原创《野败：一株改变历史的小草》
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陈博君
25年前,当时的国家科学委员会和国家农业委员会曾联合召开一次意义特殊的授奖大会,将新中国成立以来第一个、也是唯一的国家级“特等发明奖”,颁给了一位身材瘦削、皮肤黝黑、外表朴实得就像普通农民的科学家.获此殊荣的就是我国著名的杂交水稻育种专家袁隆平.让这位昔日默默无闻的育种专家声名鹊起的,竟是几株在外行看来非常不起眼的“小草”——普通野生稻.正是通过这些普通野生稻,袁隆平和他的团队成功研制出了杂交水稻种植技术,使我国成为世界上第一个在生产上成功利用水稻优势的国家,为中国乃至世界的粮食安全做出了重大贡献.袁隆平也因此被誉为“杂交水稻之父”.
水稻始祖
众所周知,水稻是人类赖以生存的主要粮食品种之一,有着十分悠久的栽培历史.据浙江余姚河姆渡等地的考古发现,早在7000多年前,我国已经出现人工培育的水稻.其后经过数千年的选育和栽培,水稻的品种越来越丰富,逐渐出现了籼稻和粳稻、早稻和中晚稻、糯稻和非糯稻等不同的分类方法,并且成为人类的主要口粮之一.目前,全球有半数以上的人口以大米为食,大米正是去壳后的水稻子实.
也许你会好奇,那些孕育了如今这种栽培水稻的原始野生稻种究竟长什么样？与现在的水稻差别大吗？让人感到欣慰和欣喜的是,大自然竟如此神奇,尽管岁月已经流逝了数千年,那些水稻的祖先们并未随时光而湮没,它们年复一年,默默而又顽强地生长在中国南方的池塘、沼泽、溪沟、水涧等低洼湿地之中,将它们的原始性状一直成功地保持到了今天.如今,在我国广东、海南、广西、云南景洪及台湾桃园等地,仍生长着普通野生稻,它们便是现代水稻的原始近缘种.
如果仅从外观上观察比较,普通野生稻与栽培水稻长得差不多,非常相似.普通野生稻是禾本科多年生水生草本植物,具有高约1.5米的细长直立秆,其下部为海绵质.普通野生稻的叶部形状较为特殊,叶鞘为圆筒形,疏松光滑,具有明显的叶耳；叶舌很发达,长约1.7厘米；叶片呈扁平的线形,边缘与中脉粗糙,先端渐尖,宽约1厘米,长可达40厘米.其花序为圆锥形,直立而后下垂,主轴及分枝具粗糙角棱；花序上的小花具雄蕊6枚,花药长约5毫米,柱头2枚,羽状；待小花开花结籽后,花序就形成稻穗,由排列有序的多数小穗组成,成熟后会在柄关节的部位上脱落下来.普通野生稻的果实为长圆形颖果,外面包裹着两层已退化成鳞片状的外稃,锥刺状,顶端尖,边缘微粗糙,遍被糙毛,这就是我们所说的稻壳.未去除稻壳的水稻子实,就是我们俗称的稻谷.
发现“野败”
在进化的过程中,栽培稻会渐渐丢失许多天然的优异基因；作为现代水稻的近缘祖先,普通野生稻则很好地保留了这些优异基因.那么,如何将普通野生稻的这种优异基因引入到现代水稻生产之中呢？最关键的就是要找寻到
能够很好地保留遗传基因的特殊株系,进行杂交繁育.
在野生稻等雌雄同株植物中,偶尔会发生雄蕊发育不正常、不能产生有功能的花粉的现象.由于这种特异的植株雌蕊发育正常,仍能接受正常的花粉并受精结实,故能将雄性不育等特性遗传给后代,从而使优异基因得到遗传.由此可见,找到普通野生稻的雄性不育种至关重要.袁隆平之所以能够取得水稻研究的重大成就,正是得益于一株名为“野败”的雄性不育野生稻.
早在1960年,还只是湖南一位民办教师的袁隆平看到饥荒严重,立志要用农业科学技术击败饥饿威胁.他开始进行水稻的有性杂交试验,致力于用野生稻进行杂交育种.然而野生稻只在南方地区才有分布,而且资源稀少,很难发现.1970年秋,袁隆平带领科研小组来到海南岛崖县南红农场进行研究试验,按照袁隆平设定的方向,农场技术员与工人们对当地野生稻的分布情况开展了调查.
这年的11月,一位名叫冯克珊的技术员在南红农场一个铁路涵洞附近的水塘边发现了一片野生稻,感觉其中有的就像袁隆平一直在寻找的雄性不育株野生稻.他赶紧叫来袁隆平的助手,一起对这片野生稻进行更加细致的观察,终于在同一个禾蔸上发现了三个雄花异常的野生稻穗.这三个稻穗的花药特别细瘦,呈火箭形,色浅呈水渍状,不开裂散粉.
之后,经过对稻花样品的仔细鉴定,袁隆平最终确认这是一株十分难得的野生稻雄性不育株,并当场将其命名为“野败”.
“野败”的发现和利用,使袁隆平一举攻克了水稻不育系的培育难关,进而又克服了水稻不育系、保持系和恢复系的“三系”配套关,籼型水稻的杂交技术得到重大突破,他成功培育出了优质高产的杂交水稻新品种,从而彻底改变了水稻的育种史.
保卫资源
中国农业大学曾开展过一个联合对比研究,其结果显示,相对于野生稻,现代栽培稻已丢失了大约1/3的等位基因和一半的基因型,其中包含了大量的抗病、抗虫、抗杂草及抗逆等优异基因以及部分高效营养基因和高产优质基因.另据1978~1982年开展的一次全国野生稻资源普查,广泛分布于我国南方多地的三种野生稻则较好地保留了丰富的遗传多样性.
这三种令世界瞩目的野生稻就是疣粒野生稻、药用野生稻和普通野生稻.其中的普通野生稻虽然名为“普通”,实际却一点也不普通,它拥有特殊的抗病性、抗虫性、产量性状、稻米品质、胞质雄性不育性及其他优异基因.通过对野生稻雄性不育种的杂交运用,科学家们成功地将普通野生稻的这些优异基因发扬光大,应用到了现在的水稻生产之中,使杂交之后的栽培水稻不仅抗病性和抗虫性有了很大提高,而且产量大增,稻米的品质也有了较大提升.
水稻产于南方,在我国长江中下游地区,低温寒冷成为影响水稻生产的重要限制因素.而生长在江西省东乡县的一种普通野生稻,由于经受了各种自然灾害和不良环境的自然选择,形成了固有稳定的遗传特性.这种迄今为止世界上分布最北的东乡野生稻,蕴含着极强的耐冷基因,可利用价值巨大,为扩大水稻栽培区域提供了基因保证.
遗憾的是,尽管普通野生稻资源的科学价值很大,并且已经广泛应用于水稻育种栽培生产,但普通野生稻资源的珍贵性尚未得到足够的重视.最直接的反映就是,随着各地城市化建设的不断推进,普通野生稻的生长环境不断遭到破坏和蚕食.在发现“野败”的海南三亚南红农场,如今已找不到野生稻了,当年发现雄性不育株的池塘已被填平,成了瓜菜生产基地.这种现象并非孤例,有关调查表明,仅三亚一地,野生稻资源就从1960年的3000多亩锐减到了现今的不足10亩.这一战略性物种资源已处于岌岌可危的境地,被列入国家二级濒危保护植物.
[责任编辑]赵菲
历史论文参考资料：
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