袁隆平院士 圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò) 雜種優(yōu)勢(shì)是雜種一代在體型,生長(zhǎng)潛力等方面優(yōu)于親本的現(xiàn)象,,而對(duì)于培育品種的科學(xué)家來(lái)說(shuō),,培育優(yōu)良的雜種一代,需要兩個(gè)親本品種差異越大越好(但也不能太大,,差異太大反而使雜種一代質(zhì)量不高),。 在我們所認(rèn)識(shí)的作物中,有玉米,,白菜型油菜等植物是常異花授粉植物,,一株玉米的花粉可以傳給自己,也可以傳給另一株玉米,,這樣花粉傳給了另一株玉米所結(jié)的種子就相當(dāng)于雜種,,具有雜種優(yōu)勢(shì),。而像水稻、小麥這種自花授粉的植物,,一朵花上的花粉只能散在這朵花上,,因此在正常條件下不具備雜種優(yōu)勢(shì)。 當(dāng)玉米的雜種優(yōu)勢(shì)被發(fā)現(xiàn)并加以利用的時(shí)候,,誰(shuí)也沒(méi)想到自花授粉的作物也具有雜種優(yōu)勢(shì),。但是要怎么讓自花授粉作物像水稻產(chǎn)生雜種種子呢,最簡(jiǎn)單的就是把一株水稻上所有花的雄蕊去掉,,讓這朵花不能產(chǎn)生花粉,,再將另一株花上的花粉散落到這朵花的雌蕊上,但是光想想就覺(jué)得很麻煩吧,,水稻的花那么小,,而且我們要去的不僅僅是一株,是一畝,,一千畝,,一萬(wàn)畝,是要滿足全國(guó)人民對(duì)水稻需求的那么多的量的,。那我們?cè)撛趺崔k呢,,徒手去雄那么麻煩,有沒(méi)有捷徑可以走呢,? 水稻的花 密密麻麻的 圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò) 上世紀(jì)20年代,美國(guó)人發(fā)現(xiàn)了水稻雄性不育的現(xiàn)象,,這就給了水稻育種家們一個(gè)新的思路,,原來(lái)水稻有天然雄性敗育的,都不用人工去雄了,,直接將優(yōu)秀的父本花粉撒到這種雄性敗育的母本花粉上不就行了嗎,。可是啊,,想法和最終實(shí)現(xiàn)往往隔著太平洋,,這里面有太多太多問(wèn)題需要解決了。 首先是水稻不育的植株從哪里來(lái),,它可不是隨隨便便你在路邊就能薅一棵的,,它的存在其實(shí)是一種基因突變導(dǎo)致的缺陷,你想想,,它自個(gè)雄性都無(wú)法生育了,,又是自花授粉的,沒(méi)有人為給它散花粉,,它怎么結(jié)實(shí),,不能結(jié)實(shí)就沒(méi)有后代,,會(huì)自動(dòng)被自然淘汰的。這就好比是武林中百年難得一遇的奇才啊,。 其次哪怕你找到了一株雄性不育的水稻,,這可是大寶貝啊,你得先看看它到底是上面所有的花全部雄蕊敗育啊,,還是只有幾朵花是這種情況,,我們需要的肯定是全部花都敗育的,但是老天哪能給你那么好的運(yùn)氣,,你得經(jīng)過(guò)一番努力,,才能使它上面的花100%雄蕊敗育。 好了,,我們現(xiàn)在有了一株完美的雄性不育的水稻,,你得找優(yōu)秀的父本給它授粉吧,不同的父本授粉產(chǎn)生的雜種一代的性狀,、產(chǎn)量肯定是不一樣的,,我們要挑選出符合我們預(yù)期的父本,這就需要一年又一年的時(shí)間了,,這個(gè)被千挑萬(wàn)選出來(lái)的父本,,就是我們常說(shuō)的恢復(fù)雄性不育育性的恢復(fù)系。 現(xiàn)在恢復(fù)系也選好了,,接下來(lái)面臨的是什么問(wèn)題呢,?你有沒(méi)有想過(guò),我們種水稻又不是只種一季,,這批產(chǎn)量高的水稻收獲了,,明年拿恢復(fù)系給誰(shuí)授粉?所以我們還需要培育一批水稻,,這種水稻給雄性不育系水稻授粉,,收獲的雜種種到田里也是雄性敗育的,也就是說(shuō),,可以保持雄性不育系的不育的特點(diǎn),我們把這批水稻叫做保持系,。 可以說(shuō),,保持系的選育是完成水稻三系(保持系、恢復(fù)系和不育系)配套中最難也是最關(guān)鍵的一環(huán)了,,因?yàn)樗帽WC下一代的雄性不育程度非常高,,幾乎將近99%才能保證我們培育雜種一代純度高。 以上水稻育種歷程就是我們說(shuō)的“三系法”的水稻雜交技術(shù),,光是這些理論的梳理就讓人夠頭疼的了,,更別說(shuō)我們的水稻科研工作者在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外水稻育種一片空白的景況下摸著石頭過(guò)河,,不知走了多少冤枉路,也不知經(jīng)歷了多少失敗,,在我們看起來(lái)好像很簡(jiǎn)單直白,,其實(shí)他們都不知道試錯(cuò)多少回,才能把這些東西交到我們手上,。 說(shuō)完了這些理論,,那我們雜交水稻研究的真實(shí)歷程是怎樣的呢? 上面已經(jīng)說(shuō)到19世紀(jì)20年代美國(guó)人發(fā)現(xiàn)水稻雄性不育現(xiàn)象,。 1963年美國(guó)人Henry Beachell實(shí)現(xiàn)首次成功的水稻雜交,,他的工作是在印度尼西亞完成的,使得印度尼西亞的水稻產(chǎn)量十年(1972-1982)翻了一番,。 1968年日本科學(xué)家新城長(zhǎng)友找到野生不育株,,首次實(shí)現(xiàn)基于“三系法”的水稻雜交技術(shù),但是他的方案存在著巨大的缺陷,,無(wú)法實(shí)現(xiàn)雜交水稻的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,。 雖然經(jīng)過(guò)前人不懈的努力,但是他們都沒(méi)能實(shí)現(xiàn)水稻真正的產(chǎn)業(yè)化,,而這項(xiàng)偉大的工作,,是由我們國(guó)家的許多水稻育種工作者完成的,其中包括早期開拓者管相恒,、趙連芳,、黃耀祥、李貞生等偉大的水稻科研工作者,,還有產(chǎn)業(yè)化功臣李必湖,、石明松、羅孝和以及我們眾所周知的袁隆平老先生,。 1970年11月,,袁隆平的主要助手之一的李必湖在三亞偶然發(fā)現(xiàn)一株野生稻雄性不育株,大家可以想象一下他們當(dāng)時(shí)得多么激動(dòng),。其實(shí)更讓我感動(dòng)的是他把這寶貴的野生不育株材料分送給13個(gè)省市的科研人員進(jìn)行研究,,全國(guó)進(jìn)行攻關(guān),,在我們現(xiàn)在?看來(lái)是不可思議的,,?因?yàn)檫@么寶貴的材料,自己偷偷研究成功,,再全面推廣,,得到的財(cái)富和地位是無(wú)法想象的。但是他們卻沒(méi)有那么做,,而是好東西大家一起分享,,因此我們才能集全國(guó)的財(cái)力和智慧,,迅速完成水稻的三系配套。 1973年,,我國(guó)成為了世界上第一個(gè)在水稻生產(chǎn)上利用雜種優(yōu)勢(shì)的國(guó)家,,秈型雜交水稻可以穩(wěn)定增產(chǎn)30%,一舉解決了我們國(guó)家糧食不夠的問(wèn)題,。 |
|