生产流程大致是这样:一开始,我们获得了雄性不育系,但是不育系雄蕊是发育不正常的,只有雌蕊,没法完成授粉,自然就没法繁殖了。因此需要找一个可以让雄性不育系能够繁殖的品系来负责雄性不育系的传代。这可不能随便到稻田里选,而是要保证既能给雄性不育系授粉,又要保证后代还是雄性不育的,所以,这个特殊品系就叫做雄性不育保持系(简称保持系)。有了保持系,我们就可以批量获取雄性不育种子,实现规模化生产。
准备好了大量的雄性不育系之后,接下来就是要将雄性不育系“恢复”过来,让它重新拥有自交的能力,我们称之雄性不育恢复系(简称恢复系)。恢复系是另外一种水稻品系,其特点是可以将花粉授予雄性不育系的雌蕊,实现了真正意义上的杂交,产生正常可育的种子,等这个种子发育成长到开花的时候就可以同时拥有雌蕊雄蕊。
可见,杂交水稻的实现需要三种不同功能的水稻亲本来配合组成。不育系是杂交的基本要求,保持系来大量扩繁不育系,恢复系则是让不育系恢复可育产生种子并最终实现杂交。这三种亲本的种子,就是新闻里提到的“亲本稻种”了。
中国人在杂交水稻上的突破不仅仅是“三系杂交”。
“三系杂交”的局限性主要是育种过程比较繁杂,操作环节多,以及不同品系的水稻植株很难调控花期相遇实现授粉杂交等。于是,人们开始新的探索,寻找“光温性不育”植株替代上述的“遗传性不育”植株。如果能做到人为环境控制下实现“雄性不育”,就能将繁杂的“三系杂交”变成相对简易的“两系杂交”(也就是说不需要保持系啦)。
1973 年,湖北省沔阳县沙湖原种场石明松在“农垦 58”晚粳大田中发现了一种被称为“光敏感核不育”的水稻植株。他通过细致观察发现,这种水稻植株的“雄性不育”和“雄性可育”可以相互转化。在长日照条件下抽穗会“雄性不育”,而在短日照条件下抽穗则“雄性可育”。也就是说,通过调控稻田的光照时长可以变换雄性花蕊的育性。这个重要的发现,开启了“光敏感核不育水稻”育种的先河。
在深入探明石明松发现的“光敏感核不育”水稻植株的不育机制的基础上,袁隆平于 1987 年提出了杂交水稻从“三系法”到“两系法”的发展战略,开创了“两系”杂交水稻育种的新阶段。在上世纪90年代,我国两系法杂交水稻研究取得突破性进展,平均亩产又增加了5%-10%。
随后,我国又启动了“超级杂交水稻育种研究计划”,采用了“形态改良与杂种优势利用相结合”的水稻超高产育种理论和技术路线来产生更加高产的杂交水稻。近些年来,随着基因工程的改进,杂交水稻已经开始朝着“一系法”的广阔新天地去拓展了,结合基因编辑技术和无融合生殖,未来杂交水稻可能会实现更多让人瞠目结舌的突破。
如今杂交水稻已经全面开花,国内多个水稻研究机构推出了许多杂交水稻品种,满足了不同地理气候土壤条件下的杂交水稻种植。
杂交水稻也不负众望,产量节节攀高。2000年,超级杂交水稻亩产突破700公斤,2004年、2012年和2014年分别突破了800公斤、900公斤和1000公斤,到了2023年超级杂交稻高产攻关亩产更是达到了1251.5公斤。
这是什么概念?在上世纪50年代,水稻的单季平均亩产才170公斤,现在的产量是当年的7倍还多。而杂交水稻的超高产量也达到了我国目前水稻平均水稻单季平均亩产470公斤的两倍多。不仅如此,杂交水稻还走出国门,在全球数十个国家开展了杂交水稻的研究和示范种植,年种植面积近800万公顷,为世界粮食安全做出了中国贡献。
不劳而获!危害国家粮食安全!
为什么卖种子会跟国家安全有联系?相信看完当年为了寻找杂交水稻亲本我们付出的努力,你就会明白了。
寻找杂交水稻亲本是非常耗时耗力且机会渺茫的,当年我们付出了巨大的努力才最终找到了特殊的水稻从而得以开展杂交研究。并且这些年我国一直在投入巨大的人力物力在进行杂交水稻相关研究。间谍却想着不劳而获,直接获得我们的杂交水稻亲本,有了这些亲本,他们就可以直接生产杂交水稻了,这直接侵犯了我们的权益。
这些我们经过辛辛苦苦开发的种质资源如果流传到国外被开发利用后,可能会以高价回流到国内,导致我们承担更高的种子费用,甚至还可能出现侵权的情况,这对于我们的粮食安全也是一种隐患。
当然,你可能会问,为什么他们不去窃取普通的杂交水稻,而是要窃取杂交水稻亲本种子呢?
答案就在于,杂交水稻和所有的杂交作物一样,如果用其后代繁殖,就会出现性状分离,良莠不齐。所以必须用亲本种子进行配制杂交才能实现优良性状,所以盗窃普通杂交水稻种子是没意义的,必须是杂交水稻的亲本稻种。
事实上,民以食为天,粮食安全是国家安全的核心之一,因此我国发布的《中华人民共和国种子法》也明确规定,国家对种质资源享有主权。因此,任何单位和个人都不得擅自向境外提供种质资源!
任何单位和个人向境外提供种质资源,或者与境外机构、个人开展合作研究利用种质资源的,应当报国务院农业农村、林业草原主管部门批准,并同时提交国家共享惠益的方案。
正因为如此,我们要保护种质资源,尤其是最核心的亲本种子。
参考文献:
[1] Wang, Mumei, et al. "Advances on the study of diurnal flower-opening times of rice." International Journal of Molecular Sciences 24.13 (2023): 10654.
[2]袁隆平.水稻的雄性不孕性[J].科学通报,1966,(04):185-188.
[3]朱冠楠.曹幸穗.杂交水稻和杂交小麦的选育(1960—2000年)丨面向国民经济主战场的新中国农业科技[J].中国科学院院刊. 2019,34(09):1036-1045