
2021年5月22日,“杂交水稻之父”袁隆平在长沙逝世,享年91岁。
人固有一死,或轻于鸿毛,或重于泰山。这位对大多数年轻人来说只出现在教科书上的人物终其一生都在投身于杂交水稻的事业。
袁隆平1930年生于北京,童年主要于重庆度过。
1949年,他考入重庆相辉学院(现西南大学)农学系,主修遗传育种学。毕业后投身农校任教。
1960年,国内发生了大饥荒,袁隆平见到的许多不幸深深地刺激了他,同年开始培育杂交水稻。
1964年,他培育出了第一代雄性不育株种子。
虽然在六七十年代研究不断受阻,袁隆平在1974年培育出了第一个可大面积生产的杂交水稻品种——南优2号,并在76年在全国范围内开始应用于生产。
1981年,袁隆平成功育种三系杂交水稻。
1995年,袁隆平与学生成功育种二系杂交水稻,普遍比同熟期的三系杂交稻每亩增产5%-10%。
2000年,首批超级杂交水稻实现亩产700公斤一期目标。截至目前,超级杂交水稻亩产已超过1吨。
2017年,由袁隆平挂帅的“海水稻”项目进行实地测产。
2018年,海南南繁基地从上千份海水稻材料中选出176份优良品种,全国大范围试种。此时的他已有88岁高龄。
…………
然而,这么一位科学家突然与世长辞,全民悲悼。
在流星燃烧殆尽之时,除了不舍,我们需要谨记真正的死亡是被世人遗忘。而作为科学社群的一员,最好的纪念方式莫过于去了解他的毕生所学。其实,看似难懂的三系杂交法中蕴含着最基本的孟德尔遗传规律。因此,我们不妨来看看袁老的三系杂交水稻背后的遗传学原理:
01.
什么是“三系杂交水稻”?
水稻是自花授粉的植物,一株水稻中同时含有雄蕊和雌蕊。在自然状态下,雄蕊的花粉飘落到雌蕊上,水稻就完成了授粉。这个过程被称为自交。而杂交,就是用人工方法摘除雄蕊,用不同植株的花粉进行授粉。虽然水稻的杂交可以提升其质量和产量,但是要在大片的稻田里完成这种人工授粉是不切实际的。
早在二十世纪上半叶,为了培育杂交水稻,就有科学家提出了“三系杂交法”,即利用“不育系”,“保持系”和“恢复系”这三系水稻来培育一种水稻。其中,最为关键的就是拥有雄性不育现象的不育系水稻。不育系水稻的雄蕊无法进行授粉,但雌蕊可以正常接受花粉。因此,不育系水稻只能接受给定雄蕊的花粉,这使得科学家能自由地选择雄蕊的基因型(即恢复系)来培育优势杂交稻。

三系杂交法示意图
然而如上图所示,使用不育系与恢复系培育出的水稻后代中,只有第一代 (F1) 能保有优良性状。F1代自交繁殖后,后代中拥有不良性状的纯合体比例增加,所获得的优良性状也会因此衰退。所以,必须要不断地使不育系和恢复系杂交,才能持久获得优良稻种。然而,不育系水稻雄蕊不能授粉,无法自交繁殖。因此,怎样培养不育系水稻便成了难点。
为了攻克这一技术难关,科学家所做的便是筛选一种水稻。这种水稻和不育系杂交后,子代仍然是不育系。这种水稻就是“保持系”。
不育系和保持系杂交获得不育系,保持系自交获得保持系,恢复系自交获得恢复系,不育系和恢复系杂交获得优势杂交稻。这便是“三系杂交法”的原理。
02.
二系杂交水稻的诞生
二十世纪八十年代,光温敏型核雄性不育基因被发现。拥有这种基因的水稻在秋季日照时间短时能自交繁殖,但是在夏天的强光和高温下却表现出雄性不育的特点。这意味着即使不需要保持系,不育系水稻也能自己繁殖。因而在“三系杂交法”的基础上,“二系杂交法”应运而生。
03.
耐盐碱杂交水稻
二十世纪八十年代,一种可抵抗海水盐碱性的野生水稻被农业科学家陈日胜发现。这种“海水稻”天然抗虫、不需化肥,但收割困难、不抗倒伏。通过不断选育具有优良性状的植株,在2014年“海水稻”的亩产已从100斤提升至300斤。其后,袁隆平关注到此种水稻的潜力,并于2017年称将会在3-5年内选育出亩产300斤以上的耐盐碱水稻新品种。次年,从海南南繁基地选出的176份优良品种已在全国大范围试种,而此时的袁隆平已高龄88岁。

他曾说:“我不在家,就在试验田;不在试验田,就在去试验田的路上。”
2021年3月10日,袁隆平在三亚杂交稻研究基地跌倒。4月7日,转院至湖南长沙治疗。5月22日13时07分,袁隆平在中南大学湘雅医院因多器官功能衰竭逝世,享年91岁。
“神农回归他深爱的土地。”
文字:张弛、马越千、王悦来、Amanda
排版:Amanda

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