南繁故事

位于三亞寧遠河岸邊的南濱農場及周邊的大片耕地。圖片|新京報

雜交水稻之父袁隆平老人生前最常忙碌的地方之一，叫“南繁基地”，正如中國大多數(shù)追尋作物種子的人，最終也總會在“南繁基地”相遇，在這個每年有“兩個夏天”的地方，播種、耕耘、收獲……

初春，走進三亞水稻國家公園南繁水稻科研基地，這里正進行眾多水稻新品種的展示和試驗;在崖州區(qū)壩頭南繁公共試驗基地，熱帶水稻和熱帶大豆即將進入采收期……和春天一樣，希望也如期而至。2021年10月26日，這里傳出一則喜訊：雙季稻畝產(chǎn)突破3000斤，實現(xiàn)了“雜交水稻之父”袁隆平的夙愿。

三亞，南繁良種種天下

從1970年在三亞發(fā)現(xiàn)一株花粉敗育野生稻，到超級稻大面積示范畝產(chǎn)屢破紀錄，雜交育種的成功，一半功勞歸于南繁。

實際上，海南島是全國育種科學家最密集的地方。他們在海南南部進行種子繁育的工作，被稱為“南繁”，他們的試驗田，則稱為“南繁基地”?！澳戏被亍辈⒉皇且粔K固定的地方，也不是一個機構的名字，而是全國500多家科研機構在海南各個試驗田的統(tǒng)稱。有人說那里是“育種天堂”，也有人說那里是“種業(yè)硅谷”，來自全國各地的育種科學家們，每年冬天聚集在海南，種下他們精心找到的種子，有等待，有煎熬，更有來自土地的饋贈。

得益于得天獨厚的熱帶農業(yè)資源，讓三亞具有發(fā)展南繁育種無可比擬的優(yōu)勢，從1956年第一批科研人員南下育種至今，三亞南繁基地已成為中國農業(yè)科技和國家種業(yè)的“硅谷”，每年數(shù)千名科研工作者在此辛勤耕耘，也吸引了非洲、東南亞、南美洲等地區(qū)的科學家前來選育品種。

當虎年春節(jié)的鐘聲敲響時，崖州區(qū)河南省鶴壁市農科院南繁基地里，86歲的玉米育種專家程相文正在玉米地里套袋、授粉。從1964年12月孤身到海南從事南繁育種工作以來，程相文從事玉米新品種選育和高產(chǎn)栽培技術研究已有58年，他選育、栽培的玉米新品種中有14個通過國家和省級審定，榮獲科技成果獎49項（國家省部級10項），其中“玉米單交種浚單20選育及配套技術研究與應用”項目榮獲2011年國家科技進步獎一等獎。

南繁育種的開創(chuàng)應用，能縮短農作物三分之一至三分之二的育種周期。20世紀50年代以來，已有累計60萬人到海南開展科研育種，為“中國飯碗”筑牢堅實底座。南繁熱土，孕育良種。據(jù)統(tǒng)計，在全國已經(jīng)育成的農作物新品種中，70%以上經(jīng)過南繁基地的培育。60多年來，三亞每年吸引著數(shù)以千計的南繁科研工作者前來開展育種、制種等農業(yè)科研工作，屢屢創(chuàng)下世界水稻單產(chǎn)最高紀錄，一顆顆希望的種子走出國門、走向世界。

遷徙，候鳥一樣的育種者

袁隆平生前講過的“禾下乘涼夢”，已被國人所熟悉，那個夢的本質，就是水稻高產(chǎn)夢。實際上，在南繁，育種人與他們的每一粒種子，都有自己的夢想。

時間回到2021年5月18日，三亞南濱農場，中國農科院作物科學研究所的院子里，搭著幾排架子，架子上曬著剛收獲的玉米、大豆，外面還罩著一層黑色的紗網(wǎng)，這層網(wǎng)不是為了防鳥，而是防止過強的紫外線曬傷種子，影響種子的發(fā)芽率。

中午12點左右，剛剛吃完午飯的谷勇哲，在院子里查看種子的晾曬情況，他戴著眼鏡，皮膚黝黑，神情有些疲憊。幾天前，他剛從遙遠的呼倫貝爾回來，那里的冬天剛剛結束，正是大豆播種的時候，在那里種完了大豆，他又回到三亞，在這里收獲最后一茬大豆。

谷勇哲是中國農科院作物科學研究所大豆基因資源研究組的一員，主要負責大豆種質資源保護工作。2017年博士畢業(yè)后，就加入了這個團隊，每年在東北、海南、北京三地定期“遷徙”，春天在東北種大豆，夏天在北京做研究，冬天到海南進行“南繁”。

每年10月份，三亞的試驗田就啟動滅草整地，到11月上旬，谷勇哲會和他的老師、同事們一起來到三亞，開始種植大豆。與育種單位不同的是，他們的種子不止來源于一個地區(qū)，而是來自我國各個省份的品種、地方品種以及國外引進的種質，都是小包的，每包一份，全靠人工點播，每一份都要做好標記，以方便觀察和記錄不同種子的生長情況。

次年2月份，播種的大豆就能收獲，長成的種子，經(jīng)過篩選將保存至國家種質庫，用于向國內科研單位和企業(yè)提供支撐育種和基礎研究。

從東北到海南，從海南到北京，谷勇哲和他的種子，像候鳥一樣，隨著氣候變化而遷徙，尋找更適合播種的地方。由于每年春節(jié)前后正是收獲調查的季節(jié)，4年來，除了去年因為疫情影響，剩下的春節(jié)他都是在三亞過的。

位于南繁基地的野生稻田。圖片| 新京報

加代，種子家族的擴張

對于袁隆平、谷勇哲這樣的研究者來說，海南南端的三亞、樂東、陵水等地，是得天獨厚的育種基地，地處熱帶，常年高溫，在別處只能種一季到兩季的作物，這里能種兩到三季。

從上世紀五六十年代開始，科學家們就在這里進行育種，袁隆平則是1970年就來到了南繁，尤其是冬天，海南島肯定是全國育種科學家最密集的地方。南繁基地的重要功能之一，就是育種的“加代”?！凹哟笔且粋€學術詞匯，意思是在育種過程中，增加種子繁衍的世代，簡單解釋，就是一年之中，讓種子多繁衍一代。

“作物育種是一個復雜的過程，不管是傳統(tǒng)的雜交育種，還是現(xiàn)在利用生物技術進行育種，都需要多代的繁殖、選育，才能最終育成一個新的品種?！敝袊r業(yè)科學院國家南繁研究院副院長谷曉峰解釋，“一個品種，可能需要六七代甚至更多代才能育成，由于作物本身的特性，需要時間去成長和繁衍，比如水稻，在北方一年一般只能種一代，冬天是不能生長的，但在南繁基地可以，這里的冬天氣溫很高，適合水稻種植，所以到了冬天，育種的科研人員，就會來到這里，再種一代，相當于每年增加了一代，這就是加代?！?/p>

加代不僅適用于育種，也適用于野生種質資源的擴繁。就在南營農場附近，記者見到了一塊種著野生水稻的稻田。稻田中的稻子長得有些凌亂，沒有普通稻田那么整齊，稻穗也普遍比較小，上面套著防鳥的紗網(wǎng)。

這片稻田是中國農科院作物科學研究所楊慶文團隊的，從上世紀90年代開始，他就一直在從事野生稻的搜集、保護和利用工作，也是在那個時候，開始了他的“南繁生涯”。

“每一個做水稻種質資源或育種的科學家，最開始工作，都是從南繁開始的?！睏顟c文研究員說。他告訴記者，我國現(xiàn)在保存著2萬份以上的野生稻資源，在廣西和廣東還有兩個活體保存的野生稻種質資源圃，三亞的南繁基地，則主要是用來擴繁和研究。

在科研中，那些或許不具備經(jīng)濟價值，但卻擁有珍貴基因的作物，則被稱為“種質資源”，也就是攜帶生物遺傳信息、且具有實際或潛在利用價值的載體，包括種子、花粉、芽等多種形態(tài)。

擴繁，既是保護也是培育

和普遍種植的栽培品種相比，種在南繁基地的野生稻，表現(xiàn)并不好，這也是野生資源的普遍現(xiàn)象，但并不意味著它們不珍貴。

“和育成的栽培稻相比，野生稻的農藝性狀，普遍具有產(chǎn)量低、落粒性強、有芒等缺點，但它們是栽培稻的祖先，因長期在自然界中生存繁衍，經(jīng)歷過各種自然災害，最終能夠生存下來，必然有各自的優(yōu)點，攜帶著優(yōu)良的基因，如抗病、抗蟲、耐澇等?？茖W家們通過雜交等育種技術，利用這些基因，培育成更好的品種。大家都知道的袁隆平院士，最初就是從發(fā)現(xiàn)的一株雄性不育野生稻，開啟了雜交水稻的大門，為解決中國人吃飯問題，作出了重大的貢獻”。

生物的多樣性，是生物繁衍、壯大和進化的基礎。在科研中，那些或許不具備經(jīng)濟價值，但卻擁有珍貴基因的作物，則被稱為“種質資源”，也就是攜帶生物遺傳信息且具有實際或潛在利用價值的載體，包括種子、花粉、芽等多種形態(tài)。

在三亞，還有一個我國最大的棉花種質圃，和水稻、小麥等作物不同，三亞炎熱的氣候，恰好適合棉花這種起源于熱帶、亞熱帶的作物。種質圃由中國農科院棉花所負責，這里的負責人劉記告訴記者，這個種質圃中，保存著700多種活體的野生棉花，其中絕大部分是國外引進的。引進的時間最早則從上世紀五六十年代開始，延續(xù)了半個多世紀。

“野生棉形態(tài)非常多，每一種都有自己的特點，”劉記告訴記者，“有的花非常艷麗，這是為了吸引昆蟲為它傳粉，有的葉片上有茸毛，害蟲就無法在上面產(chǎn)卵，還有紫色葉片的，這是一種害蟲討厭的顏色。有一些花和棉桃同時存在，這是因為，棉花本身是無限生長的，只是在北方無法越冬，所以只能種一季，而在南繁基地，常年的高溫，使得它可以一直生長，不斷地開花、結桃、吐絮?！?/p>

在這個野生棉花種質圃中，還有一種著名的野生棉花，叫作瑟伯氏棉。這種野生棉花，本身的經(jīng)濟價值并不高，幾乎沒有纖維。但在我國棉花育種中，卻發(fā)揮過至關重要的作用。在南繁有一句話，“一個品種可以改變一個產(chǎn)業(yè)”，這句話在棉花上體現(xiàn)得尤其明顯。

谷勇哲正在查看晾曬的大豆種子。圖片| 新京報

從1956 年第一批科研人員南下育種至今，三亞南繁基地已成為中國農業(yè)科技和國家種業(yè)的“硅谷”，每年數(shù)千名科研工作者在此辛勤耕耘，也吸引了非洲、東南亞、南美洲等地區(qū)的科學家前來選育品種。

從事棉花育種近20年的中國農業(yè)科學院生物技術研究所研究員孫國清說：“上世紀80年代，石家莊市農林科學研究院和中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所的科學家們，把瑟伯氏棉、海島棉、陸地棉進行遠緣雜交，經(jīng)過20個世代的南繁北育，最終育成兼具多種優(yōu)點的棉花新品種石遠321，這種新品種具有高產(chǎn)、纖維優(yōu)質、抗病性能好等多種特點，是1982年到2000年整整19年間，國家黃河流域棉花品種區(qū)域試驗中霜前皮棉增產(chǎn)幅度最大的一個品種，全國累計推廣種植面積多達1397萬畝?！?/p>

這還不是所有的成績。上世紀90年代初，棉花最主要的害蟲棉鈴蟲，在我國大規(guī)模暴發(fā)，棉鈴蟲會傷害棉桃，致使棉花絕產(chǎn)，歷史數(shù)據(jù)顯示，過去棉鈴蟲每年造成的損失在100億元以上。

棉鈴蟲蔓延，而國內缺乏抗蟲性能優(yōu)秀的品種種質資源，美國的抗蟲棉乘機進入中國市場，尤其在河北地區(qū)，美國的抗蟲棉種子，一度占據(jù)90%以上的市場。研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的、中國自己的抗蟲棉，成為當時應對棉鈴蟲暴發(fā)、穩(wěn)定我國棉花產(chǎn)業(yè)的唯一途徑。

孫國清的老師郭三堆，正是這場攻堅戰(zhàn)的主要負責人之一，21世紀初，剛剛參加工作的孫國清，跟隨自己的導師郭三堆來到南繁基地，進行棉花育種工作，從傳統(tǒng)的雜交育種，到現(xiàn)在的生物技術育種，他經(jīng)歷了棉花育種技術20年的變遷和進化之路，也見證了許多珍貴種子的誕生。

孫國清告訴記者，抗蟲基因的第一次合成，就用了一年零八個月的時間，此后，郭三堆和他的團隊，又完成了更優(yōu)秀的雙價抗蟲基因的創(chuàng)制，使得抗蟲棉品種的性能進一步提高。

不久之后，具有我國自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)雙價轉基因抗蟲棉“SGK321”通過品種審定，此后迅速推廣。徹底改變了國外抗蟲棉占據(jù)市場的問題，“到現(xiàn)在，我國種植的棉花品種，基本上全部是自己育成的?！睂O國清說。

南繁，既是過去也是未來

5月18日下午4點多，熱氣稍退，谷勇哲再次來到他們的大豆地里，這片大豆是今年種植的第二季。第一季主要是種質資源擴繁和研究用，種植了兩萬多份資源，針對部分種子量較低的資源又進行了第二季繁殖，共有2500余份。

試驗田的部分大豆已經(jīng)收獲了，地里空出了很多塊空地。第二季擴繁的種質資源中形態(tài)各有不同，有的莖葉已經(jīng)完全枯黃，可以收獲了，有的才剛剛開始結莢，葉片碧綠。谷勇哲告訴記者，這些大豆的收獲期，要持續(xù)一個月以上，而他們這些種植者，期望掌握每一份資源，甚至每一株大豆的生長特點。

“整個種植期中，要一直觀察、鑒定、檢測?！惫扔抡苷f，“調查的目的主要包括兩個方面，一方面是通過調查花色、葉形和茸毛色等基本農藝性狀，判斷種質的純度，因為在繁殖過程中材料數(shù)量比較多，要避免混雜現(xiàn)象;另一個方面是調查株高、分枝數(shù)、莢數(shù)等重要的產(chǎn)量相關性狀，可以篩選適應性好的資源，作為遺傳育種的親本?！?p>

三亞南繁育種基地的棉田。圖片| 新華社

谷勇哲向記者介紹了一些簡單的性狀，比如成熟的果莢有黑色、褐色、黃褐色之分，“哪怕是記錄這些簡單的顏色性狀也很有幫助，比如育種家用資源做雜交時，由于大豆的花是閉合的，是自交系作物，人工雜交首先要去雄，然后用另外一個品種去授粉，但授粉未必成功，這在當時很難看出來。兩種形態(tài)不同的大豆，雜交后的種子，種出來的大豆會出現(xiàn)分化。這時就可以通過花色、莢色等性狀進行判斷是否雜交成功。假如用黑色果莢和褐色雜交，后代就會既有黑色又有棕色，如果是單一顏色，說明上一代授粉沒有成功，這樣的就不能要了?！?/p>

高溫下的工作，常常會持續(xù)幾個月到半年，等到南繁結束，接著還要轉赴另外的地方，繼續(xù)這一流程。孫國清在這里工作了近20年，每年都在這里工作幾個月，但至今仍難適應這里潮濕而炎熱的環(huán)境。

然而，他們的工作又讓他們無法放棄這里，種業(yè)是農業(yè)的芯片，也是保障糧食安全的基礎，他們的每一點收獲，可能都關系到14億人的飯碗問題。

以大豆為例，大豆是我國進口數(shù)量最大的作物，我國是大豆的起源國，種質資源非常豐富，但育種水平，比起美國仍有差距。美國獲得了中國的種質資源，育成更好的品種，反過來又賣給中國。

地里很多大豆的葉片上，都有標注的記號，谷勇哲告訴記者，這是采樣鑒定的標記，科研人員會定期采集植株的組織，送到實驗室進行鑒定和分析。

在過去，采集的樣品要送到北京的實驗室里才能做，但隨著基地的發(fā)展，當?shù)貙嶒炇乙呀?jīng)建立起來，很多實驗可以在當?shù)刈?。這也意味著，更多的育種工作者將在海南匯集。對他們來說，這里就像一個讓種子擴展升級的地方，天南海北的人們來到這里，只是為了讓自己的種子變得更多、更好，然后帶著它們，重新出發(fā)，在更廣闊的地方生根發(fā)芽，為世間帶來勃勃生機。

◎ 來源|綜合新京報、三亞傳媒融媒體