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做好一粒种子

时间:2024-04-14    来源:馨文居    作者:沈希宏  阅读:

  一把稻穗的传承

  人们说,育种是一门艺术。我信以为是,就在田里搞水稻艺术。

  其实水稻育种这门艺术,经常与泥水和阳光打交道。比如最近在海南,就天天猫在田里选收稻种。我在海南种了二十亩试验稻种,大概有四十万株水稻,孰优孰劣,我要一株一株拨弄和掂量,在我的试验记载本上加以详细记载。有时我用我的眼力,有时我也借助一些简单的工具,比如一根竹棒子,用来敲打露水,也用来拨拉水稻以观察全身。对了,你别说我是丐帮的好吗?

  试验田的水稻,几乎每一株都有不同,这也是育种的精髓所在。从事水稻育种的科研,会通过杂交、诱变、分子技术等各种办法,让稻子发生越多变化,从而进行新一轮的培育。拨弄每一株稻子,我要看它的身高、多少个稻头、稻种的色泽;柱头外露情况、品质、对稻瘟病的抗性;香不香,就在田间嚼生米或者把叶片揉碎了闻闻;或者别的什么性状。好的水稻选出来,也要人夸颜色好,也要清气满乾坤。还真巧了,最近几年我的育种重点就是好色:一是要谷粒色泽金黄、青秆黄熟,二是要柱头外露、以诱惑别的花粉。

  有时是站在这个田里,可是心思早已不知道飞往哪里。首先想的是待到八月,下一个季节,这个水稻在杭州会长出个什么样子,能收到多少种子,明年能种在哪里,会受到农民喜欢吗?是不是如我所愿?选到几个早熟的长粳,我就会想它是不是适合北方种植,或者南方什么区域会不会恢复种植晚粳稻。做水稻育种,其实是与它谈无数次恋爱。而且它,每一次都是前所未有,永远充满了期待。

  去往一片F2的稻田,就被一片繁花挡住了去路。F2,是水稻杂交的第二代,是各种性状分离的后代,高高低低,早早迟迟,显得繁花似锦。F2的选择,是做什么选什么,是第一次初选。要细长粒,要长穗子,要有色彩,都是一目了然。一个上午或者下午的时间,我和助手都会选收好一桶满满的新的稻种。一把一把的稻穗,感觉粒粒晶莹,又如摇曳的风铃,撞罢晨钟撞暮鼓。

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  有时晚上,还跟同住的陈老师聊会水稻。陈老师富有经验,这回他又教了我怎么延长水稻的花期,怎么来利用海南的好天气选育起点温度低的两系不育系。当然,青出于蓝,我也跟他比稻穗,哪个更粗,哪个更长。

  一位小朋友还造访了我的试验田,看到各种各样的稻子,很是新奇。她妈妈跟人家要来了稻种,给她自己做实验。稻谷发芽第二天,她惊讶地跟妈妈说,妈妈妈妈,稻谷长出小脚了;稻谷发芽第四天,她开口嚷道,秧苗才露尖尖角;稻谷发芽第七天,她已经惊叹,妈妈,稻谷长成一片森林了。我相信,这么一种感性的认识,是对植物、对粮食的很好启蒙。会仿佛如此吧,眼前是一碗米饭,心中有一粒飞鸿。

  有一年一个作家来稻田采风,就住在我隔壁。我第一次滔滔不绝地跟一个外行聊水稻,虽然他也号称是种田人。跟他喝酒,醉得走不动了,就坐到路边摊上继续换个地儿喝。继续念叨水稻,如念佛。我说水稻是不是很简单,你护它安好,它也饱满地低头回报。我说你可以跟水稻一起晒太阳,一起呼吸。我说我总觉得稻米如水,宁有种乎。

  稻米如水。那么选育是弱水三千,能舀几瓢是几瓢。

  育种为哪般

  民间有句老话,想要增产换稻种。讲的是水稻品种要及时地推陈出新。那么新的品种哪里来,都是需要人们不断地努力培育和改良的。

  最迟在《诗经》时期,我国先民就注意作物的选种育种了。“种之黄茂,实方实苞。”告诉人们要选择大而饱满的优良品种,即光亮又美好的种子。西汉《氾胜之书》记载了古代的穗选技术:“取禾种,择高大者,斩一节下,把悬高燥处,苗则不败。”母强则子良,母弱则子病,体现的是遗传的初义。北魏《齐民要术》也说:“常岁岁别收,选好穗纯色者。”自作聪明,作为一种不严格的自花授粉作物,水稻是聪明的,偶尔也会接受别人的花粉,天然引起杂交,产生了变异的后代,提供给人们观察选择的可能。

  先人的这种穗选技术,相对简单,主要通过观察来选择不同。凡谷,成熟有早晚,苗秆有高下,收实有多少,质性有强弱,米味有美恶,粒实有息耗。1500年前,就观察总结出植株高矮与产量与品质的关系,非常的不容易。收少者美而耗,收多者恶而息,也很早发现了产量与品质,似乎从来就是一对矛盾。而且,以前的水稻品种,大多颖壳上有芒,能防止鸟雀啄吃,动物经过的时候能够粘上它带去远方。

  现代的水稻育种,则是技术方法众多。比如杂交育种,诱变技术,组织培养,基因育种等等。总的来说,育种的第一步是发生变化,第二步是选择希望。比如杂交育种,是将两个水稻品种进行杂交授粉,产生很多很多的重组后代给你选择。比如诱变技术,诱变首先是主动遭受一种物理、化学的伤害,自己一边流泪一边修复,从中艰难地发现一个更好的自己。托航天技术的福,现在作物的种子也能搭着去外太空走一圈,感受宇宙射线和微重力,也就会产生一些诱发变化。

  育种是一个漫长的过程。变化是简单的,也是数不清的,然而美好的重组总是少见稀有。所以育种犹如大海捞针,简直是万里挑一的万里挑一。成千上万个材料甄选,成千上万个日夜艰辛,这些都还是万里长征的第一步。挑选出来,还要进行不同级别的比赛选拔。不管你用什么方法技术,也不管你以为自己选育的品种如何怎样,都还需要参加比赛选拔。犹如从校运会到全运会,你都得名列前茅。

  育种也是熟能生巧。记得我在读研究生的时候,调查了一些著名的诱变成功案例,发现诱变最成功的并不是直接用种子处理,而是利用在基因重组的第三代第四代材料,将稳未稳之时,给它重新一个激灵。浙江大学的吴殿星教授,就将诱变技术用得炉火纯青。他改变了叶片颜色的光波长,创造出鸟雀看不到的水稻;创制出高抗性淀粉的水稻,不容易在小肠消化吸收,适合于糖尿病人食用,也适于减肥人群;还研发出用于制作米冻、胶囊的很多种特别的水稻。

  年年岁岁花相似,岁岁年年稻不同。育种的魅力,其实在于过程。在于每一个季节的开花结果,都给你一些崭新的期待。仿佛稻叶上闪耀着光芒,透露给你我的秘密,风吹一吹,稻叶浮动,又是一张轻快的笑脸。这些心里有数的期待,在田间看得见、摸得着。

  君看随阳雁,各有稻粱谋。不管多少难,育种总是在进步。育种的进步是螺旋上升的,而且是双螺旋,正如他的DNA。

  香到谷子里

  办公桌上放着一小罐香米。时不时就打开闻一下,特别沁人。

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  香稻自古有之。东汉张衡《南都赋》里说:“滍皋香秔。”最早用文字记载了香稻。杜甫诗云,“香稻三秋末,平田百顷间。”杜甫又诗云,“东渚雨今足,停闻粳稻香。”山水诗人谢灵运也云,“苾苾香粳。”可是因为古代香稻产量低,又遭鸟虫,种植得并不多。只有一些富裕人家,在送往迎来的时候使用香米。一些特殊区域种植的,贵为贡米。

  稻子抽穗了,稻花香人间。平常我们说的稻花香是一种泛指。就像恋爱的人儿,会说空气都是香的。“稻花香里说丰年”,是一种草木的自然芬芳。“尘甑家家饭已香”,那是妈妈喊你回家吃饭。

  香稻却是自带香味。科学研究已探明,稻米的香味来自一种挥发性的芳香化合物2AP,分子式为C6H7NO。控制香味产生的是badh2基因。也就是说,香稻携带有badh2基因,可以一代一代遗传的。由于基因内会有少数碱基对的变化,所以香味有浓郁,也有散淡。有茉莉花型,紫罗兰型,兰花型等。也还有臭屁虫那样的,是的,臭屁虫。有一个很简单的例子,比如香菜,有人会说好香,有人会说难闻。香臭只在一念之间,有时就差了一个碱基。

  香稻全身皆香。田里植株,叶片,稻穗,花,种子,哪怕是根,都会散发香味。走在一片香稻田里,那就是走在一个香海里,所谓“上风吹之,十里闻香”。唐朝张九龄写道,“绿穗靡靡,青英苾苾。”“苾”就是香,香稻在抽穗期就芳香四溢了。紧接着他又说,“不丰其华,但甘其实。”是说香味对产量没有帮助,但会好吃。香跟种植的环境也有关系。据说四川有块香米田,种什么稻子都是香的。用香米煮饭,锅盖揭开,一阵芳香扑鼻而来,真是闻闻就饱了,十分宜人。香稻放置谷仓里,连谷仓也香了。

  香气,不但人类热衷追逐。虫鸟也是。我在试验田里,种植着成百上千个水稻材料,田鼠就爱找那个香的吃,哪怕在稻田中间也不辞辛劳赶过去。麻雀也是,秧板上盖着薄膜呢,也想方设法钻进很里面,先吃香的。当然,也顺便帮我选种了。

  国际市场上香米价格是普通米的2-3倍。著名的有泰国香米,印度巴斯马蒂香米,柬埔寨、美国的Jasmine香米等,是稻米国际贸易的主要构成。泰国香稻品种叫KDML105,泰语里DML是茉莉的缩写,K表示白色。我国有香稻资源一千多种,有些品种的名字就很香,如过山香,十里香,十八道,丝苗,香禾,螃蟹谷,豪枇,小站,占城稻等等。红楼梦中有专供贾母食用的御田胭脂米。康熙皇帝还自己发现培育了一个御稻米,其色微红,气香而味腴。他说,“朕每饭时,尝愿与天下群黎共此嘉谷也。”

  因为香稻珍贵,也受到现代育种家的重视,培育的香稻新品种越来越多,种植越来越广。如五常稻花香,江浙地区的软香粳,南方稻区的香籼米,老百姓都能吃到。

  闻香仙难持,千里一瞬归;此米凡间睡,不若随我回。

  香稻,已渐渐开始吃香。

  见好就收

  雨季来临,南繁将近尾声。南国的试验田里,到处闪烁着科研人员的躬耕身影。

  助手小傅总是跟个糯米团似的喜欢问我,这个田选什么的,这个田又是选什么的。禾稻成熟,宜早收敛。有时田里工作忙不赢,就叫小傅跟我一起选种。我说你就选稻头多的啊,稻穗大的啊,粒子长长的,好看的,没毛病的,金黄澄亮什么的。简单一句话,看见好的就收。她又问什么是好,我正想怎么回答,抬头一看不对,大片乌云聚拢了来。小傅撒腿就跑,跑回基地抢收正晾晒着的已收种子。

  “湛湛露斯,匪阳不晞。”海南稻田的早晨,露水真大,我一般是不愿很早下田的,全身湿透会影响我选种。有时也没办法,就在腰上绑裹一块大塑料布,以此抵挡风雨露珠。在田里经常的动作是摇一摇稻穗,稻穗就跟荡秋千似的,我也就掂量出了这个稻子的分量。在田边,我习惯先一眼望去,看看有没让人眼前一亮的选种材料。在田中间呢,我习惯扒开稻丛,选择中间和边行的表现一样、表里如一的稻穗。

  “我选种习惯捏一捏搓一搓闻一闻咬一咬。”在一个行业微信群里,湖南同行胡忠孝这么交流,这也说出了大家的心声。“戴手套选种没感觉。”“戴了手套选种没有灵魂。”育种人员果然个个身手不凡,敢于直面阳光猛烈。都喜欢猫在田里摸稻子,吃生米。套路没有,套鞋是有的。去浮存实,是稻和稻人的共性。

  我跟胡忠孝认识几年,他一边为民育种一边还要编辑专业杂志,有点忠孝两全的意思,有劲使不完。他还说我的长粳不错。关键是有一次去长沙看稻子,他还带我去岳麓书院走了一圈,我就特别有感触。

  当然一个群体里,也少不了宵小之徒。有时你的稻子会被别人收了。窃书不算偷,窃个稻穗算什么。可他们不知道,这个稻穗经过了十年八年的科研选育,凝聚了科研人员的心血。水稻也真是,完全没有脑子,比任何人都笨,弄疼了也不会喊一声。

  上午下午大闹稻田,中午就大睡一场。有时晚上做梦的时候全是稻穗,长的短的,高的矮的,有的稀稀拉拉,有的密密麻麻。像是一列列各国的火车呼啸而过。要义就简,梦也安好。同住一个宿舍的陈老师说,你昨晚的鼾声真大,大如苔花一朵朵。

  “相逢畴息人,斜暮南山谷。”在三亚海棠湾的国家水稻公园里,种了二百多个全国各地选育的新品种,一字儿摆开了阵势,稻香阵阵袭人。莘莘稻子,都是大家多年辛勤培育的结晶。大伙戴好口罩观瞻学习,口罩紧贴在育种人员的脸上,鼻子一拱,隐隐就现出一个“米”字,鼻息一出,四面纵横。抬头一看,水稻公园的主建筑,也是用心设计成了金色稻穗的模样。

  很多粳稻品种在维度低的海南种植,因为光温条件变换,长得弱小,但是我在这里见到了几个杂交粳稻非常优秀,长势喜人。见到选育人,受人尊敬的华泽田老师,当面请教了光温钝感粳稻育种的问题。临走不忘站立在大大考察点那与华老师合个影。又遇到山东水稻所张士永老师。张老师咋咋呼呼的,搞得我跟他一个小时内遇到了三次。他团队的耐逆分子育种却是做得非常体统。

  人到中年好困。又说肆拾伍者为俊杰。有人说我育种不咋的,却把水稻写活了,我不过嘿嘿,水稻本来就是活的。不过确实呢,都四五十了啥也没干成着实让人头疼,让人走不动路。微信群里有人作了统计,说本群有90位群友的头像都是水稻照片。哑然会心一笑。想着这一群一门心思做水稻的专业人士可以一起努力,心里又活了。

  有朋友偶然发来一个历史典故,说的是唐末至五代时期有位著名将领,叫作张全义。在其治理洛阳期间,因多年战乱,“相与保中州城,四野俱无耕者”。张将军于是经常外出劝耕,“悉召其家老幼,亲慰劳之,赐以酒食茶彩。”终使田野葱茏。张公在歌舞面前无动于衷,只有见到好麦良茧才眉开眼笑,人称“但笑佳禾”。

  全心全义,但笑佳禾。就让南国的太阳来得更猛烈些,至少我还拥有田里一阵清风。那个清爽解渴,也不是谁都能体会得到,那是十瓶可乐也不换的。

  你来数虫

  一株水稻正在吹风,忽肚痛不可堪……

  原来有虫子在咬。剥开茎秆一看,是一条一厘米长的螟虫,吃得饱饱地在茎秆中间打滚。这个螟虫又叫钻心虫,专门啃咬水稻的茎秆。稻的茎秆上,钻出了一个个虫洞。看上去像钻孔一样,所以好疼。生虫稻禾,沾之则白苗。过不了几天,稻穗也变白了。

  水稻在田间生长,会遇到许多种害虫。秧苗很小的时候,福寿螺就从地里汩汩冒出来了,咧开大嘴巴吃得可欢。我曾蹲在田里盯着看,吧唧吧唧,可以直接听到它吃的声音。几分钟就把一片幼嫩的稻叶完全给生吞了。特别是灌水插秧的时候,这边忙着低头插秧呢,前面怎么看不见刚栽好的秧苗了,原来全给福寿螺吃了。还有稻苞虫,一边吃稻叶一边吐丝,把稻叶卷成春卷一样,还把叶片拉扯在一起交错打结,严重的会使水稻抽不了穗。稻蓟马不是马,它和稻苞虫一个德行。一株稻子上要是有一头稻苞虫,叶子尖就会难受而卷曲,如果有10头,叶片就被卷成筒,现出一缕一缕的枯白。

  又有一种水象甲,这种稻田害虫在水里能游泳,在地面能爬行,在空中能飞翔,从头到脚咬食水稻。水象甲这种害虫我没有见到过,但我经常在植物检疫人员的书写中见到这三个字。水象甲最早在美国发现,被我国列为二类检疫性害虫。

  还有稻飞虱,也是一种可怕的稻田害虫。可以说每年的夏秋,稻田都要发生一场稻子与飞虱的战争。稻飞虱刺吸植物的汁液,危害挺重的。今天虫害一小窝,明天就会影响一大片。所以要及早防治,有时得用药剂,当然以预防为主。

  我听一个植物保护的老师说过,稻飞虱有自己的迁飞路线。有时候从遥远飞来,或者说被台风刮来。有些沿海的“前线”小岛上,就设有植保站,监测虫子的过往。你抬头仰望星空?有时我是抬头数虫,数数有几只虫子从我头上飞过。工作人员还要经常大热天的闷在稻田里,扒开稻株数虫,一只两只三只,调查基础数据。以随时能拉响飞虱来袭的警报,做好预防措施。我们有同事还专门建立养虫室,人工喂养成千上万的稻飞虱,研究它的习性,从而能够对付它。

  更头疼的还有,黑尾叶蝉、灰飞虱这些害虫,会携带着感染植物的病毒。病毒侵染了水稻,常见的会造成植株呼吸不畅,稻苗又矮又小,缩成一团,乃至花叶坏死,再也生长不起来。

  当然,植物本身是有免疫防御的。知道有虫子咬来了,植物本身很快会传递信号,告诉附近的细胞,“敌人”来了。这个信号犹如烽火台,附近的细胞也就迅速产生反应,建立防御体系。有研究报道,为了避免更大的伤害,水稻也会做出“勇敢的决定”,会主动把感染的部分细胞饿死,而在边上筑起高高的防御细胞墙。

  遭到害虫侵犯,植物体会分泌出不同的化学物质。浙江大学舒庆尧教授有个新的有趣发现,害虫啃食水稻时,水稻植株体内的五羟色胺含量会增加,而五羟色胺是一种可以让人的大脑产生愉悦感的化合物。换句话说,同样一个水稻品种,为什么有些田块收获的稻米会更有味?那是害虫先吃过了。

  有时看到试验稻种遭虫咬我也冒火,稻田一片狼藉。这个时候,要是有个田螺姑娘,戴着斗笠下田来了,我宁可丢下手中的活,去帮她数虫。

  与虫共舞

  看到诗经上有说,“去其螟螣,及其蟊贼,无害我田稚。”人类种收粮食,自然要去栽培它守护它,与虫子的争食,也就与生俱来。

  “螟螣蟊贼”是古人对地里害虫的分类。“食心曰螟,食叶曰螣,食根曰蟊,食节曰贼。”感觉比魑魅魍魉还难认,更别说念了。抄写在此,我还是认不得。小鬼与害虫,比较难认。

  “华佗无奈小虫何。”稻田里食心的螟虫,冬日深藏在尘土之下。看不见捉不着,真是拿它没有办法。前段时日春已初晓,试验区的稻田开始翻耕,耕出来一堆一堆的螟虫幼虫,很是吓人。还有很多稻飞虱的虫卵。深耕杀虫,淹水杀虫,这个古人使用的好办法,今天也仍然实用。瑞雪兆丰年,那是极端的低温可以消灭很多过冬害虫。而土壤经过翻耕经过灌水,今年的害虫就会减少许多。还有轮作,轮流种植不同的作物,比如一季种水稻下季种油菜或者麦子,也使虫螟不生。怎么回事呢,不同虫子依赖生存的食物不同。

  当然今人的认识更足,懂得利用天敌防控。自然平衡,这也生态。比如青蛙,赤眼蜂,蜘蛛,瓢虫,都吃食害虫。“稻花香里说丰年,听取蛙声一片”,可以想见稻田和谐共生的美好生态。赤眼蜂是庄稼的好朋友,从小我们就从书本上读到,人们也可以有意识地在田间投放。迫不得已使大招,就需要喷施杀虫的药剂。

  古代人民在山区种植一种长芒的水稻品种。稻种名字叫作“野猪哽”“吊杀鸡”等等,野猪啃了都如鲠在喉,鸡啄了一口呱呱大叫。浙江磐安的山上听说还有种植,如芒在背,麻雀都站不住脚,确是一种植物本能。昨天我还在海南的稻田里敲锣,一下子吓跑了一大群躲在稻田中央偷吃稻谷的麻雀。不过,不一会又掉头飞回来了。我太难了,只好拿网罩住稻田。

  要是能培育相对抗虫的水稻品种,该有多好。在浩瀚的稻种资源里,我国水稻科研人员果然找到了克隆了好几个稻飞虱的抗性基因。比如bph14,bph3。这几个基因在品种的杂交培育上非常好用,效果也好。一块田种植抗虫的水稻,一块田种植普通的水稻,种在一起,结果是大相径庭,显示出了科技的力量。这些年我用含有这几个基因的稻种资源,也在培育抗稻飞虱的长粒粳稻。

  螟虫的抗性基因在水稻里却是遍找不着。这个虫子有点大,专门啃咬水稻的茎秆,直至啃出一个虫洞,犹如在脖子上伤了一刀,稻穗自然成熟不了了。科研人员通过现代转基因技术,也培育出了抗螟虫的水稻。因为转基因技术引起的争议,我们国家在科研上积极推进,在应用上则慎重稳妥。迄今为止,抗螟虫的水稻还没有在生产上种植。

  人类与害虫的“战争”,延续了几千年,而且仍将持续下去。有时想想,大家都是自然的一分子。春鸟秋虫自作声,没有虫子的田野,也不叫田野了。人们生产上讲求的其实是一个阈值,保障我够吃,也饿不死你。

  减肥中

  庄稼一枝花,全靠肥当家。

  传统的农业种植,讲求的是“土、肥、水、种、密、保、管、工”八个字。分别围绕土壤、肥料、水分、品种、密植、植保、管理、工具做好文章。肥,说的是要合理施肥。

  很早人们就知道,粪大力勤,何必问人。田里的肥料足了,庄稼自然长的强健有力。用粪如用药,这也是古时的主要稻作技术了。人家的稻子凭什么长得好?没别的,他家粪多。他家肥水不流外人田。

  除了人畜秽遗,榨油枯饼、草皮木叶也是上好的肥料来源。有些绿肥植物,如紫云英、苜蓿等,其茎叶养分丰富,专门就用来制作肥料改良土壤。每年三四月间,稻田开始翻耕了,这些绿肥植物正青春呢,就被深耕在泥土里,发酵腐熟,沤制成肥。正所谓落红不是无情物,化作春泥更护花。

  人靠饭养,稻靠肥长。水稻长大是要吃肥的,吃不够面黄肌瘦,吃多了要呕吐拉肚子,合理施肥讲的就是个度。相其时候,察其颜色。农人看苗施肥,通过稻苗生长情况和稻叶颜色的观察,来决定是不是要施点肥。秀稻黄,吃块糖;秀稻黑,没得吃。

  就像人们吃多了容易变肥胖。日积月累,稻田也不知不觉吃肥多了,变得“虚胖”。一个重要的原因当然是因为化肥工业发展了,什么尿素,磷肥,钾肥,复合肥,专用肥,有机肥,似乎一个比一个肥头大耳。一个个大声高喊,用我,用我的。另外一个原因则来自水稻本身,水稻品种的第一次绿色革命,将从前的高秆易倒品种变成了高产的矮秆品种,秆子矮了相对就不容易倒伏。杂交水稻更是需要多一点的肥料,才能充分发挥其优势。将倒不倒,产量最好。为了追求尽可能再高一点的产量,直接地导致了化肥的使用量越来越多。

  有研究表明,我国平均氮肥用量比其他一些水稻主产国高出将近百分之七十,但是利用率又低。大量的肥料都是白白“到此一游”似的流失了。过量施肥也造成了我国有些地方土壤僵化、水循环的富营养化、环境污染等沉重问题。乃至于稻米的购买食用,都让人们感到一丝担忧。作为一个稻米从业人员,我也经常收到人家的询问。很多的城里人,也纷纷地要去寻找绿水青山环绕的一块“净土”,合伙或者自己种稻种菜。宁愿少收成,也一个劲地只要不打农药,不施肥料。

  想完全靠天吃饭,当然也是担忧过了头。但减少肥料的施用,特别是减少化肥的施用——减肥,也是立即必需的事了。

  科学家对此早有准备。十多年前就提出了绿色生态水稻计划,通过培育抗病虫、肥料高效利用的水稻新品种,达到少打农药、少施化肥,也能高产优质的目的。中国科学院傅向东研究员团队,经过长期探索,在2018年和2020年,连续发现了提高氮肥利用效率的关键基因GRF4和NGR5,相关论文发表在《Nature》和《Science》。这两个关键基因赋予了植物生长与代谢的一种平衡,两个正向基因的高水平积累,有望培育成功氮肥高效利用的新一代水稻新品种。

  这仿佛让人们看到了新一轮的绿色革命,正在向我们踏步走来。我个人也如释重负,感觉瞬间轻了十斤。

  做一粒好种子

  一

  一粒种子,改变世界。这一粒种子,叫作杂交水稻。

  1973年,袁隆平先生发明了杂交水稻技术,大幅度提高了水稻产量,而后迅速在我国南方推广开来,为解决我国温饱问题做出了重要贡献。记得在读高中时,就从课本上知道了我国有个“杂交水稻之父”袁隆平,内心充满了崇拜和敬仰。没想到后来,自己读了农学,也成了从事杂交水稻研究的一名科研人员。

  作物品种杂交,其杂种一代往往表现出生命力强、生长旺盛、穗大粒多的特点,存在着杂种优势。而杂交水稻的原理,就是利用两个水稻品种之间的杂种优势。我们平时在稻田里,偶尔也可以看见有几株鹤立鸡群的水稻,那是作为自花授粉作物的水稻,同样存在着百分之4%以下的天然杂交的结果。杂交水稻的研究能否成功,主要的问题就集中在怎样实现杂交种子的大量生产,使稻田里的稻子全部长成“鹤群”。

  一个好汉三个帮。为了一粒好种子,科学家非常巧妙地设计了一个杂交水稻的三系配套系统。一种是雄性不育系,自己本身不能结种子,但它是最好的载体。如果它能找到两个相匹配的伙伴:一种是保持系,可以神奇地保持不育系的雄性不育特性;另一个是恢复系,可以恢复不育系的育性。一个恢廓大度,一个保持本性,就能让杂交种子大量生产成为可能,这正是杂交水稻的绝妙之笔。

  袁隆平老师带着他的助手,在这个国际遗传育种界公认为不可能的“无人区”孜孜以求。开始在南广粘C系统里苦苦寻找不育株,结果并不理想。功夫不负有心人,1970年,终于在海南岛发现了一株野生稻的天然败育株,成为杂交水稻研究成功的突破口,袁老师把它称为“野败”。后来的研究证明,这一株野生稻的天然败育株,是植物中细胞质基因与细胞核基因互相作用而成,想来真是造化神奇,踏破铁鞋无觅处,得来费了多少工夫。

  袁隆平老师是我老师的老师。我的育种老师张慧廉先生,1994年从湖南调到了中国水稻研究所,这也让我有幸能跟着张老师下田学习杂交水稻。下田时间多了,我也慢慢了解到杂交水稻的精髓,怎么样把藏在基因深处的不育细胞质给挖掘出来,真是巧妙而又微妙。

  张慧廉先生从1974年开始跟随袁老师学习杂交水稻,在袁老师发明野败杂交水稻的基础上,张老师也创新地从印尼水田谷栽培稻中发掘出一个新的不育细胞质,创造出一种新类型的杂交水稻——印水型杂交水稻。这一粒新的好种子,最成功之处在于大大提高了杂交水稻的制种生产产量,使得种子生产成本显著降低。在20世纪七八十年代,我国还先后发明了多种来源于不同细胞质的杂交水稻,如武汉大学朱英国院士发明红莲型杂交水稻、云南农业大学李铮友先生发明滇型杂交粳稻、安徽广德吴让祥先生发明矮败型杂交水稻、四川农业大学周开达院士发明冈型D型杂交水稻等等,大大丰富了杂交水稻的品种和内涵。

  更为神奇的是,1973年,湖北的石明松先生在湖北沔阳(今仙桃)稻田里发现了一个奇特的新水稻材料,这个水稻的育性随着光温变化而变化。利用这个特性,可以在低温下繁殖自交种子,在高温下生产杂交水稻种子,这样就不需要保持系了。从而能够将原来相对复杂的三系,简化为相对简单的两系,真是一粒神奇的好种子。随着科学上对固定杂种优势不断的研究探索,1987年,袁老师系统提出了杂交水稻从三系、两系到一系的育种战略设想。

  喜看稻菽千重浪,遍地英雄下夕烟。在袁老师的带领下,如今的杂交水稻研发领域,三系两系并举,一系杂交水稻也取得了初步突破。还进一步发明出了籼粳杂交稻,第三代杂交水稻等,使得杂交水稻的发展水涨船高,产量更高,品质更好。特别是浙江宁波农科院发明的籼粳杂交稻,这一粒崭新的好种子,理论基础是籼与粳的亚种间杂种优势利用,在试验和生产中,比一般杂交稻的产量进一步提高了10-20%。

  我国有65%的人口以稻米为主食,而全球则有一半的人口以稻米为主食。杂交水稻推广到国外,一公顷稻田平均增产2-4吨以上,一时风靡东南亚和南亚地区,被誉为“东方魔稻”,为世界粮食安全也做出了卓越贡献。“发展杂交水稻,造福世界人民”,是袁老师的一个“杂交水稻覆盖全球梦”,也是他的心怀写照。如今全世界共有60多个国家引进了中国杂交水稻,主要包括孟加拉国、巴基斯坦、越南、印度、菲律宾、印度尼西亚、缅甸、美国、非洲等国家和地区。我国的杂交水稻知识产权转让给美国,2000年美国开始投放第一个杂交水稻品种,至今已占据美国水稻面积的一半左右,其增产优势达到17-28%。袁老师派出的团队在马达加斯加帮助发展杂交水稻多年,使当地水稻成倍增产,结果马达加斯加政府将杂交水稻的稻穗图案印在了最大面值的货币上。我自己也有一点在印尼推广杂交水稻的经历,看到杂交水稻在印尼的巨大增产优势,看到当地农民他们丰收的喜悦,看到他们跟你竖起大拇指,我心里比他们都还高兴。

  随着世界人口不断增加,从现在到2035年,全球主要是亚洲和非洲对稻米的需求预计还将增长25%左右。作为联合国粮农组织解决世界贫困地区饥饿问题的首选技术,杂交水稻在增加全球粮食产量方面,无疑将进一步发挥重要作用。这也激励着我们不断努力前行。

  二

  跟着张老师下田,可以聆听到许多关于杂交水稻的故事。隐隐就觉得袁老师也近在眼前,心里想着什么时候能见到袁老师,这位人民心目中的英雄。

  2008年初秋,机会来了,我跟几个同事一起去长沙参加杂交水稻国际会议,终于第一次在现场见到了袁老师。那时袁老师在台上做杂交水稻研究的最新进展报告,他穿着一件明亮的海南岛“岛服”短衬衣,第一次听到他讲“穗子像瀑布一样的”超级杂交稻,讲杂交水稻“三步走”战略,作为业内人员也觉得十分振奋。那天会议间隙,好不容易找到一个空档去跟袁老师合影,结果拍照师傅还没准备好,呼啦啦好几个同事都围了上来,硬是拍成了一个小合影。当然这也不赖。

  后来也几次听过他的报告,有一次居然是在印度国际会议上。袁老师用英语做主题报告,看他的PPT上的稻子由高变矮,又由矮变高,植株由弱变强,我都听得津津有味,由衷地佩服也因他而感到骄傲。台上一分钟,台下的路是不知道走了多久。会议那天晚饭,我和袁老师刚好是在同一个餐馆。等餐的间隙,袁老师和他的同事们在打牌,远远就听到他说:“打错了咧,我想换牌!”一边直挠头,一股儿的孩子气。一辈子,一件事;一粒种,一生情。我终觉得,赤子之心,才有散发的孩子气。从那以后,每每我听到他单位同行跟我聊起一些有趣的生活片段,讲到他打排球老想赢,讲到他会教导你说“good good study, day day up”,讲到他买衣服嫌贵就给夫人塞了一块山楂片,讲到他会逗学生说:“小李子,喳!”我都能瞬间想到他那不时挠脑壳的模样。

  袁老师他们研发的第三代杂交水稻,最近几年进展很快。有一次我在他单位院子里的试验田看到,个头矮矮的,穗头大大的,田里长得密密麻麻,壮硕饱满,一田低头的温柔。刚好遇到中国农科院的赵开军老师也来,他也很惊讶。去年11月,第三代杂交水稻测产好消息传到长沙,袁老师兴奋地说起了“雨夹雪”英文:“我觉得excited,more than excited.”也难怪,袁老师去世以前住院期间,他每天都还要问医务人员:外面天晴还是下雨?今天多少度?有一次,护士说28℃。他急了,“这对第三代杂交稻成熟有影响!”他真的是一分钟也放不下他的杂交水稻研究。

  我读到袁老师的文章《妈妈,稻子熟了》,他在文章里写道:“稻芒划过手掌,稻草在场上堆积成垛,谷子在阳光中毕剥作响,水田在西晒下泛出橙黄的味道。”我就真的能够懂得,他的一片拳拳之心。他对稻子的真挚情感,小辈也深能体会。

  记得有一年在三亚开杂交水稻项目会议,“杂交水稻之父”袁隆平院士,我国最大面积杂交水稻品种汕优63的育成者谢华安院士,“英雄母亲”珍汕97A育成者颜龙安院士,红莲型杂交水稻的开创者朱英国院士齐齐坐在一起,商讨杂交水稻发展事宜。我兴奋地发现前辈们的名字,俨然组成了一幅“平-安-龙-国”的英雄画面。

  袁老师说,“我只是一个种了一辈子水稻的农民。”他完全活在人们身边,活在人民心中。

  袁老师说,“人就像种子,要做一粒好种子。”毕其一生,他将一粒饱满好种子撒在了广阔的田间,他也将一粒精神好种子留给了希望的人间。

  袁老师,一路走好。风吹过稻田,我们会想你。

一粒种子

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