【聚焦】金善宝、李竞雄、袁隆平、李登海和郭三堆等育种家的南繁故事。

发布时间:2023-12-26 作者: 乐鱼全站最新官网登录

  原标题:【聚焦】金善宝、李竞雄、袁隆平、李登海和郭三堆等育种家的南繁故事。

  我国的“南繁”始于 1960 年前后。开始是在广州、南宁、湛江、海口这些城市周边,之后随着交通的便利,向其他一些更适宜农作物种植的区域转移。经过半个多世纪的探索与实践,将“南繁”基地稳定在海南的三亚市及其两厢陵水和乐东,辅之以云南的西双版纳、元谋和广西的北海等地。我国水稻、玉米等大田作物和瓜菜等作物品种,有 80% 以上都经过了“南繁”加代繁育。

  在我国农作物育种领域,许多科学家都有过南繁的经历。对于育种家来说,“南繁”的最大的作用是加快育种进程。比如,选育一个农作物品种,在北方至少需要七八年甚至十几年的时间。利用“南繁”加代,一年可以种植 2~3 季,缩短了育种过程所需时长,加快了新品种选育速度。为此,他们克服重重困难,冬季来到南繁基地做在北方无法做的工作,在异地过春节是常事。他们在南繁基地艰苦创业的故事广为传颂。笔者怀着崇敬的心情,介绍几位在我国农业生产领域作出重大贡献的科学家事迹,并以通俗的语言阐述南繁工作在农作物育种中的作用与历史意义。

  金善宝是我国著名的小麦科学先驱,1928 年发表中国第一部小麦分类文献《中国小麦分类之初步》,1934 年出版中国小麦专著《实用小麦论》。1958 年,金老从南京农学院来到中国农业科学院任职,并从事春小麦育种工作。

  在北京春小麦每年 3 月播种,6 月收获。一年只能种一季,如果 7 月再种一季,春小麦就不能正常开花、结实。因为春小麦的生长发育需要经过春化过程,即在播种后,要有一段相对低温(一般 0~15℃)的时段(约 1~2 周),才能启动开花结实的过程(冬小麦需要春化的时间更长,温度更低)。而在北京,7 月是持续高温的环境,无法通过春化阶段,育成一个品种要等七八年甚至十年。为缩短品种育成年限,金老开始探讨能否利用异地的条件实现春小麦一年种植 2 代或 3 代。1966 年7 月,金老团队在井冈山的铜陵和江西庐山等高海拔山地布点试验,在这一些地方夏繁能正常结实。为了一年完成种植 3 季小麦,他们将 10 月收获的种子,带到广东湛江种植,第 2 年 3 月收获,春小麦异地种植取得了初步成功。但广东湛江的收获时间与北京播种时间接近,并且此时段当地常有雨,不能确保种子安全收获。于是,他们又到云南元谋和海南通什(现今的五指山)种植,这样 2 月就可以收获,收获期间也躲过了雨季,对北京的春播时间有了保障。于是,春小麦南繁北育一年 3 代的构想圆满实现。金老同年轻人一样,在艰苦的条件下远赴南疆,到实验地观察春小麦冬繁情况,令业内人士敬仰、赞颂。

  金善宝先生,将自己的一生贡献给了国家的小麦科学事业。金老 1930 年赴美留学。学成回国后,一直从事农业科研和教学工作。1939 年,他选育的矮立多、南大2419 等优良小麦品种年最大推广面积达到 7000 万亩。1945 年,金老作为进步教授得到了毛主席的接见。南京解放后,他先后担任南京大学农学院院长、南京农学院院长、南京市副市长、中国农业科学院院长、中国科协副主席。金老另一个重大贡献是对全国征集到的 5562 份小麦品种进行了系统研究,明确了 5 个种,并发现了对中国小麦起源和世界小麦研究具备极其重大意义的云南小麦亚种,相继培育出“京红”和“京春”系列春小麦新品种。1978 年,金老获全国第一次科学大会的奖励。金老退居二线后,潜心总结我国小麦科研成果,主编了《中国小麦品种及其系谱》《中国小麦栽培学》《小麦生态理论与应用》《中国小麦品种志》《中国农业百科全书:农作物卷》等书籍,为后人留下了珍贵的小麦科学技术史料。

  李竞雄先生是著名的玉米育种家和细胞遗传学家,毕生致力于玉米杂种优势相关理论的研究和利用,开拓了我国玉米自交系间杂交种选育的宏伟事业。李先生主持培育的玉米单交种中单 2 号,于 1976 年在全国大面积推广,并从 1982 年开始,连续多年实现年种植培养面积 3000 万亩左右,于 1978 年获全国科学大会奖,1984 年 6 月获国家发明一等奖。

  李竞雄先生 1936 年于浙江农业大学农学院毕业,1945 年赴美国康奈尔大学深造,先后获得了硕士、博士学位。学习期间结识了许多著名的美国玉米育种家,为后来的两国玉米界学术交流和品种资源的交换打下了基础。

  据山西省农业科学院赵克明研究员介绍,1948 年,当李先生在美国完成学业回国,正值战乱时期。李先生不顾路途危险,从成都乘船到天津,再从天津乘火车碾转 16 个小时到清华大学投入国家建设,足见其报国之心。李先生学习的是摩尔根的遗传学理论。1958 年前后,摩尔根理论遭到批判时,也干扰到李先生的育种工作。赵克明老师曾经在山西按李先生的部署艰难地开展玉米育种和试验工作。李先生团队的不懈努力为我国玉米杂交种的选育、应用,以及玉米育种体系的建立和发展起到了决定性作用。

  1970 年 12 月,李先生从北京农业大学转入中国农林科学院。随后的几年中,李先生组织团队致力于收集、研究、利用国内外玉米自交系,特别是从美国引进了以Mo17 为代表的一批配合力高、抗病性好的自交系,在当时推广品种间杂交种和双交种的基础上,向单交种的研究、利用跨越。1973 年,李先生用国内的玉米自交系自 330 和从美国引进的自交系 Mo17 组配了后来定名的玉米单交种中单 2 号。

  该品种产量高、抗病性好、适应性广,育成后迅速在全国推广,作为我国主推玉米单交种长达十几年,经久不衰。中单 2 号的育成,当之无愧地成为中国玉米发展史上的不朽丰碑。

  李先生及其团队不仅靠自身的勤奋和智慧,在玉米单交种选育方面取得了突破性成果,还无私地将收集到的 M14、Oh43 等许多国外优良玉米自交系提供给国内其他农业院校和科研单位,育成了双跃 3 号、吉单 101 等优秀杂交种,为我国玉米生产发展作出了重大贡献。

  李先生十分关心海南南繁基地的建设,亲自南下考察、调研,对我国南繁基地的建设和发展、南繁人员的工作条件和生活条件的改善,给予了巨大支持和卓有成效的帮助。

  我国人口众多,相对土地资源较少。水稻是我国主要粮食作物之一,提高水稻产量,对解决吃饭问题有很重要的意义。在 20 世纪 60 年代,农业科学家提出利用杂种优势提高水稻产量。水稻是自花授粉作物,一定要解决雄性不育和三系配套问题,才能配制杂交种。袁隆平先生 1964 年开始研究杂交水稻。为了寻找雄性不育种子,全国各地奔波。1968 年冬天,袁隆平团队来到海南三亚市(原崖县)进行水稻雄性不育性研究。50 年前的三亚并非旅游胜地,地方很小,叫崖城镇,属于南疆的一个边陲小镇,交通也很不方便。这里贫穷落后、居民稀少、农业生产更是原始低效。现址的三亚市港口就是一个小渔村,周边是蛇窜鼠跳、人烟稀少的不毛之地。袁隆平团队不畏生活艰苦,克服生活、工作上的重重困难,坚持在这里搞水稻不育性研究。功夫不负有心人,经过多年苦苦寻找,他们终于在南红农场的沼泽地里找到了雄性不育株。1970 年 11 月 23 日是中国南繁史上值得纪念的一天,他们在沼泽地里发现了“野败”,即野生稻雄性败育株,就是无花粉植株。南红农场位于现今的海南省三亚市荔枝沟。

  袁隆平团队以雄花败育的野生稻为突破口,联合全国 20 多个科研团队协作攻关,成功地解决了雄性不育率提高、三系配套、提高杂种优势、增加制种产量等技术难点,育成了举世瞩目的“杂交水稻”。

  杂交稻的育成是水稻育种史上的重大突破,为我国粮食安全作出了重大贡献。但袁隆平团队没有就此止步,他们的超级杂交稻计划 2000 年实现了亩产 700kg、2004 年实现了亩产 800kg、2012 年实现了亩产 900kg 的阶段性目标,2014 年实现了亩产超过 1000kg 的攻关目标。至今,杂交水稻种植培养面积仍占水稻总面积的 50% 以上。中国的杂交水稻已走向世界。杂交水稻研究获得了“国家特等发明奖”“国家最高科技奖”等殊荣,并得到国际上的高度评价和认可,荣获联合国教科文组织“科学奖”等国际大奖。

  1968 年李登海初中毕业,回乡务农。1972 年他挑起了生产队长的担子,带领农民科学种田,从此迷上了培育高产玉米品种的工作。1978 年秋他在试验田里选出几个表现不错的品系,心里十分高兴,但要鉴定它们的价值,还需挨过一冬才能种植试验。为了及早地培育出高产玉米品种,他决定去海南岛加代育种。当时来南繁的科研人员很少,农民身份的李登海没有南繁经验,也没有自己的南繁基地。他带上南繁用的育种材料和一些粮食干菜,乘汽车、转火车、搭轮渡,用了 8 天时间,从山东莱州来到陌生的海南三亚(当时的崖县)。坐落在天涯海角的边陲小镇,生活条件十分简陋。他和同事们在闷热的山沟里钻蒸笼一样的玉米地,每次从地里出来都要跳到地边的水沟里去冲凉。白天在地里干活,要忍受高温酷暑,晚上睡在草棚子里,不仅要忍受蚊子的叮咬,还要防止毒蛇的袭击。南繁最忙的时候是春节假期前后的一段时间。李登海年复一年,往返于山东和海南,一干就是几十年,异地过春节成了常态。

  在当时,一些业内专家对这个农民育种家的育种方法及其紧凑型玉米理论并不赞同,有人公开提出质疑。在种种舆论的压力下,他坚持攻关,育成系列掖单号玉米品种在全国各地广泛种植,并一次又一次刷新中国玉米高产纪录。1984 年 5 月,李登海破格转为国家干部,后任县科委副主任。但他离不开他的育种事业,没过多久,又回到了农村,在掖县成立了后邓实验站(民营),1987 年改名为掖县玉米研究所。1992 年在临近三亚的陵水县建成了属于自己的海南科研基地,1997 年他又组建了莱州市登海种业有限公司,2003 年他在三亚南滨农场又建立了新的南繁育种基地。随后他又培育出登海系列品种,在全国大面积种植。为我国粮食安全作出巨大贡献。

  李登海老师多次获得国家科学技术进步奖项。尤其是紧凑型玉米品种的培育,不仅突破了当时平展叶大穗型玉米品种产量瓶颈,而且在玉米育种和栽培理论上,创立了紧凑型耐密植玉米增产理论。紧凑型玉米试种成功后,李登海首先想到的并不是自己如何成功,而是让紧凑型玉米在更大范围内变成生产力。他向全国许多育种单位无偿提供自己选育的玉米自交系,实现了全国玉米育种行业由大穗稀植型育种向紧凑型育种的转变,使全国玉米产量上了新的台阶。

  1986 年 3 月,郭三堆研究员去法国学习深造。在法国期间,郭老师在杀虫基因的结构和功能研究中取得重要进展。1988 年单位通知他回来主持“863”课题,他二话没说,毅然回国,回国后便全身心投入到抗虫棉的研究中。有资料报道:一次郭老师在河南考察棉花生产,遇到一位 70 多岁的老人带着孩子给棉花打药。当他得知孩子的父母是因为给棉花打药中毒身亡时,深感痛心。他决心抓紧时间攻克棉花抗虫的难关,于是他带领团队夜以继日刻苦攻关,经常在实验室工作到深夜,困了累了就打个盹儿。经过艰苦奋战,郭老师团队率先在国内合成了杀虫蛋白基因(具有 Bt 杀虫蛋白基因的棉花,只针对棉铃虫等鳞翅目害虫,对其他生物无害)。此时,美国的转基因抗虫棉已研制成功,并跃跃欲试要进入中国市场。屋漏偏逢连夜雨,1992 年中国主要棉花生产区棉铃虫大爆发,棉花产量骤减,中国多家纺织企业倒闭。在中国棉花产业遇到危难时刻,中国农业科学院生物技术研究所郭老师团队倍感责任重大,为了尽快选育出具有自主知识产权的抗虫棉新品种,他们决定去海南搞试验,利用当地有利的条件开始加代育种。他们顶着压力,坚持南繁北育做自己的试验,终于在1993 年底培育出转基因棉花植株。1994 年通过鉴定,1995 年获国家专利。

  随后,他们又成功研究了双价基因抗虫棉,并申请了专利。恰逢此时美国转基因抗虫棉已确定进入中国种子市场,并占领了主导地位。我国自己研发的转基因抗虫棉品种推广遇到阻力。团队全体人员克服困难,加倍努力,与全国育种家合作,将抗虫基因转育到百余个优良棉花品种中,并积极与地方种子销售部门联合推广,仅用 2 年时间,我们自己的转基因抗虫棉品种迅速占领了中国棉花种子市场的主导地位,迫使美国转基因抗虫棉种子退出中国市场,实现了我国棉花生产链条上所有技术为国有知识产权支持。

  郭老师团队卓有成效的工作,使我国成为继美国之后第二个在抗虫棉方面具有自主知识产权的国家,中国抗虫棉支撑了我国棉花产业高质量发展。撰写此文过程中需要拍摄一些农作物的田间照片。就在笔者拍摄中国农业科学院生物所南繁基地的棉花品种时,巧遇郭三堆研究员正在做田间调查,即刻拍下了他与他的转基因抗虫棉。据相邻南繁基地技术人员介绍,郭老师每年春节期间都亲自到南繁基地,观察棉花育种材料,不顾年事已高,坚持南繁北育,令人敬仰。

  南繁在中国农业发展中起到了及其重要的作用。尤其在艰苦的年代里,一些老育种家克服重重困难,跋山涉水,来南繁加代,育出许多良种。他们在这里有失败的痛苦,也有成功的喜悦。

  王连铮先生(原农业部副部长、中国农业科学院院长)退二线后,坚持老本行,在中国农业科学院作物科学研究所从事大豆育种工作,即便是已经退休,也不顾高龄,坚持在育种第一线,往返于南繁北育中,亲自在南繁试验基地搞试验。

  退休后,仍干了近 20 年,无论是在北方还是南方,试验地里都能看到他的身影。他培育的大豆品种中黄 13,产量高、品质好、抗病性强、适应性广,在全国得到大面积推广,累计推广面积超过 1 亿亩,为维护我国大豆产业在国际上的地位作出巨大贡献,2012 年获得国家科学进步一等奖。

  育种家堵纯信先生培育的郑单 958,2001 年开始推广,2002 年就超过 1000 万亩,2007 年达到 6000 万亩,曾辉煌占据过全国玉米种业市场的主导地位,获国家科学技术进步一等奖。

  水稻汕优 63 是谢华安先生培育的水稻品种,作为我国水稻的主推品种长达20 余年,最高年份占水稻种植培养面积的20% 以上,众口称赞。老一代育种家们像候鸟一样春去冬来,留下了南繁北育的脚印。

  南繁不只对北方农业科研有益,同时,也促进了当地的生产进步和发展,为当地造福的例子不胜枚举。众所周知的甜瓜大王吴明珠,30 多年前来南繁时,看到当地老百姓生活贫穷,很少种瓜菜。她就在南繁育种期间,开始改良新疆的甜瓜品种,以适于当地种植,同时研究了配套栽培技术。并安排专人负责在乐东、三亚等地推广种植,为海南农民找到了一个新的致富出路。如今,海南的甜瓜,个个香甜,不仅解决了当地需求,在北方的冬季也可以吃到海南种植的新疆系甜瓜。

  育种界一批新人也在南繁北育中脱颖而出,他们利用南繁北育,培育出大量的优良品种,为我国粮食产量连年增产作出了贡献。赵久然研究员(北京市农林科学院玉米研究中心主任)主持培育的京科系列玉米品种,是国内玉米品种中的新秀。尤其是他们的糯玉米品种京科糯 2000 培育成功,促进了我国糯玉米产业的发展。自 2000 年以来,已选育并通过审定玉米品种 100 多个,有 5 个品种被农业部列为主导品种。其中京科 968(国审玉 2011007)年种植培养面积已超过 2000 万亩,成为目前我国面积最大的主导品种之一。京科糯 2000(国审玉 2006063)不仅通过了国家审定,还陆续通过了全国 20 多个省市区审定,也是我国第 1 个在国外审定的玉米品种。该品种成为中国多年来种植培养面积最大、种植范围最广的鲜食玉米品种,占我国鲜食糯玉米总面积的 50% 左右;促进我国鲜食糯玉米的加快速度进行发展,使我国成为全世界第一大鲜食玉米生产国和消费国。其种子已经走出国门,其产品更是远销全球 50 多个国家。仅在越南年种植培养面积就超过 100 万亩,占该国鲜食玉米总面积的一半以上。选育出的京农科 728(国审玉 20170007)是我国首批通过国家审定的机收籽粒品种,成为黄淮海夏玉米主导品种之一,已累计推广 1000 多万亩。在 2018 年北京市农林科学院玉米研究中心又有 21 个品种通过国家审定,居全国同行业之首。

  据统计,全国 80% 以上农作物品种的诞生不能离开南繁基地的孕育过程。“南繁”不是两个字简单地连在一起,它与中国的粮食安全紧密相连,对我国农业发展有着深远的历史意义。