肚子的事情在将来可能还会出现。谁也不知道将来是否会有一天,会有第二个年轻的袁隆平,在这些残留的野生稻中,找到让中国人可以世世代代不再饿肚子的新希望。