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奠定袁隆平一生事业的灵光一闪时刻


1960年,湖南省安江农校,30出头的青年教师袁隆平在自家学校水稻良种选育实验田选种,极为惊讶地发现了一株颗粒饱满茎秆高大的稻苗。他数了数一穗稻谷颗粒数量在200以上,远超稻田的平均水平。

袁隆平大喜,这很可能是自己事业乃至中国水稻种植史上的大事。因为水稻是严格的自花授粉的植物,也就是自产的花粉进入自己的花蕊。在多代自交的背景下,这一株水稻绝大可能是纯系,那么如果把该稻穗的颗粒保留下来做种,很可能就世世代代保证高产了?

我们当然知道现实总会比梦想要严峻得多。这些宝贝种子在第二年种下去,结果却参差不齐,稻杆有高有低,穗子有的饱满有的干瘪。袁隆平在大失所望的同时,却隐约觉得命运给他打开了另一扇大门。如果读者允许我斗胆穿越进入当年袁老的脑海的话,也许会看到他的思绪回到了100年的一个人,那个人也许还算是他半个同行。

1864年,30岁出头的教会中学自然老师格里哥·孟德尔在他的修道院后院种豌豆。

这是一种植物杂交实验。孟德尔首先培育出了纯种的高茎豌豆和矮个豌豆,然后进行杂交,也就是把高个豌豆的花粉涂抹在矮个豌豆的花蕊上,或者是把矮个豌豆的花粉涂在高个豌豆的花蕊上,结出种子,再把种子种下去,那么长出来的豌豆是高个,还是矮个?

我们的直觉也许告诉,后代都是中等个,不高也不矮?

错了,结果是子代100%都是高茎,矮个的性状好像是消失了一样(当然这个是中学生物课本的基础,但是有几个能记住中学学的东西呢?)。这些高茎豌豆再开花,结种,由于豌豆和水稻一样,是严格的自花授粉的植物,这就节省了孟德尔的很多时间,因为他不需要象伺候第一代豌豆时小心翼翼地给他们人工授粉了。

然后孟德尔再把这些杂合子代自交生产的种子再种下去,结果第二代子代的茎高泾渭分明,高矮的比例为3:1 ,矮个的性状好像又复活了。

孟德尔在冥冥之中仿佛看到,这些茎秆高度啦,种子形状啦,种皮色泽啦,这些本来是应该连续渐变的性状,却仿佛象是一个一个独立的小精灵,在豌豆后代之间闪回跳动。

于是孟德尔做出大胆预言,这些连续的性状由断裂独立的遗传“因子”来决定,也就是我们后人所熟知的“基因”。

以我的浅见,孟德尔的发现堪称是生物学中的量子力学一般的突破。在孟德尔实验的30年后,德国的普朗克开始着手黑体辐射中理论和实验数据不符的问题。他发现如果把人们原本认为是连续和渐进的能量变化想象成一个个断裂不连续的“因子”的话,理论和实验的矛盾就轻易地解决了,这就是我们后来熟知的“量子”。

基因和量子,构成了现代科学的两大支柱。

孟德尔是这样影响着袁隆平:

根据孟德尔遗传学理论,纯种水稻品种的第二代应该不会分离,只有杂种第二代才会出现分离现象。这让我陷入了疑惑:难道这是一株天然杂交稻?”在晚年撰写的回忆录中,袁隆平如此写道。根据中国新闻网的一篇报道,袁隆平当然还数了稻穗的高度,结果高矮比例还真近似于孟德尔的3:1。

实际上,选种的稻田中绝大部分是纯系,因为水稻是自花授粉、雌雄同蕊的作物,根据达尔文的适者生存理论,这是水稻的生存优势,杂交水稻当时一直被认为是劣势的。

但是万事总有例外,由于遗传的多样性,天然水稻中会有极低比例的种株是不生产雄性花粉的,他们只能接受外界的花粉,成为杂交稻。

袁隆平的意外发现的正是这样一株天然杂交稻,而恰恰是这样一株比例极低的产物就有了高产优良性状。这就挑战了当时的“杂交稻没有育种优势”的流行观念,也许杂交水稻才是未来高产的希望

30岁的袁隆平从此决定专研杂交稻,这就是让他一生事业转型的灵光一闪的时刻。

袁老的一个幸运之处是,和历史上所有的科学巨人一样,他站在巨人的肩膀上。1956年,沃森克里克发表了DNA双螺旋结构,这就从化学和物理上确定了孟德尔所预言”遗产因子”的本源。从那一年袁隆平决定从基因遗传的角度入手水稻育种研究。

袁老上学的年代,苏美政治之争已经介入了大学生物学的课堂,遗传学被一个人为的所谓摩尔根米秋林学派之争搞得乌烟瘴气。好在,即使是那个时代也并非完全的黑暗,在袁隆平在收获人生第一桶金(那一株天然高产杂交稻)的那几年,他曾得到中国农业科学院的鲍文奎教授的指点,鲍教授乃摩尔根创立的加州理工学院生物学博士,在孟德尔-摩尔根遗传体系中他曾给年轻的袁隆平以必要的指点。

孟德尔也是如此,在他的遗物中就有才刚出版没几年的达尔文进化论等名著,上面有他详尽的眉批。

孟德尔搞豌豆杂交搞了8年,发现了两个基本的遗传学定律,被后世誉为现代遗传学之父。可惜他后来担任了修道院的行政领导职务,忙碌于调和教会和社会的矛盾纷争,再没搞多少科研了。

而袁老从30岁到今天91岁高龄上的逝世,把60年的光阴铺在杂交水稻上,从普通研究人员到业内的权威,所长,院士,始终没有脱离在田间的观察和劳作。

自交授粉这个特性,让孟德尔能相对比较从容地从豌豆种系中培养出高矮不同的纯系,使他的研究和成就成为可能。

但是水稻的自交授粉特性,却让以袁隆平为代表的中外水稻人的杂交稻育种难度极大,因为人类在种庄稼的时候不可能象孟德尔搞研究一样,绣花一般一株一株地进行株间杂交异株授粉,他们必须从自然界找到天然的雄性不育株,再让她们和外来雄性株系杂交。

袁隆平和他的同事们顶着烈日和酷暑在稻田里一株一株筛选,终于找到6株雄性不育株,这形成了他在1966年的经典论文《水稻的雄性不孕性》;后来扩大到700株,后来又遭到人为破坏的灾难;以及近亲杂交导致的雄性不育性征之消失,再发展到用野生稻进行更边缘的远亲杂交....,失败一个又一个,但是成就一个又一个,他们获得了了不起的水稻增产。

世界杂交稻的原创者虽然不是袁隆平,即使在中国的杂交稻领域也是一个群雄并起的局面,但是袁老却是中国领先世界的杂交水稻集团当之无愧的领军人物。

孟德尔生活在深山中的修道院,远离世界科学的中心,凝聚他8年心血的《植物杂交实验》论文无人问津,但是这浇灭不了这个传教士兼教师的梦想。他在临死前还充满信心对自己大学教授的朋友说:我的时代终将到来。这个梦想在他发表论文的34年之后,随着欧洲主流科学界对他的经典实验的重新认识,从而得以实现。

袁老的梦想是:水稻有高粱那么高,稻穗象扫把一样长,颗粒象花生那么大,自己和伙伴们坐在稻穗下乘凉。

袁老先生千古,天堂也要种粮人。

参考资料:

http://www.chinanews.com/gn/2021/05-23/9483585.shtml

http://zhishifenzi.com/depth/character/11340.html

https://www.sohu.com/a/467975220_115571

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