方玄昌

“糧食的增產(chǎn)是一系列綜合因素共同作用下的結(jié)果，其中，育種技術(shù)只起到30%的作用。而我僅僅是小麥育種這個領(lǐng)域的一個引導(dǎo)者”

2月27日上午，國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在北京隆重舉行。中國科學(xué)院院士、遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員李振聲榮獲2006年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎。

李振聲是該獎項的第10位獲得者。而另一位農(nóng)業(yè)科學(xué)家袁隆平獲得了2000年度、即第一屆國家最高科技獎。至此，“南袁北李”——中國農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域兩大泰斗級人物，先后都獲取了國內(nèi)科學(xué)界的最高獎項。

“以興趣始”

“以興趣始，以毅力終”，李振聲推崇顧炎武的這句名言，并認(rèn)為這句話對加強(qiáng)科技工作者的個人修養(yǎng)很有幫助。其實這句話也正是李振聲與小麥研究結(jié)緣50余年、并在該領(lǐng)域取得卓越成績的寫照。

李振生說，他愛上小麥育種研究有幾方面的原因：他出身農(nóng)民家庭，對農(nóng)業(yè)比較熟悉，1942年山東大旱，他挨過餓，知道糧食的珍惜、可貴。考進(jìn)山東農(nóng)學(xué)院后，農(nóng)學(xué)家沈壽銓教授上的小麥育種課和余松烈教授的遺傳課對他產(chǎn)生了重要影響。一個有意思的事情是，當(dāng)時學(xué)校農(nóng)場繁殖了幾個優(yōu)良品種，包括齊大195、扁穗小麥、魚鱗白等，年輕的李振聲將這些優(yōu)良品種引回家中，種植后發(fā)現(xiàn)確實比當(dāng)?shù)乩掀贩N增產(chǎn)，附近鄉(xiāng)親們都來換種。這都增進(jìn)了他對小麥育種研究的興趣。

大學(xué)畢業(yè)后，李振聲在北京從事種植牧草改良土壤的研究，曾經(jīng)收集種植800多種牧草，對牧草有一定研究，這為他以后“從野草中尋找靈感”打下了基礎(chǔ)。

1956年，李振聲被調(diào)往西北農(nóng)業(yè)生物研究所工作，恰巧碰上了小麥條銹病大流行，導(dǎo)致小麥減產(chǎn)20%～30%，整個黃河流域就減產(chǎn)100多億斤，李振聲就是從這個時候開始對小麥的研究。

引起小麥條銹病大流行的原因是，當(dāng)時小麥的骨干品種幾乎失去了對條銹病的抗性，而育成新品種的速度(8年)又趕不上條銹病病菌變異的速度(平均5.5年)。這成為當(dāng)時一個世界性難題。

在這種情況下，李振聲提出通過“遠(yuǎn)緣雜交”——即以親緣關(guān)系很遠(yuǎn)的兩種植物雜交，將草的抗病基因轉(zhuǎn)移給小麥，選育持久性抗病小麥品種的設(shè)想，并開展了這項研究。

講述小麥的故事

“科學(xué)分兩個步驟，首先是認(rèn)識自然規(guī)律，然后運(yùn)用自然規(guī)律去改造自然?！崩钫衤曊f，他“將草的抗病基因轉(zhuǎn)移給小麥”的想法正是在了解普通小麥的自然進(jìn)化過程之后自然形成的。他開始對本刊記者講述小麥發(fā)展的歷史。

我們現(xiàn)在種植的普通小麥?zhǔn)怯扇N野生植物經(jīng)過兩次自然的遠(yuǎn)緣雜交，經(jīng)歷了九千年的選擇，才形成的?？脊艑W(xué)家在中東地區(qū)古墓里挖出了九千年之前的小麥，叫“一粒小麥”——一個小穗上只結(jié)一粒種子，產(chǎn)量很低。

后來，這個一粒小麥遇到了一種田間雜草，叫擬斯卑爾脫山羊草，發(fā)生了天然雜交，這就是第一次遠(yuǎn)緣雜交。這次雜交后，一粒小麥就變成了二粒小麥——一個小穗上長兩粒種子，產(chǎn)量提高了。

到公元前五千年左右的時候，二粒小麥又和另外一個山羊草相遇，進(jìn)行了第二次自然的遠(yuǎn)緣雜交，形成了普通小麥。

第二次雜交以后，小麥的面粉產(chǎn)生了非常大的變化。“一粒小麥和二粒小麥磨出來的面粉都是不能發(fā)面的，到了普通小麥，這個面粉才能夠發(fā)起來。我們今天能夠吃到饅頭、面包，就是因為能夠發(fā)面，這個基因哪里來的？就是它的第二個衍生親本叫粗山羊草貢獻(xiàn)了這個基因?！崩钫衤曊f，根據(jù)小麥的歷史，他也就自然產(chǎn)生了另一種想法，“普通小麥在人類的照料下成長了5000年，而野草完全接受大自然的選擇，不會像小麥那樣嬌生慣養(yǎng)。我們是否可以嘗試把野草頑強(qiáng)的抗病基因加入到小麥里面去？”

于是，李振聲的課題組從數(shù)百種牧草中選出了12種牧草和小麥做雜交，其中成功了三種，從培育出的后代來看，以長穗偃麥草做雜交最好，所以這以后就集中來做長穗偃麥草，這樣一做就做了20年。

有心人，天不負(fù)

遠(yuǎn)緣雜交的難題，主要有三個：雜交不親和(即物種雜交不產(chǎn)生后代)、雜種不育和后代“瘋狂分離”。對小麥與長穗偃麥草的雜交來說，前兩個問題經(jīng)過兩年的努力就基本上解決了，困難是第三個問題，即從外觀上看，雜種分離的類型很多，而且很不穩(wěn)定。有時一個雜種看著很好，而下一代卻面目全非了。

其次，就是對雜種的鑒定與篩選。李振聲說，這有時要靠機(jī)遇與細(xì)心的工作。比如小偃6號有一個非常重要的特性——耐強(qiáng)光和干熱風(fēng)，這個特性的發(fā)現(xiàn)就有一定的偶然性，或者說運(yùn)氣。

1964年，小麥成熟前連續(xù)40天陰雨，到6月14日天氣突然暴晴，一天的功夫，幾乎所有的小麥都青干了。1000多份雜種中除小偃6號的祖父小偃55-6和長穗偃麥草之外，其他的全部青干了，而小偃55-6仍保持著金黃顏色。

“這是一個十分難得的材料，我們抓住這個材料又經(jīng)過兩次雜交，育成了一個具有相對持久的抗病性(作為陜西省小麥骨干品種長達(dá)15年以上)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的小麥新品種——小偃6號?！?/p>

經(jīng)過20多年時間的培育，小偃6號終于獲得成功，到80年代末，它在1.5億畝土地上種植，使小麥產(chǎn)量增產(chǎn)60億斤。如今，小偃6號經(jīng)過進(jìn)一步雜交培育，它的“直系”后代已經(jīng)有53個品種，均被推廣種植。

“國以糧為天”

李振聲并不僅僅只是研制出了一種抗病害、使小麥增產(chǎn)的小偃6號，他還利用遠(yuǎn)緣雜交獲得的“小偃藍(lán)?！睘椴牧?，在國際上首創(chuàng)了一套新的染色體工程育種系統(tǒng)，大大縮短了將外緣基因?qū)胄←湹臅r間。

從上世紀(jì)90年代開始，李振聲選擇了一個新的研究方向：開展作物高效利用營養(yǎng)元素的育種探索。他對本刊介紹說，從上世紀(jì)80年代末、90年代初開始，化肥使用量的增長速度不變，而作物產(chǎn)量的同步增長卻幾乎停止了。李振聲前瞻性地開創(chuàng)了以提高磷、氮吸收和利用效率為主的小麥育種新方向。

李振聲獲得2006年度國家最高科技獎的另一個重要原因是，他在關(guān)鍵的時候提出了糧食需要實行恢復(fù)性生產(chǎn)的建議。

2004年，中國出現(xiàn)了糧食連續(xù)5年下滑的情況。在這一年的人文論壇上，李振聲發(fā)表了題為“糧食恢復(fù)性生產(chǎn)，時不我待”的講演，引起了各方面的關(guān)注?！皩嶋H上，在這之前我在一些場合就談過糧食下滑的問題，但未引起人們重視。這次人文論壇我覺得是個機(jī)會，就做了一些準(zhǔn)備，發(fā)現(xiàn)問題確實嚴(yán)重?！?/p>

李振聲說，中國糧食總產(chǎn)量從1998年的10245.9億斤，到2003年已經(jīng)下降到8613.4億斤，5年減少了1632.5億斤；人均糧食從821斤下降到667斤，相當(dāng)于80年代初的水平，后退了20年。“同時，我分析了減產(chǎn)的原因，發(fā)現(xiàn)70%以上的因素是糧食播種面積的減少；不到30%因素是糧食單產(chǎn)的下降。即政策因素起了主導(dǎo)作用，因此提出爭取三年實現(xiàn)糧食恢復(fù)性增長的建議?！?/p>

李振聲的建議很快引起了中央的重視。由于中央采取了有利的支農(nóng)措施，中國糧食生產(chǎn)連續(xù)三年實現(xiàn)了恢復(fù)性增長，2004年恢復(fù)到9389.4億斤, 2005年恢復(fù)到9680.0億斤, 2006年達(dá)到9949.0億斤。

引導(dǎo)者的角色

李振聲說，在生物學(xué)領(lǐng)域中，農(nóng)業(yè)科學(xué)是中國科學(xué)家處在世界領(lǐng)先地位的學(xué)科。中國以占世界7%的土地，養(yǎng)活了占世界21%的人口。一組數(shù)據(jù)顯示，從1978年到1998年，中國水稻總產(chǎn)增加627億公斤，小麥總產(chǎn)增加694億公斤，說明小麥對中國糧食安全也發(fā)揮著重要作用。

“然而，不能過分夸大育種在其中所起的作用。我認(rèn)為，糧食的增產(chǎn)是一系列綜合因素共同作用下的結(jié)果，其中，育種技術(shù)只起到30%的作用，而農(nóng)藥、化肥的合理利用等其他因素要占據(jù)70%的作用?！睅缀醌@得過國內(nèi)所有重大科學(xué)獎項(全國科學(xué)大會獎、國家科技發(fā)明一等獎、陳嘉庚農(nóng)業(yè)科技獎、何粱何利農(nóng)業(yè)科技獎)的李振聲在評論自己所做的貢獻(xiàn)時依然保持低調(diào)，“而我所做的工作，僅僅是在小麥育種這個領(lǐng)域起到了一個引導(dǎo)、帶頭的作用。”