雜交水稻：一粒種子貢獻(xiàn)大

朱英國(guó)+李陽(yáng)生

雜交水稻技術(shù)發(fā)明是中國(guó)現(xiàn)代科技史上的重大事件。我國(guó)水稻雜交的優(yōu)勢(shì)利用一直處在世界領(lǐng)先地位。20世紀(jì)70年代初，以袁隆平為首的研究團(tuán)隊(duì)成功培育出三系雜交水稻，并于1976年大面積應(yīng)用于生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用的重大突破。在實(shí)現(xiàn)三系配套后，朱英國(guó)院士與袁隆平院士等水稻育種專(zhuān)家相互支持、協(xié)作攻關(guān)，經(jīng)40多年艱苦跋涉，攻克了紅蓮、馬協(xié)、兩系雜交稻的一系列科學(xué)問(wèn)題，終使科研成果從實(shí)驗(yàn)室走向農(nóng)田，并在國(guó)內(nèi)外廣泛推廣應(yīng)用。雜交水稻的廣泛應(yīng)用大幅度提高了水稻產(chǎn)量，比常規(guī)優(yōu)良品種增產(chǎn)約20%，已在我國(guó)累計(jì)推廣60多億畝，增產(chǎn)稻谷6000多億公斤，每年增產(chǎn)的糧食可多養(yǎng)活7000多萬(wàn)人口，為解決我國(guó)糧食自給難題做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，還將成為國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略重要的農(nóng)業(yè)輸出技術(shù)之一，走向世界，造福人類(lèi)。

雜交水稻為我國(guó)和世界糧食安全做出巨大貢獻(xiàn)

民以食為天。水稻是我國(guó)最重要的口糧作物，我國(guó)60%以上人口以稻米為主食。穩(wěn)步提高水稻生產(chǎn)能力，滿(mǎn)足人口增加和人民生活水平提高對(duì)糧食消費(fèi)的剛性需求，是關(guān)系我國(guó)國(guó)家自立、社會(huì)穩(wěn)定、人民健康和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全局性重大戰(zhàn)略問(wèn)題。2013年習(xí)近平總書(shū)記在視察武漢大學(xué)雜交水稻育種基地時(shí)指出“糧食安全要靠自己”?！鞍扬埻肜卫味嗽谧约菏稚稀笔俏覈?guó)長(zhǎng)期堅(jiān)持的基本方針。

雜交水稻是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、享譽(yù)世界的一項(xiàng)重大發(fā)明，被世界稱(chēng)之為“東方魔稻”、中華民族的“第五大發(fā)明”。作為三系雜交稻獨(dú)特的類(lèi)型，與野敗型雜交稻存在明顯不同的紅蓮型雜交水稻，經(jīng)朱英國(guó)院士團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期努力和系統(tǒng)研究，形成了基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)化緊密結(jié)合的創(chuàng)新研究模式。紅蓮型雜交稻已大面積應(yīng)用于生產(chǎn)，其顯著特點(diǎn)是：產(chǎn)量高，米質(zhì)優(yōu)，產(chǎn)業(yè)化成本低，適應(yīng)性廣，綜合抗性強(qiáng)，耐高溫，氮肥利用效率高，兼有雜交稻和常規(guī)稻的優(yōu)點(diǎn)，代表雜交水稻發(fā)展的新方向，有利于推動(dòng)水稻產(chǎn)業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型和雜交水稻可持續(xù)發(fā)展。

在三系雜交稻育種技術(shù)不斷完善之際，湖北光敏雄性核不育水稻的發(fā)現(xiàn)又為更高產(chǎn)、更簡(jiǎn)便的兩系雜交稻的發(fā)展創(chuàng)造了條件。在國(guó)家強(qiáng)有力的支持下，經(jīng)全國(guó)科技工作者近20年的協(xié)作攻關(guān)，兩系法雜交稻實(shí)現(xiàn)了從科學(xué)設(shè)想到大面積推廣應(yīng)用的跨越式發(fā)展。兩系法雜交稻成為理想株型塑造與強(qiáng)雜種優(yōu)勢(shì)利用的主要載體，由此實(shí)現(xiàn)了超級(jí)雜交稻畝產(chǎn)700公斤、800公斤、900公斤和1000公斤的連續(xù)跨越。在雜交水稻發(fā)展過(guò)程中，雜交水稻科研群體形成了“雜交水稻”精神，將激勵(lì)我國(guó)科技界不斷創(chuàng)新、勇攀高峰。

雜交水稻也被世界糧農(nóng)組織列為解決世界上糧食短缺國(guó)家的首選技術(shù)。亞洲國(guó)家，如印度、越南、菲律賓、孟加拉國(guó)、巴基斯坦等國(guó)已經(jīng)大面積種植中國(guó)雜交水稻。2012年中國(guó)的雜交稻在印度、越南、菲律賓、印度尼西亞、孟加拉國(guó)、巴基斯坦、美國(guó)等國(guó)推廣面積達(dá)到7800萬(wàn)畝，平均畝產(chǎn)比當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種提高150公斤左右。近幾年，中國(guó)雜交水稻在非洲的幾內(nèi)亞、馬里、贊比亞、塞拉利昂、馬達(dá)加斯加、利比亞、尼日利亞等國(guó)試種，增產(chǎn)效果顯著，推廣應(yīng)用潛力巨大。雜交水稻走向世界，不僅為解決世界糧食短缺發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，也擴(kuò)大了中國(guó)在世界的影響力，改善了中國(guó)與世界各國(guó)的關(guān)系，發(fā)揮中國(guó)科技外交的作用。

雜交水稻研究與發(fā)展中面臨的問(wèn)題

在全球經(jīng)濟(jì)一體化、我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的新形勢(shì)下，我國(guó)農(nóng)村社會(huì)和經(jīng)濟(jì)格局發(fā)生劇烈變化，農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移到城市，從事水稻生產(chǎn)的勞動(dòng)力數(shù)量和質(zhì)量急劇下滑，水稻生產(chǎn)的環(huán)境和條件出現(xiàn)了一些前所未見(jiàn)的嚴(yán)峻形勢(shì)，雜交水稻發(fā)展面臨著許多重大挑戰(zhàn)：

第一，非生物和生物逆境脅迫影響雜交水稻的發(fā)展。由于全球氣候變化，極端氣候現(xiàn)象出現(xiàn)頻率增加，高溫、干旱、低溫、澇漬等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，如2014年8月初長(zhǎng)江中下游持續(xù)陰雨低溫天氣，兩系雜交稻制種基地鹽城等地區(qū)出現(xiàn)23℃以下低溫，兩系雜交稻制種正處于母本育性轉(zhuǎn)換敏感期，持續(xù)低溫不僅造成了兩系不育系育性轉(zhuǎn)換，嚴(yán)重影響兩系雜交稻的種子質(zhì)量，而且還誘發(fā)大面積發(fā)生稻瘟病、稻曲病，導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。

第二，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式變化急需雜交水稻的發(fā)展。傳統(tǒng)水稻種植方式已不能適應(yīng)新形勢(shì)變化，取而代之將是水稻輕簡(jiǎn)化栽培和機(jī)械化。輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)包括免耕、直播、拋秧等較常規(guī)水稻生產(chǎn)節(jié)省工序的生產(chǎn)方式;水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化包括水稻育秧、稻田耕整、移栽、田間管理、收獲、風(fēng)曬、儲(chǔ)藏機(jī)械化。目前，雜交水稻制種自播種至收獲完全靠人工操作，工序繁雜，致使成本居高不下，種子價(jià)格和種子質(zhì)量已嚴(yán)重影響雜交水稻的種植面積。因此，選育能機(jī)械化制種，生產(chǎn)又適應(yīng)機(jī)械化、輕簡(jiǎn)化栽培的雜交稻新品種是順應(yīng)水稻生產(chǎn)方式變化急需解決的問(wèn)題。

第三，種業(yè)安全鞭策雜交水稻的發(fā)展。我國(guó)雜交水稻研究與推廣在世界一直處于領(lǐng)先地位，但與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，雜交水稻產(chǎn)業(yè)集約化和機(jī)械化程度并不高，雜交水稻種業(yè)發(fā)展仍處于初級(jí)階段，商業(yè)化科研體制機(jī)制尚未建立，科研與生產(chǎn)脫節(jié)，育種方法、技術(shù)和模式落后。隨著全球化進(jìn)程加快、種業(yè)市場(chǎng)開(kāi)放程度加大，國(guó)外種子壟斷企業(yè)將介入我國(guó)水稻種子市場(chǎng)，它們將憑借人才、技術(shù)、資金、組織、經(jīng)營(yíng)和管理上的優(yōu)勢(shì)，不斷蠶食中國(guó)農(nóng)作物種業(yè)市場(chǎng)。如果我國(guó)主要農(nóng)作物種業(yè)受制于人，糧食生產(chǎn)安全將無(wú)從談起。

第四，雜交水稻精神呼喚農(nóng)業(yè)科研體制的改革。我國(guó)的雜交水稻研究和利用一直保持著雜交水稻育種研究領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。然而，現(xiàn)有農(nóng)業(yè)科研體制存在的問(wèn)題也表現(xiàn)在雜交水稻研究中。雜交水稻育種研究主要集中在大學(xué)、各級(jí)行政管轄的科研機(jī)構(gòu)?？蒲袡C(jī)構(gòu)中以小作坊式的課題組為單位，各自為戰(zhàn);由于課題組的研究力量、種質(zhì)資源、條件體系十分有限，一般做些低水平重復(fù)研究，缺乏協(xié)作和資源共享，面對(duì)雜交水稻的重大科學(xué)技術(shù)問(wèn)題往往束手無(wú)策。

第五，基礎(chǔ)研究薄弱制約雜交水稻的發(fā)展。目前我國(guó)水稻育種主流技術(shù)仍采用傳統(tǒng)的基于表型選擇的經(jīng)驗(yàn)式育種，效率低且準(zhǔn)確性差，很難將病蟲(chóng)害抗性、不良環(huán)境適應(yīng)性與高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)結(jié)合起來(lái)，難以育成理想的水稻恢復(fù)系、不育系和突破性的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、廣適高效、綠色生態(tài)的雜交水稻新品種?，F(xiàn)階段雜交水稻品種還不能很好適應(yīng)機(jī)械化制種和水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化操作，生產(chǎn)效率有待提高，難以滿(mǎn)足未來(lái)水稻生產(chǎn)方式的需求。

開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新，全面提升雜交水稻的產(chǎn)業(yè)

雜交水稻發(fā)展處于從量變到質(zhì)變的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，雜交水稻發(fā)展所面臨的重大科學(xué)問(wèn)題以及其他制約因素是任何一家單位都無(wú)法單獨(dú)解決的。必須協(xié)同創(chuàng)新，組建“雜交水稻協(xié)同創(chuàng)新中心”，構(gòu)建適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求的雜交水稻育種體系，實(shí)現(xiàn)雜交水稻種子產(chǎn)業(yè)和糧食生產(chǎn)的再次飛躍。2012年初，由武漢大學(xué)朱英國(guó)院士提議并組織長(zhǎng)江流域的武漢大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、雜交水稻國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)水稻研究所等單位，以及國(guó)內(nèi)外知名的雜交水稻專(zhuān)家共同成立雜交水稻協(xié)同創(chuàng)新中心，并得到了大北農(nóng)科技集團(tuán)股份有限公司和袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司的積極響應(yīng)和全力支持。

協(xié)同創(chuàng)新中心的發(fā)展目標(biāo)體現(xiàn)在三方面：一是構(gòu)建新的雜交水稻種業(yè)科技創(chuàng)新體系。組建以院士為學(xué)術(shù)帶頭人、千人計(jì)劃和特聘教授為骨干的國(guó)際一流雜交水稻創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，多元投入構(gòu)建條件一流、運(yùn)行高效的雜交水稻創(chuàng)新研究平臺(tái)。二是產(chǎn)生一批原創(chuàng)性、標(biāo)志性重大成果。在基因鑒定、種質(zhì)創(chuàng)新、品種設(shè)計(jì)與選育、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)上實(shí)現(xiàn)重大突破;加快選育一批優(yōu)質(zhì)、抗性強(qiáng)、適應(yīng)不同生態(tài)環(huán)境、適應(yīng)機(jī)械化制種，能輕簡(jiǎn)化、機(jī)械化栽培的高產(chǎn)高效雜交水稻新品種，形成配套栽培與植保技術(shù)規(guī)程，實(shí)現(xiàn)新一輪品種的更新?lián)Q代。三是構(gòu)建適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)村發(fā)展的雜交水稻產(chǎn)業(yè)新體系。形成政府部門(mén)引導(dǎo)，企業(yè)具體承擔(dān)、重點(diǎn)農(nóng)戶(hù)為骨干，以點(diǎn)帶面的雜交水稻新種子和新技術(shù)示范推廣模式，促進(jìn)雜交水稻種子產(chǎn)業(yè)和水稻生產(chǎn)的集約化和機(jī)械化。

（作者分別為中國(guó)工程院院士、武漢大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士、教授）endprint