攻克两系法的难关

所谓两系法杂交水稻育种,是在过去的三系法杂交水稻育种的基础上提出来的。

在过去的三系法杂交育种材料中,由于不育系自身不能繁殖后代,故必须有个保持系跟它杂交,才能使它代代相传,并拿出大部分不育后代来和恢复系进行杂交制种。

湖北水稻专家石明松在“农垦58”的晚稻田里偶尔发现,里面有三株雄性不育株比较特别,它们在夏天的光照条件下保持着雄性不育,在春秋时节,由于光照时间短,它们又恢复了雄性可育。

从这点可以看出,这三株雄性不育株受光照、温度的影响而产生不一样的生育特性。石明松提出,利用这种不育系,在日照时间长、温度高的夏季直接进行杂交制种,在日照时间短、气温较低的春秋进行繁殖。

石明松的设想与袁隆平的思路达成一致,使得他的发现打开了水稻两系法杂交育种的大门,从而得到袁隆平的肯定和重视。

现在,中国育种专家已经发明广光、温敏核不育系,当它在长日照下表现为雄性不育时,直接用恢复系与之杂交,就可以配置出任意多的种子供大田生产,而当它在短日照下表现为雄性可育时,它自己就可以自交结实,繁育出同样具有可两用特性的后代。这样,就不再需要保持系。三系就自然而然地变成两系。

袁隆平知道运用两系法杂交制种,有许多的优势,他说:

不育系与恢复系配组自由,有利于迅速测配出更多的优势组合供大田生产使用,可以克服三系法中存在的某些负效应,生产程序大大简化,种子成本必然降低,更有利于推广应用,发展前景十分广阔。

因此,袁隆平十分重视两系法杂交制种的研究工作。

因此,光敏核不育水稻的研究,1985年就列人了国家自然科学基金项目。此后,又在全国各有关科研机构和大专院校普遍展开。

然而,几年下来,无论是袁隆平,还是全国各地其他科技人员的实验研究,都没有得到理想的应用结果。袁隆平认识到单纯利用农垦585这个种源进行试验研究,具有很大的局限性。

袁隆平在苦苦思考着。他认为不能在一棵树上吊死,必须另行找到更多新的光、温敏核不育种质资源,才会有更为广阔的试验天地,才有可能获得成功。

这时候,袁隆平忽然想起当年在海南发现野败的事情,他忽然有了一个奇妙的主意。

袁隆平立即发动“863”计划101-1专题组全国各协同单位和安江农校,在继续利用农垦585进行转育试验的同时,展开寻找新的光、温敏两用核不育种质资源的“大搜捕”行动。

果然不出袁隆平所料,1987年7月16日,一个叫邓华凤的科研人员按照袁隆平的指导,终于找到了新的光、温敏两用核不育种质资源。

后来,当袁隆平来到现场时,邓华凤是这样向他汇报的:

我过去也一直在用农垦58进行转育实用不育系的试验,但总是不能如意。去年听了您的指导后,我就把精力转移到寻找新材料上来。

今年7月16日,我终于在我们的籼稻三系育种材料中,找到一株雄花败育的突变株,我立即将开花的稻穗套袋隔离,而让没抽穗扬花的分蘖继续自由生长。

现在,打开套袋,可以看到这些在高温长日照时期开花的稻穗,全都没有自交结实;而这些更晚抽穗,在低温短日照期间开花的分蘖上的稻穗,则全都自交结了果。

因此,我判断,这株不育突变株,是一株受光、温条件控制的籼稻核不育株,它是农垦585之外的又一种光、温敏核不育材料。不知我的判断是否正确。

袁隆平听完邓华凤的汇报,十分高兴地肯定了他的成绩。

1988年7月,有关人员终于确证邓华凤找到的这一育种材料,在安江盛夏高温和长日照条件下,不育株和不育度都达到100%,保持不育的期间长达五十天以上。而在这五十多天之前或之后抽穗开花的,则全部表现为雄性可育,可自交结实。可见它确实是一种育性受光、温条件控制的宝贵的两用光、温敏核不育系。

7月26日,湖南省科委在怀化市举行隆重的鉴定会,袁隆平亲自主持。

与会专家一致认定邓华凤发现的不育材料完全达到了两用光、温敏核不育系的各项标准,鉴定一举通过。

袁隆平亲自将该不育系正式命名为“安农S-1”光、温敏核不育系,并指出它将在今后的两系法实用性杂交育种中发挥重大作用。

接着,袁隆平再一次向他的新生代助手邓华凤表示热烈的祝贺。

1988年,显然是两系法亚种间杂交育种小项研究突飞猛进、硕果累累的一年。两系法杂交育种的发展形势比三系突破初期要红火得多,胜利似乎已是指日可待。

这一新成果,为杂交水稻从“三系法”过渡到“两系法”开拓了新局面。关于水稻“无融合生殖”研究的进展,也使一系法远缘杂种优势利用研究迈出了可喜的一步。袁隆平对杂交水稻研究的前景,充满必胜信心。

然而,就在这时,意想不到的事情发生了。

1989年,长江中下游及其以南地区出现盛夏异常低温情况,致使该广大区域内的一系列已经通过鉴定的光敏核不育系全部发生育性反复。也就是说,应该是雄性不育的时候,它变得可育了,使杂交制种无法进行。

广西一家科研单位无视科学规律,冒险杂交制出一批种子,1990年投放大田生产十万亩,结果由于种子不纯,造成重大的经济损失。

这给光敏核不育系的定义和利用光敏核不育系进行两系法制种,带来意想不到的困难。

首先是光敏核不育系的定义问题。许多人开始质疑光敏核不育系的定义。不少人原先以为光敏核不育水稻的育性主要受日照时间长短影响,即对光敏感,但现在无情的事实证明,没有一种已经通过了鉴定的光敏核不育系是主要受光照影响的,它们其实全都是主要受温度的影响,即对温度敏感。

大家开始明白这样一个道理:所有的光敏核不育系其实都是光、温敏互作型的核不育系,还有个别甚至完全只受温度控制,而对光照毫无反应。

针对这种情况,袁隆平建议将习惯上称为“光敏核不育系”的名称改为“两用核雄性不育系”,再在其下分为光敏和温敏两个基本类型,以便准确地表示它们的定义。

其次是利用光敏核不育系进行两系法制种的问题。

如果光敏核不育系能像它的习惯名称所显示的那样,主要受光照影响的话,那么,在通过测配解决优势组合问题之后,它的应用就不会存在任何问题。因为地球上每个地方每年各季节的日照时间长度都是固定不变的;因而不育系的不育期一旦测定,也就应该不会改变。

以后每年的这段期间,它都应该能保持最佳的不育状态,只要把握好在这段期间抽穗扬花,就可以安全地进行杂交制种。

可是,事实并非如此。事实上光敏核不育系的育性主要由温度决定。即使是在同一个地方的同一个季节,每年的气温也会有一定的差异。这就使主要对温度敏感的这种不育系的不育期,每年都会发生一定的变化,因而变得叫人无法准确把握;如果遇上异常低温年,甚至可能会发生不育期消失的严重危险。而1989年所遇到的,就是这种情况。

整个杂交水稻育种界因此掉进大自然设下的这个陷阱。人们一时间议论纷纷。

有些人开始对两系法杂交失去信心,也有一些人主张淘汰现有的温敏型不育系,争取选育出最少是一个纯粹受光照条件控制,或者最起码是主要受光照控制的光敏型不育系,然后才有可能使两系法制种进入实际应用阶段。

面对大自然的无情重击,面对人心惶惶的不利局面,作为“863”计划水稻两系法亚种间杂交育种专题组的责任专家,袁隆平一点儿也没有惊慌。

袁隆平态度冷静地听取各方面的意见,然后认真地进行思考。他还告诉大家,悲观失望是没有好处的,而积极进取也必须站在可能的基础之上。

袁隆平说:“根据我们多年的实践来看,那种试图完全淘汰现有的温敏不育系,选育出纯粹的光敏不育系的想法,几乎是不可能实现的,即便可能,也必将是遥遥无期。因此,比较便捷可行的办法,只能对现有的两用核不育系进行性能改良,使它们克服影响实际应用的某些性能局限,以求得快速突破。”

接下来,袁隆平仔细研究长江流域有记录以来的所有气象资料,结果,他发现该地区盛夏最低日平均气温从没有低于过摄氏24度。因此,袁隆平得出这样一个极具科学价值的结论:只要从现有的两用核不育系中,转育出若干个不育起点温度不高于摄氏24度的新型核不育系,就可以保证在长江流域及其以南的任何地区安全地进行杂交制种。

袁隆平的思虑十分周密,除了平原、丘陵地区之外,他还布置工作人员在海拔200至2000米的山区不同高度上设立多个实验点,同时展开转育试验。

最后,袁隆平经过郑重考虑,把培育出不育起点温度在摄氏24度以下的两用核不育系的任务交给自己的得意弟子罗孝和。

袁隆平笑着对已成为高级研究人员的罗孝和说:“现在,我交给你一项重大任务。你给我尽快培育出一个不育起点温度在摄氏24度以下的两用核不育系来,成功有奖。”

罗孝和愉快地接受了任务,迅速投入到紧张的培育工作中。

就这样,在袁隆平的带领下,广大科研人员经过不懈的努力,终于攻克两系法杂交水稻研究这个难题。

1995年,袁隆平郑重地向世界宣布:

两系法杂交水稻研究基本成功。

在袁隆平两系法杂交育种理论的指导下,两系法杂交高粱、两系法杂交油菜、两系法杂交棉花、两系法杂交小麦等一系列新品种相继研究成功。

我国农作物育种出现了前所未有的辉煌局面。

许多人都感慨地说:“在杂交水稻处于迷茫或转折时期,袁隆平总能够提出正确的思路,让同行们茅塞顿开,眼前豁然开朗。为什么总会出现这样的状况?”

袁隆平的秘书辛业芸说:“这就是袁先生的胆识过人之处。面对困难,袁先生毫不退缩,总是善于抓住关键,凭借丰富的实践经验,为突破困难,做出理论设计,再到实践中寻求答案。从理论到实践,再到理论,再回到实践,直至获得成功,这就是袁先生成功的秘诀。”

袁隆平在事业获得成功的时候,丝毫也没有沾沾自喜,相反,他时时告诫自己,一定要谦虚谨慎。

袁隆平在自己书房内挂有自己写的一首七绝:

山外青山楼外楼,

自然探秘永无休。

成功易使人陶醉,

莫把百尺当尽头。

这首诗生动而形象地表达出袁隆平愿意永远探索杂交水稻的雄心壮志和万丈豪情。