綠色革命創奇蹟

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  60年代中期,高產的墨西哥小貓和菲律賓水稻新品種的問世,引起了一場轟動全球的「綠色革命」。

  墨西哥原來的小麥,是一種高杆、不耐肥、易倒伏、難高產的品種。由於產量低,墨西哥政府每年得從國外進口大量的糧食。為了改變這種狀況,1943年,墨西哥農業部與美國洛克菲勒基金會的一個農業小組,聯合成立了一個國際玉米和小麥改良中心。

  怎樣才能提高墨西哥小麥的產量呢?「改良中心」的植物遺傳學家諾曼·博勞格等,用日本的矮稈小麥品種農林 10號,與義大利軟粒小麥品種進行了雜交試驗。他們把雜交後代放在不同海拔高度、不同氣候、不同地域條件下種植,觀察選擇,經過近20年的辛勤培育,終於在1961年培育出了一種新的墨西哥小麥。這種小麥具有很多優良特性:它的莖稈很矮,只有40~50厘米;耐高肥而不倒伏;能適應溫帶、熱帶地區氣候;產量高,最高畝產可達935公斤。

  墨西哥政府大面積推廣這種小麥,全國小麥平均畝產由1950年的60公斤,迅速提高到1969年的200多公斤,增加2.3倍。墨西哥也由過去每年進口15~20%的糧食,一躍成為小麥出口國。許多國家相繼大面積推廣墨西哥小麥,糧食產量大幅度提高。例如在1966年~1971年,由於推廣墨西哥小麥新品種,印度的小麥增產1倍以上;巴基斯坦的小麥產量提高了50%。這是農業科學技術創造的一個奇蹟,諾曼·博勞格因此榮獲了1970年度的諾貝爾獎金。

  在研究改良小麥品種取得成功之後,1962年,美國的洛克菲勒基金會又聯合福特基金會,在菲律賓成立了國際水稻研究所,廣泛搜集全世界水稻品種,進行雜交育種工作。

  1965年,研究所的專家們用印尼的高產水稻品種皮泰與我國台灣省的矮稈水稻低腳烏尖雜交,成功地育成了水稻新品種I R-8號。以後又陸續育出了具有高產、優質、多抗等各種優良特性的IR系列品種。

  IR系列品種,一季畝產可達600公斤。在熱帶地區一年可以種植三季,三季畝產可達1500公斤。菲律賓大面積種植 IR系列品種後,水稻產量得到了大幅度增長,1968年還出口了大米。其他產稻國家在大量引種和推廣後,水稻產量也獲得了普遍提高。

  在水稻雜交育種工作中,我國農業科技人員也取得了許多重大成就。秈型雜交水稻培育成功就是一個典型的範例。這種新型雜交水稻已經推廣到全世界幾乎所有的水稻生產國,而且普遍獲得了增產,被譽為是農業科技史上的一個壯舉。

  事情得從60年代初期談起。那時,在湖南安江農校工作的袁隆平老師,意外地在一塊水稻田裡,發現了一棵雄性不育株!他如獲至寶,高興得幾乎跳了起來,並由此開始了雜交水稻的研究工作。

  袁老師為什麼那樣高興呢?

  原來,水稻是一種雌雄同花的農作物。一顆水稻穗子上有100多朵花,每朵花中有6個雄蕊、1個雌蕊,這樣,到開花時,雄蕊的花粉就很容易落到同一朵花中雌蕊的柱頭上,完成授粉、受精、結實的過程。前面講到的菲律賓水稻IR—8號,就是以水稻皮泰和低腳烏尖為親本,將一方的花粉傳給另一方雌蕊的柱頭,然後對雜交的後代不斷選擇培育才獲得成功的。這叫有性雜交。

  生物有性雜交有兩個重要的特點:一是雜種第一代表現性狀一致,有顯著的雜種優勢;二是從雜種第二代起,會發生有父本、母本等多種性狀的分離現象,這就是孟德爾發現的遺傳因子分離規律。所以,有性雜交育種,要連續進行10多代的選育,才能培育出一個性狀穩定的新品種。

  有性雜交育種固然好,但是一朵花一朵花地進行雜交,工作量很大,花費的時間很長,不能滿足農業生產發展的要求;尤其是雜種第一代的優勢得不到充分利用。

  科學家們從已在生產上應用的雜交高粱中得到啟發。高粱也是雌雄同花的農作物。由於培育出了一種雄蕊不起作用、雌蕊正常的高粱作母本(這種母本叫雄性不育系),選育出另一種高產,雄蕊、雌蕊正常,與雄性不育系雜交,其後代雄蕊恢復生育能力的高粱作父本(這種父本叫恢復系),把它們種在一個地方,讓它們雜交,這樣獲得了大量的雜交高粱種子。雜交種子種下去後長出的雜種第一代,有很強的雜交優勢,根深葉茂,產量高、抗性好,增產效果一般在20~30%以上,高的達50%以上。不難想像,如果培育出水稻雄性不育的品種,用它來生產強優勢的雜交水稻,對提高水稻產量、緩和人類糧食短缺的問題,將有多麼重要的價值。

  由此不難看出,袁老師從稻田裡偶然發現雄性不育株時為什麼要那樣興高采烈了。

  從此以後,袁老師克服各種困難,帶領學生們風餐露宿,精心地從事雜交水稻研究。後來,他們又在海南島發現了野生稻雄性不育株。經過接連幾個冬春地進行轉育,經過無數次的測量、觀察,終於培育出了水稻不育系和它的保持系。到1973年,袁隆平領導的雜交水稻育種小組,成功地實現了雜交水稻的雄性不育系、保持系和恢復系三系配套,使得雜交水稻應用到生產上來了,實現了人們多年的夙願。10多年來,雜交優勢在我國水稻生產上發揮了重要的增產作用,而且至今有增無減。

  袁隆平研製的雜交水稻,利用了IR系列和其他高產水稻品種,因此,水稻雜交優勢的增產效果,大大超過了菲律賓水稻。例如在美國,就獲得了比當地水稻增產50~80%以上的效果。

  高產矮稈小麥、水稻新品種的培育成功,是農業技術的一個巨大進步,對解決世界人口日益增長所需要的糧食,帶來了新的希望。人們把它產生的影響,與18世紀歐洲發明蒸汽機引起產業革命相媲美,稱之為綠色革命。

  綠色革命之後,有些人被勝利沖昏了頭腦,似乎有了良種就有了一切;而有些人看到一些欠發達國家的生產條件配合不上來,綠色革命的效果不甚理想,從而懷疑它對解決人類糧食需求問題的作用,甚至否認綠色革命的存在。眾說紛紜,莫衷一是。

  實際上,一個國家、一個地區農業的發展,糧食矛盾的緩和,涉及到自然、社會諸多因素,要從多方面綜合考慮和解決。有了高產的良種,還要有配套的措施和條件,才能充分發揮綠色革命的作用。僅僅從幾個高產品種產生的效力,過高或過低地估計它對整個人類生存發展的作用,都是不全面的。

  綠色革命的意義尚在爭論之中,美國遺傳工程的基因公司卻已應運而生,它們正在尋求為某個物種移入異體基因,使物種的遺傳物質重新組合,從而培育新的農作物品種。第二次綠色革命的風暴正在醞釀之中!

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