1992年4月30日,袁隆平先生应中华全国总工会邀请,作为8位全国劳动模范组成的进京报告团成员之一,在人民大会堂举行的报告会上,发表了题为《杂交水稻在探索中开拓前进》的长篇演讲。
袁隆平在演讲中说:
杂交水稻是一道世界级科研难题,属高新科技研究领域。我与杂交水稻研究结下了不解之缘,正式研究始于1964年,至今已有28个春秋了。在漫长的科研道路上,我经历过“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的忧愁与欢乐,饱尝了“失败、成功、再失败、再成功”的苦辣酸甜!在党的坚强领导下,我和同行、战友坚持不断探索,克服了种种难以预料的困难,攻克了一道又一道难关,使这道难题首先被中国人攻破,杂交水稻首先在中国获得成功,并逐步走向世界,走出了一条前人没有走过的路,为炎黄子孙争了气,为粮食产量上新台阶出了力!功劳归于党,归于优越的社会主义制度,归于伟大的人民。这里凝结了杂交水稻科研战线广大科技工作者锲而不舍、坚韧不拔的探索精神!
选定“杂交水稻”课题
1953年,我23岁,从西南农学院农学系毕业,被分配到偏僻的湖南省安江农业技术学校任遗传育种教师。在50年代政治一边倒的大气候条件下,农业科学方面盛行前苏联的米丘林、李森科学说,我曾经也是这一学说的虔诚信徒,按照这种学说,边教学,边进行育种试验。
开始,我选择红薯(北方称地瓜)进行无性杂交,把月光花嫁接在红薯苗上。嫁接苗很快成活了,发了芽。但要使它结子,还必须进行短日照处理。当时农校的试验条件很差,我只好把自己的被单拆下来,涂上墨汁,进行遮光处理。“功夫不负有心人”,我嫁接的月光花红薯“无性杂种”茁壮成长,地下长出了红薯王,最大的一窝有13.5公斤重,地上也结了种子。我寄希望于这批“无性杂种”能传宗接代。第二年,我将种子适时播种。可是,长出来的仍然是月光花,地下不再见红薯王的奇迹了。那些年,我还同时做了多种作物的无性杂交试验,如把西瓜嫁接在南瓜上,把西红柿嫁接在马铃薯上,都有一些成绩。人们对这些实验成果,大加赞赏,记者也争相报道。60年代初还邀请我参加全国农民育种家现场会。
正当别人赞扬我的时候,我却对自己的“无性杂交”研究课题产生了怀疑。心想:搞了多年的这些试验,尽管当年也结出一些奇花异果,但从遗传学角度考察,却没有丝毫意义。因为这些变异,不能遗传给后代。年复一年的重复试验,却始终跳不出无性杂交、嫁接培养、环境影响的狭小圈子。但是,通过多年的探索,却使我认识上产生了飞跃,对李森科学说中的某些观点产生了怀疑,而且果断地抛弃了无性杂交试验,大胆地探索新的路子。
从多年的探索中我体会到:选题正确与否是科研中的首要问题。要想选题正确,必须跟踪世界最新科技成果。
1960年,我从《参考消息》上看到一条新闻:英、美遗传学家克里克和华特来根据孟德尔、摩尔根学说,已研究出遗传物质的分子结构模型,使遗传学研究进入了分子水平,从而获得了诺贝尔奖。这条新闻对我震动很大。我带着“遗传性状的物质基础到底是什么”、带着自己创造的“无性杂种”为什么不能遗传等现实问题,开始从理论到实践的结合上,深入研究当今世界上各种遗传学说,既研究前苏联的米丘林、李森科,又研究欧美的孟德尔、摩尔根,还研究达尔文、魏斯迈,从比较中求真理,在实践中去检验,决心走自己的路。
不久,我又从一些学报上知道,遗传学不仅在理论上取得重大突破,在生产应用领域也取得明显效果,例如杂交高粱、杂交玉米、无籽西瓜等已广泛应用于国内外生产。这些活生生的事实使我认识到:孟德尔、摩尔根是近代遗传学的奠基者。美国遗传学家摩尔根着力研究的、由基因组成的染色体,已被科学实验和生产实践证明:的的确确是生物遗传性状传递的物质基础。染色体的变化规律,对作物育种有着非常重要的指导意义。这些遗传学中重大的理论和实践问题,恰好是米丘林、李森科遗传学说中没有解决的疑难问题,却被孟德尔、摩尔根遗传学圆满地解决了。这正是科学发展的必然结果。到这时,我也由米丘林、李森科学说的虔诚信徒,完全转变成为孟德尔、摩尔根遗传学说的忠实宣传者和自觉实践者了。
1960年7月,我在常规早稻品种中发现了一株“鹤立鸡群”的水稻。这株水稻株型奇特优异,穗大粒多。我仔细数了数穗数和粒数,足有10余穗,每穗有壮谷170粒左右,比其他稻穗显得与众不同,格外显眼。我想这株水稻,也许可以成为好的育种材料吧!第二年春天,我把它播在试验田里。满以为它们会成为有希望的一代。但事与愿违。不久,秧苗发绿了,长高了,但参差不齐,高的高,矮的矮,禾苗怀胎、抽穗、扬花、灌浆了,但成熟很不一致,迟的迟,早的早,而且没有哪一蔸的性状超过了它们的前代。这正是遗传学上讲的分离现象。这时,我猛然醒悟到,“从遗传学的分离规律看,纯种水稻品种它的第二代是不会有分离的。只有杂种第二代才会出现分离现象。”现在,它的第二代既然发生了分离,那么,我去年发现的“鹤立鸡群”的稻株,就可以断定是一株“天然杂交稻”!想到这里,我几乎高兴得跳了起来,又返回田间,再一次来到出现分离的那些水稻植株的试验田里,仔细地进行调查,一一作了记载,反复统计运算,证明完全符合孟德尔的分离规律。我从理论上进一步论证了“鹤立鸡群”稻株是一株地地道道的“天然杂交稻”。这时,我脑海里像翻了锅似的,在琢磨、思考、设计、推敲。既然去年那株“天然杂交稻”的杂种第一代长势这么好,就充分证明了水稻也存在明显的杂种优势现象;既然自然界客观存在“天然杂交稻”,只要我们能探索出其中的规律,就一定能够培育出人工杂交稻来;那么,也就一定能够将这种杂种优势应用到生产上,从而大幅度提高水稻的产量。由此我预见,搞杂交水稻研究,具有光辉的前景!经过多年的探索,在世界最新科技成果的召示下,从1964年起,我义无返顾地选定了杂交水稻这道科研课题。
艰难探索 攻破难关
水稻杂种优势利用能大幅度提高粮食产量,我已经坚信无疑了。但走通这条道路却很艰难。作为遗传育种教师的我,是深深懂得“杂交水稻”科研课题的难度的。因为水稻的杂种优势利用,只有两条路可走。一条是进行人工去雄。而用人工去雄杂交,就得一朵花一朵花地进行,产生的种子数量极为有限,不可能在生产上推广应用。另一条路,就是要培育出“三系”,利用“三系”配套生产杂交种子。所谓“三系”是指杂交水稻的三个品系,一个是雄花不育的“母稻”,即雄性不育系;另外两个是给“母稻”授粉的“父稻”:一个叫保持系,因为它的功能是使不育系既能永远保持雄性不育,又能使不育系传宗接代;一个叫恢复系,因为它的功能是使后代育性恢复正常,能自交结实。这种方法,也是很难办到的。所以国际上曾有专家断言:此路不通!我从中外资料上还了解到:早在1926年,美国人琼斯最早发现水稻有雄性不育现象。正式开展这项研究工作日本最早,始于50年代。相继有美国、菲律宾国际水稻研究所开展了研究。尽管他们实验手段先进,但都因这项研究的技术难度太大,都未能应用于生产。
在高粱与玉米杂种优势利用的启示下,我设想利用水稻的雄性不育系、保持系、恢复系,通过“三系”配套的方法,来代替人工去雄杂交,来生产杂交种子,想探索出一条具有中国特色的高科技发展粮食的道路。
要把“三系”配套的科学设想变为现实,第一步,要在自然界中找到水稻的天然雄性不育株,作为培育“不育系”的起点。这种天然的水稻雄性不育株,我自己不仅没有见过,连中外资料上也未见过报道。
从1964年6月20日这一天开始,我头顶烈日,脚踩污泥,驼背弯腰地在茫茫稻海中寻找那种神奇的“不育稻株”,整整找了13天,一直找到7月4日,什么也没有找到。我切身体验到了寻找天然雄性不育株的艰巨性。但我并没有丧失信心,因为美国人搞的杂交高粱和杂交玉米,都是在自然界中找到天然雄性不育株的。我想高粱、玉米中能找到,水稻中为什么不能找到?外国人能找到,中国人为什么不能找到?到了7月5日这天,是我寻找不育株的第16天,我来到一丘洞庭早籼的稻田里,把全部注意力集中到正在开花和刚开过花的稻穗花药上,突然,目光在一株雄花花药不开裂、性状奇特的植株上停住了。我欣喜若狂,差点叫出声音来:“啊,这不是退化了的雄蕊吗?”16天来,还是第一次见到这样的植株。我马上用布条加以标记,并采集花药放到显微镜下观察检查,进一步证实了这是一株天然雄性不育株。从1964年6月到1965年7月,我前前后后共检查了14000多个稻穗,分别在4个水稻品种中,找到了6株珍贵的天然雄性不育株。成熟时,分别采收自然授粉的第一代雄性不育材料的种子。经过两个春秋的观察试验,使我对水稻雄性不育材料有了较多的感性认识。我把两年来获得的实验数据,进行了分析整理,写出了《水稻的雄性不孕性》的文章,发表在中国科学院出版的《科学通报》杂志上。
研究还刚刚起步,就遇到了“文化大革命”的暴风雨,在当时特定的历史条件下,有左的路线干扰,有人为的毁苗事件,还有在云南元江县南繁时的地震灾害。这些天灾人祸,有时甚至到了“苗毁人亡”的危险境地,但都没有能动摇我誓把杂交稻搞成功的决心。在这里我还得借此机会,特别要感谢当代伯乐、原国家科委九局局长赵石英同志。他与我素不相识,但他尊重科学,尊重知识,酷爱人才。是他及时看到了我在《科学通报》上发表的那篇文章以后,就高瞻远瞩地以国家科委九局的名义,向湖南省科委和安江农校分别发出便函,责成他们支持我从事的这项研究,才巧妙地保护了我和开创的杂交水稻研究事业,使我免遭批斗,才有幸专心致志地在这一科研领域中探索。
在探索的征途中,我感到最艰难的还是技术上的一道道难关,横亘在我的面前。从1964年我发现水稻天然雄性不育株算起,我带领助手李必湖、尹华奇,整整花费了6年时间,先后用了1000多个水稻品种,做了3000多个杂交组合试验,到1970年止,还没有培育出不育株率和不育度都达到100%的不育系来,出现了我原来料想不到的困难。
理论上的压力,持不同学术观点人的冷嘲热讽接踵而来。育种界的权威人士说,“水稻是自花授粉作物,杂交没有优势。”也有的人说,“搞杂交水稻研究,是对遗传学的无知。”还有的人说,“外国人都没有搞成功,你一个中等农校教师的袁隆平还能搞成功?癞蛤蟆想吃天鹅肉!”等等。对于种种议论和讥笑,我并不介意,也无需去回答。我只坚信实践的权威,任何真理都要用实践来检验。摆在我面前的当务之急,是如何攻破“不育系”这第一道难关。
“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”!我国古代伟大思想家屈原的词赋给我很大精神力量。从1964年6月到1970年6月,已经花费了2190个日日夜夜,品种用了1000余个,杂交组合试验做了3000多个,培育不出合格的“不育系”来,就无法继续前进!
这时,我心急如焚!但并不灰心。因为艰难探索正是科学研究的本色。何况是世界级的难题、高新科技的杂交水稻研究,更需要我们科研人员具有勇敢的探索精神、百折不回的坚韧毅力。我冷静而理智地总结了6年来的经验教训:种种试验,代代繁育,像过电影似的,一幕幕在我脑海中翻腾,各种各样的疑问、设想,提出来,肯定,又加以否定!
我认为:“三系”配套的设想是符合科学的,因而是正确的。因此必须坚定信念,刻苦攻关。但为什么第一步就行不通呢?难道是由于试验材料的局限吗?当我提出这个问题时,联想到遗传学中关于杂交亲本亲缘关系远近,对杂交后代影响的有关理论,使我思想豁然开朗。我比较了籼稻不育型种子与籼稻杂交的不良效果,继而又比较了粳稻不育型种子与粳稻杂交,仍然不理想的情况;接着又从籼稻不育型种子与粳稻杂交,效果略有提高的事实中,悟出了一个道理:前两种情况效果差,可能是由于杂交材料亲缘关系太近,就像人类近亲繁殖,生下的后代不太聪明一样;后一种情况好一些,可能是由于杂交材料亲缘关系远一些的缘故吧!回顾6年来所有的试验材料,尽管品种数量过千,但都是栽培稻品种,从地理环境,到生物学特性,其亲缘关系都是比较近的。倘若我再把试验材料的亲缘关系尽量拉大,设想用一种远缘的野生稻与栽培稻进行杂交,效果可能会更好些?于是,我迅速调整了研究方案,提出了用“远缘的野生稻与栽培稻进行杂交”的新设想。
一种新的构想、新的希望,经历了6年艰难的探索之后,才涌现了出来。最后决定:去海南岛寻找野生稻!
1970年秋,我带领助手李必湖、尹华奇,再次来到海南进行杂交稻南繁试验。“机遇宠惠有心人”,新的机遇奇迹般地出现了。1970年11月23日上午,在我们的驻地海南岛崖县南红农场,我的助手李必湖与南红农场技术员冯克珊,共同发现了一株奇异的雄花败育的野生稻,我们给它取名为“野败”。“野败”是一个重要发现。尔后的研究证明,“野败”是一株难能可贵的、不可多得的野生稻与栽培稻的天然杂交种。有人说李必湖等发现“野败”是靠运气。我却认为,这里有一定的偶然性,但必然性往往寓于偶然性之中。一是李必湖是有心人,是专门来寻找野生稻的;二是他们有这方面的专业知识,“世有伯乐,然后有千里马”。当时全国研究杂交水稻时间比较长的,只有李必湖、尹华奇和我。所以像“野败”这样宝贵的材料,一触到我们手里,就能一眼识破。别人即使身在宝山,也不一定识宝。这就是李必湖等发现“野败”的必然性。
“野败”的发现,为杂交稻“三系”配套打开了突破口,突破了多年来停滞不前的徘徊局面,给杂交稻研究带来了新的契机。
“野败”的发现,是我们在科研探索中的一个重要转折。但要把“野败”转育成合标准的“不育系”,还要做大量的试验研究工作。为了尽快地实现“三系”配套,我们毫无保留地无偿地将最新发现的珍贵材料“野败”奉献出来,分送给有关科研单位协作攻关。在大协作的推动下,我和战友们利用“野败”转育出了合格的不育系和保持系,攻克了第一道难关。1973年,在突破“不育系”和“保持系”的基础上,我们又广泛选用长江流域、华南、东南亚、非洲、美洲、欧洲等地的1000多个品种,进行测交筛选,找到100多个具有恢复能力的品种,找到了一批优势强的恢复系。1973年10月,我在苏州会议上,正式庄严宣告我国籼型杂交水稻“三系”配套成功。原来有人预言,“三系三系,三代人也搞不成器”的,而事实上,不是三代人,而是在短短几年的时间内,“三系”就配套成功了!接着,我们又相继攻克了杂种“优势关”、“制种低产关”等道道难关,为水稻杂种优势利用铺平了道路。1975年,全国多点示范373.3公顷,1976年迅速扩大到13.87万公顷,在全国范围开始应用于生产。从1976~1991年的16年间,累计种植杂交稻1.27亿公顷,增产稻谷1500亿公斤,取得了巨大的经济效益和社会效益。这就充分证明了高科技对粮食增产的巨大作用。1981年,杂交水稻这项研究成果,获建国以来我国颁发的惟一的一个特等发明奖;1985~1988年,我也因开创杂交水稻研究事业而连续荣获三次国际科学奖。
“三系”杂交稻的研究成功,使我深深体会到:中国的经济振兴,必须要发展高科技;中国农业的振兴,也要靠高科技,而且要探索出一条具有中国特色的高科技发展农业的路子。
开创杂交稻研究的新局面
我国杂交水稻从科研到生产应用都取得了举世瞩目的成就,在全世界处于领先地位。但从它的发展前景来说,目前还只处在发展初期。从发展战略上看,杂交稻可分为三个战略发展阶段:即以三系法为主的品种间杂种优势利用,到两系法为主的亚种间杂种优势利用,再到一系法为主的远缘杂种优势利用。从三系到两系,再到一系,生产程序越来越简化,产量却越来越高。现在我国生产上大面积应用的杂交稻是属于三系法品种间杂种优势利用。这种杂交稻比常规水稻一般增产20%左右。在10多年的生产实践中,为解决我国农村温饱问题,促进我国粮食产量上新台阶,发挥了巨大作用。但是这种杂交稻也有它的局限性和缺点,一是品种间亲缘关系较近,其杂种优势是有限的;二是种子生产环节多,成本高,推广速度慢。而现在我们正在研究攻关的两系法杂交稻,比三系法杂交稻提高和前进了一步,不但简化了种子生产程序,降低了生产成本,而且选配组合自由,选到优良组合的机遇高。两系法杂交稻是我们中国的独创。但是,尽管两系法杂交稻比三系法杂交稻好,却仍然要年年制种。只有发展到一系法杂交稻,把杂种优势固定下来,才能实现广大农民盼望已久的不要年年制种的愿望。这是从育种方法上讲的。再从杂种优势利用的水平来说,品种间杂种优势利用比常规稻能增产20%;亚种间杂种优势理论上要比品种间杂交稻又能增产20%~30%;而远缘杂交水稻,其杂种优势可能出现人们现在难以想象的强大。
随着我国杂交水稻在世界各国的试验试种,杂交稻已引起世界范围的关注。近10多年来我先后应邀到了菲律宾、美国、日本、法国、英国、意大利、埃及、澳大利亚、印度等国讲学、传授技术、领奖、参加学术会议和进行技术合作研究等国际性学术活动共20余次。尽管我国在这一研究领域领先,但其他一些国家也发展很快,来势很猛。在这种形势下,越要密切注视世界的研究动态。我利用出国的机会,虚心学习国外同行的最新研究成果和借鉴别人的教训,以不断丰富和开拓我国杂交水稻研究新领域。
80年代初期,我从菲律宾国际水稻研究所的合作研究中了解到,全世界面临人口膨胀、耕地锐减、粮食紧缺的世界性饥荒,而我国是一个拥有11亿人口的大国,尽管连年增产,但粮食仍是我国一个十分严峻的问题。我国以占世界7%的耕地,要养活占世界22%的人口,提高粮食产量仍然是摆在我国人民面前的一项首要任务,任何时候都不能有丝毫放松,更不能依赖国外进口。面对这样严峻的粮食形势与国际国内杂交稻研究的新成果和我国这方面研究的雄厚基础,我于1986年及时地提出了开展两系法杂交稻研究的新课题,很快得到了党和国家的高度重视和大力支持。这一课题已及时被列入国家高科技的“863”发展计划,并任命我担任生物领域第一专题组组长。经过5年来的深入探索,研究进展很快,两系法品种间杂交稻已基本获得成功,较大面积的生产示范证明,这种新的杂交稻比现有的杂交稻增产5%~10%,已开始逐步向生产过渡,将尽快转化为生产力;两系法亚种间杂交稻也已出现好的苗头,尽管目前还有不少难题摆在我们面前,但正在加紧研究,集中力量突破难关,我对两系法亚种间杂交稻的成功充满了信心。谈到一系法远缘杂交稻的研究,也找到了一些供研究的有价值的材料,引起了国际同行的高度重视,并于1992年元月在湖南长沙召开了首次国际学术讨论会。专家们一致认为,由三系法品种间杂交,到两系法亚种间杂交,再到一系法远缘杂交,这是杂交水稻发展的正确方向。
现在,国际国内杂交稻研究事业方兴未艾,你追我赶,形势逼人,前景诱人!党中央、国务院对这项研究非常关心。党和人民对我个人也给予了很高的荣誉,曾先后多次授予我全国劳动模范和先进工作者、有突出贡献的科学家等光荣称号,曾先后推选我为全国人大代表、全国政协常委、全国科协常委。1989年8月29日,江泽民总书记、李鹏总理在中南海接见部分有突出贡献的科学家代表时,我也应邀参加。1991年3月16日,江泽民总书记在湖南视察期间,还专程来我们单位视察,听取了我的汇报,与我们座谈并作了重要指示,对我们鼓舞很大。我作为农业科研人员,决心进一步解放思想,与同事们继续深入探索,在“八五”期间攻克两系法亚种间杂种优势利用的难关,使生产应用领域取得比三系杂交稻更大的经济效益;希望到20世纪末,一系法杂交稻也要有突破性进展,同时要培养一批年轻的科研接班人,为下个世纪一系杂交稻应用于我国大面积生产打下坚实基础,为实现农业科学技术现代化做出贡献!
这是作为全国著名劳动模范的袁隆平研究员首次在人民大会堂作农业高科技的重要演讲,通过新闻媒体的传播,在全国引起很大反响。