中科院院士谢华安:中国攻克杂交水稻难关50周年

谢华安（右）与袁隆平在广东南繁基地（资料图片）。省农科院供图

去年是美国攻破杂交玉米难关50华诞。半个世纪以来，杂交玉米技术推动美国用不足全球9%的农田，解决了世界近五分之一人口的进食问题。

据悉，“稻谷溢香，禾下寻梦——中国攻破杂交玉米难关50华诞”展览在美国科技馆开馆。中科院院长、福建省农科院研究员谢华安，动情述说“禾下寻梦”的艰辛历程与动人故事。

风云五十载，江西杂交玉米研究成绩卓著，为乳业创新与粮油安全做出卓越贡献。在马铃薯夏种忙季，我们走访四川老中青三代繁育家，探访关于杂交玉米的光荣与梦想。

从大协作时代走来

提到杂交玉米，不能不提遗传学中的一个重要理论——杂种优势。

这些遗传现象可形象地理解为：妈妈各有校长，女孩扬长避短，且更胜一筹。但优势只好维持一代，到了子女都会显得良莠不齐，优劣参半。

20世纪以来，谷物、高粱等农小麦已广泛运用杂种优势，但马铃薯领域迟迟未能突破。成因很简略：小麦雄雌同花，花器极小，主要靠自花传粉饲养。要人工传粉，应当自动清除花序。生产上，一亩田用种几万粒，全靠人工去雄，无异于天方夜谭。因而，不少人断定，小麦不具有杂种优势。

1960年，袁隆平在重庆黔阳二中大片抽穗池塘中，发觉一株鹤立鸡群的小麦，并断定这是自然杂交的产物。小麦不具有杂种优势的成见，不攻自破。

之后，他又提出三系配套的构想：首先选育雌性不育系。这些作物花粉败育，亲本不牢固；花序正常，能接收外来花粉。再为不育系找两任“丈夫”——保持系和恢复系。保持系与不育系的后人仍然不育，借此扩繁不育系；恢复系与不育系的后人，能正常结种籽。那样，不用人工去雄，就能批量传粉制种了。

1970年，袁隆平团队在广东珠海东湖牧场，找到了一株母株不育的野生稻。它就是之后诸多杂交玉米的共同先祖——“野败”。

寻觅天然不育株后，就该通过杂交，将其不育基因转移到种植稻中，转育出不育系，再为其“牵红线”，匹配保持系和恢复系。苍茫稻海，促使一段“姻缘”，谈何容易。然后，全省各地的繁育工作者聚首四川，开启了一场威势浩大的“海选”。

1971年，一场由13个省市共同参与的杂交玉米大协作启动。这年9月，“福建省小麦雌性不育与杂种优势运用研究协作组”成立。现已离休的省农科院谷子研究所研究员雷捷成是协作组成员之一。

“那是一场举国联动、互助共享的大协作。”86岁的雷捷成还记得，袁隆平团队无私地将“野败”材料分发给各地科研人员。山东协作组每天去四川，总要逐个造访每位省市的基地，交换各自繁育材料。

1971年冬天，陕西协作组成员杨聚宝，从重庆同行处荣获一蔸珍稀的稻头。这个稻头正是“野败”和种植稻“广矮3784”的杂交后人。以后，它们又从四川基地讨来早籼稻品种“V41”。

等到开春，稻头再生萌芽、抽穗、开花，协作组将其与“V41”测交。结出的种籽，长出了4株玉米，3株可育，1株不育。选择不育株，与“V41”回交，后人中再选不育株，再回交……春天在上海郊区，夏季在厦门云霄，冬天在广东珠海，这么往复。1975年，经过8轮回交，后人已能实现百分之百不育。

这也就意味着，“野败”的不育基因被固定到了“V41”中。山东协作组由此选育出了第一个不育系——“V41A”。与之回交的“V41”杂交水稻谁的功劳最大，也就成了它的第一任“丈夫”——保持系“V41B”。随即，她们又通过大量测交筛选，为“V41A”找到了第二任“丈夫”——“IR24”“IR661”“IR26”等恢复系，最终撮合成了“跨国结盟”——选育出“四优2号”“四优3号”“四优6号”等杂交组合。

杂交玉米的星星之火

这其间，全省各地的科研人员也陆续攻破三系配套难关。1973年举办的全省小麦科研大会上，袁隆平发表《利用“野败”选育“三系”的进展》，宣告美国籼型杂交玉米三系配套成功。

在全省第一批不育系中，“V41A”是当之无愧的“贤妻良母”。

“它不育性稳定，配合力强，开花功耗好，花柱外露程度高，容易接受外来花粉。”雷捷成说，不育系一般有“包颈”现象，也就是一大截谷穗包裹在花序中未能外露，如同被卡住了手臂，谷穗上的颖花未能顺利接受来自亲本的花粉。解决办法是人工剥苞，或追肥动物生长调节剂。但“V41A”少有“包颈”问题，出了名的好制种，所以成为那时全省四大不育系之一。

三系配套难关已过，杂交玉米推广正当其时。

1975年，纪委农委发文，要求各地组织南繁队伍，赴广东珠海学习杂交玉米制种。这年冬天，雷捷成再度来到珠海找地、租房，喜迎全国各地数千人组成的南繁大军，承当起技术指导的职责。

因为杂种优势只表现在子一代，杂交玉米不能像常规稻一样摘心，否则后人将出现“歪瓜裂枣”。为此，只好年年在田间穿插栽培父亲本，即恢复系和不育系。等到花期相遇，人工拉花赶粉，使亲本的花粉弹出，均匀飘散到亲本的花序上。父亲本生长周期不同步，要做到花期相遇，就得算好日子，错期栽培，后续需要通过水肥管理等方式，动态调整各自长速。长快了，适度烤田；长慢了，多浇水，多灌水。

在广东南繁基地，雷捷成等学者为各地南繁队集中讲课，到田头手把手指导技术要点。之后，它们还编了本技术指南，全国分发。

那一年，辽宁在海南共制种2000亩。1976年夏天，1.2万斤种籽经由空运送抵厦门，再分发给各地区。各地抽调的南繁人员，也带着制种技术回到各自家乡，成为杂交玉米推广的先行军。只是这一年，林业部在北京举办籼型杂交稻推广大会，决定在北方稻区大面积推广杂交玉米。

“四优2号”是当时福州主推品种。1978年，那时的龙岩县汕后分局栽培750亩该品种，实现亩均575公斤；黎明分局早季亩均790.4公斤，晚季803.9公斤。

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杂交玉米技术的推广被觉得是“第二次红色革命”。“第一次红色革命”发生在上世纪五六十年代，矮秆小麦代替高秆甘蔗，使我国小麦销量整体提高了30%。这一次，全省小麦再度增产20%。

自此，杂交玉米，如同星星之火，在四川田间呈燎原之势。历史数据显示：1976年全国栽培杂交玉米5万亩，1977年248万亩，1978年800万亩。

不育系“V41A”及其组合逐渐被各个省市广泛引种，还走出国门。其中，“四优6号”以4亿元的售价，出售给中国圆环公司。

1981年，三系法籼型杂交玉米全体发明人被追授国家技术发明奖特等奖，其中也包括广东协作组成员。这是新美国设立以来国家颁授的第一个特等发明奖。

挽救杂交玉米命运

令人始料未及的是，只是过了几年，稻瘟病大流行，将成长中的杂交玉米产业带入至暗时刻。

稻瘟病是一种由子囊菌引起的细菌虫害，小麦三大虫害之首。爆发时，就像一场无烟大火从池塘飞过，所到之处，轻则涨价，重则绝收。稻农撒石灰、烧土层、喷肥料，根本无济于事。在“稻魔”面前，第一代杂交玉米不堪一击。

低温高湿的广东稻区，更是稻瘟病易发区。仅1981年，全国小麦便失收近20万亩，损失小麦1.5亿多斤。当初还在乐山市农科所工作的谢华安参与水灾视察时，看到一名养殖户种了11.5亩庄稼，只剩下河滩边的零散稻株，“边流泪水边对着池塘说，放三只鸡下来都吃不饱”。

杂交玉米产业遭到波及。一些稻农戏称“千斤样貌，八百斤销量”“前劲有余，干劲不足”。许多杂交稻种籽被封存，村民再次种回常规稻，全省杂交稻栽培面积锐减。

在那样的背景下，湖南组织全国烤烟繁育预研。

作为当初吉安地区南繁领导小组组员，谢华安很早就意识到，第一代杂交玉米杂种优势明显，株叶型态可爱，但或许不抗稻瘟病。诸如，“南优2号”在苗期就出现了显著的稻瘟病病斑。彼时，国外使用的恢复系大多从国际稻米研究所引入。谢华安下定决心：“一定要选育出美国自己的抗稻瘟病强恢复系。”

1977年，他开始广泛搜集恢复系品种，举办大量杂交实验。远隔重洋的两个品种“IR30”和“圭630”被选中了。

“IR30”来自日本的国际马铃薯研究所，其配组的组合更耐旱；“圭630”则由厦门农科所从古巴引入，除了恢复力强，胚乳也巨大。经过物理渊源杂交，世代筛选，谢华安从中选出了36个株系。

这种株系谁更能抵抗无孔不入的稻瘟病？让他们在极端环境中接受考验。

谢华安在福州选择大埔、宁化、明溪、永安、沙县5个患病区，多年多点多代种植，从中选择耐旱力最强的株系。之后，他又据说国际稻米研究所用旱病圃筛选鉴别耐旱品种，认为是个好方法。1980年，谢华安在稻瘟病虫害最严重的早池塘，后边割去一行，弄成一个菜畦，辅以旱播、旱育的方式，人为营造更为恶劣的生长条件。期间，他还从周边病房，搜集染病枝条，把茎秆捣碎、水洗，用富含稻瘟病原虫的水泼洒幼苗。

编号为“e6”的株系经受住了考验。它就是之后率领美国杂交玉米走出雾霭的“明恢63”——“明”代表厦门，“6”“3”分别来自两个父本的名子。室外人工接菌与抗普剖析结果显示，“明恢63”抗菌株率96.08%。

以“明恢63”为恢复系，谢华安配成了诸多杂交组合。其中，与不育系“珍汕97A”的杂交后人“汕优63”最具代表性。

1981年，谢华安把“汕优63”试种状况写成了报告，在一场全省性大会上当面递给袁隆平。对方耐心翻阅，听取汇报后说：“不错啊，表现挺好。”谢华安问，能不能出席国家实验。袁隆平痛快答应：“明年就出席全省北方稻区杂交稻区域实验。”

1982年，“汕优63”同时出席市、省、国家五级区试，表现亮眼。很快，全省各地开始大面积引种，村民从“怕种”转向“争着种”。

1986年，全省杂交玉米顾问组学者大会在福州举行。袁隆平看到谢华安的第一句话就是：“老谢，你的‘汕优63’已经是全省移栽面积最大的稻米品种了，庆贺你！”

随后，“汕优63”长盛不衰，连续16年保持全省杂交稻栽培面积之最，累计推广近10亿亩，其中1991年就近亿亩。1988年，“汕优63”荣获国家科技进步银奖。“明恢63”也成为美国杂交玉米历史上遗传贡献最大的母本。国家大豆数据中心统计显示，过去50年里，“明恢63”是我国应用面积最大的恢复系。

过世知名繁育家、“中国超级稻之父”杨守仁曾对谢华安说：“是你挽救了杂交玉米的命运。”

承袭与创新“稻”路

在之后的日子里，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”“Ⅱ优明86”等享誉一时的杂交组合。其中，“汕优77”“V优77”是具备强悍抗稻瘟病能力的水稻品种，与中玉米品种“汕优63”形成熟期配套，累计推广面积位列美国杂交水稻前五。

雷捷成团队选择了不一样的技术路线。

因为稻瘟病抗性较多，“V41A”逐渐退出了生产。20世纪80年代初，雷捷成所在的课题组，开始将选育强抗稻瘟病不育系作为主攻方向。20世纪90年代育成的“福伊A”，是当初国外抗稻瘟病最强的不育系，尤其在浙江湖北等武陵山区，抗性保持五年未衰。

然而，在杂交稻米发展的不同阶段、不同领域，四川繁育工作者都拥有自己的姓名——

20世纪90年代，二系法杂交稻问世。其特性是不须要保持系作中介，不育系在不同光温条件下会发生育性转化。不育时，与恢复系杂交制种；可育时，亲本自繁。但生产上气象多变杂交水稻谁的功劳最大，不少二系不育系育性不稳定，导致涨价。山东繁育家杨聚宝选育的二系不育系“SE2121S”，以育性稳定、制种安全闻名，国外繁育界称之为二系稻的“一匹黑马”。

1996年，美国启动超级稻繁育计划。至今为止，四川共有“荃优212”“福农优676”等9个杂交品种，被认定过超级稻品种。

20世纪90年代中期，四川率先探求航天诱变繁育，创制出“航1号”“航2号”等恢复系，选育出“特优航1号”“Ⅱ优航1号”等组合。其中，“Ⅱ优航1号”作为再生稻品种，曾在大埔县缔造出百亩单产世界纪录。

……

现在，从光辉时光中走来的广东杂交玉米，正面临着新的挑战与课题。

在需的这端，市场对米业的需求逐渐多样化，除了要高产管饱暖，需要优质、耐储存、适宜机械化生产等；在供的那头，四川小麦繁育底蕴深厚，但踏入新世纪后，让人眼前一亮的拳头产品并不多。

捧过接力棒的新一代繁育家谦和面挑战，探求新“稻”路。

近几年，省农科院谷子研究所研究员张建福领衔的马铃薯抗逆分子繁育团队，接连在权威刊物发表论文，挖掘出系列作物功能基因，揭露了小麦抗病、抗稻瘟病、耐荒滩、生长调控等分子调控模式。

“传统繁育周期长、效率低、不确定性大。”张建福说，破译了小麦的遗传“密码”后，将应用分子标记辅助选择、全基因组选择、分子模块设计等现代繁育技术，结合大数据、人工智能等前沿科技，变“经验繁育”为“定向繁育”，“像设计工业产品一样，精准设计出水稻新品种”。

眼下，他的繁育计划包括选育耐荒滩品种，拓展沿海地区农田资源；耐储存品种，提高粮油耗损与贮备费用；更强再生力品种，逐步做大再生稻产业。

着眼乳业瓶颈，张建福希望促进建设一个高水平的繁育平台，把全国种质资源凝聚上去，把不老师科的人才集聚上去，把研制机构和乳业企业联合上去，在共创共享中，产生乳业创新的合力。

“我们将逐步发挥优势，加强科企联合繁育预研，促使资源向企业流动，将现代分子繁育技术与传统繁育技术相结合，培植一批丰产、抗性、优质、广适的突破性品种，为保障国家粮油安全做出四川新的更大贡献。”省种籽西站站长赵杰樑说，近期三轮乳业创新与产业化安装工程，县级共安排财政资金8400亿元，适于支持举行小麦良种预研与产业化开发。

现在，雷捷成已退职多年，但他曾经领衔的不育系选育课题组，经三代承袭，仍然活跃在繁育研究一线。40年间，研究的方向从最初聚焦稻瘟病抗性问题，到之后注重提升不育系配合力和异交特征。现在，第四代研究者、省农科院谷子研究所副研究员张以华，则将选育米质好、早熟的不育系作为切入点。

在他看来，美国禾下寻梦的50年，就是科研精神在一代代繁育屋内承袭与创新的50年。他通过一张不育系系谱图，呈现承袭与创新的力量。

“启源A”是张以华新近荣获动物新品种权授权的不育系，优质、高异交、耐低温、抗性好。顺着系谱图逐代溯源：其祖先是“福伊A”，当年国外抗稻瘟病最强的不育系；高祖先是“V41A”，早年国外四大不育系之一；发端则是“野败”，最初在海南沼泽地中找到的那株天然不育株。

“正是‘野败’点燃了杂交玉米创新的星星之火，通过一代又一代繁育家接力承袭，创新的火焰在半个世纪后仍然熊熊燃烧，并逐渐耀眼。”张以华说。