袁隆平教授的“野败”: 生物基因多样性的威力

袁隆平教授是世界著名的杂交水稻专家，他的杂交水稻发明，让水稻亩产翻了两番，解决了我国人民的吃饭问题。在袁隆平教授的杂交水稻发明中，起了非常关键作用的是一棵”野败“，就是一种野生雄性不育稻种，是我们驯养的栽种水稻的野生近亲。正是目前我国还存在的大量水稻的野生近亲基因，才成就了袁隆平教授传奇的杂交水稻发明。袁隆平教授和栽种水稻的野生近亲”野败“的故事，说明了生物基因多样性的威力。

甘蔗还有野生亲戚？

什么是农作物的野生近亲呢？所谓野生近亲，就是在分类上和栽培上与我们的栽培农作物有亲缘关系的野生物种。我们现在作为食物来源的驯化物种，从物种来说，它在大自然中是存在同一物种的野生种群的，例如花生和野生花生，虽然从物种来说，都是花生，但从生物基因多样性来说，花生和野生花生的基因是不同的。因为生物基因的多样性，导致了缤纷多彩种类各异的花生种群。而农作物的野生近亲是栽培作物新品种育种工作中基因的潜在来源。

比如，农作物都是由野生植物培育而来的，被农业采用驯化。在丰富的野生种中，只有一小部分适合种植和栽培，因此，与野生种群相比，农作物品种相对单一。特别是在现代农业体系中，普遍实行大规模农业，一个好品种的种植面积非常巨大，这对大量生产农产品是有利的，但在发生病虫害侵袭或者环境变化时，物种单一可能使农作物缺乏抵御自然灾害的能力，导致大面积减产等灾难。

农作物的野生近亲，也就是野生亲缘种，可以帮助现有农作物进化和优化。在没有农民的细心照料下，这些大自然的野生种群经受了干旱、害虫和疾病的侵袭，这些野生物种的存活是大自然优胜劣汰之后的结果，所以，往往携带抗虫、抗旱等基因，可以通过杂交帮助现有农作物进化和优化。这些野生近亲对农作物改良和增加农作物多样性极其重要，是农业育种的基因库。如果气候变化导致这些野生亲缘种的灭绝，将危及农业发展和粮食安全。

我对野生亲缘种的第一次了解，来自很多年前我的一位朋友。她是农学博士，在一所非常著名的农业大学工作。有一次，我到她所在的城市出差，专门坐车去看她。在试验田找到她，她正打着赤脚在甘蔗地里忙乎着，看我过来，就给了我钥匙，让我先到她的宿舍休息喝茶等她。我不是第一次去她那儿，拿着钥匙进了她的宿舍。连喝了两杯茶，她还没回来，无聊之下，就在宿舍转悠，看见宿舍里放着一个盆子，里面栽着一株看着鲜嫩肥美多汁的甘蔗。

她的学校离市区有两个小时车程，我找到这，还喝了两杯茶，总之，我想说的是，我其实是很饿了。除了茶，在她宿舍里也没有看见其他可吃的东西。所以，见到这根诱人的甘蔗，我一下没把持住自己，忍不住，就把它砍了吃了。当我的朋友回宿舍的时候，我正啃着这根鲜美甜润多汁的甘蔗，看见她回来，我正要告诉她，她栽的这根甘蔗，实在是比市场上买的好吃。

但是，我还没来得及说，我的朋友看见我在啃食她的甘蔗，她竟然大哭起来。我朋友是博士呀，并不是小朋友，她一大哭，我立即又害怕又担心，手里拿着甘蔗，感觉比抢了她男朋友还罪恶。我战战兢兢地拿着甘蔗，不敢继续啃下去，然后，就听她哭诉，她这甘蔗，是花了两年时间才培育出来的优势杂交甘蔗，为了找到甘蔗的野生亲戚，她花了整整一年时间，跑了好多山区野地，才找到，才杂交成功这个甘蔗，竟然被我吃了。

在她的哭声中，我第一次听说，甘蔗还有野生亲戚。受此惊吓，我以后对甘蔗都没有兴趣，坚决不吃了。

杂交水稻的突破

杂交水稻之父袁隆平院士，在培育杂交水稻体系中，起关键作用的就是在海南发现的一株雄性不育野生水稻，袁院士将其取名为野败，利用野败这个野生水稻的基因培育了我们的杂交水稻体系。而这株对全世界水稻杂交史都十分重要的野败，就是水稻的野生近亲，也就是水稻的野生亲缘种。     

这个野败，通俗地说，就是稗子，因为是水稻的野生近亲，所以外形和稻子极为相似，其实，就是野生稻子。长在沼泽、低洼荒地。因为是稻子的野生近亲，适宜稻子生长的稻田，也经常会有稗子落户，混杂在稻子中。但其产谷粒能力明显低于驯化的稻子，穗粒小又少枯，所以，被称为假禾，也就是假稻子。稻田里的稗子多了，就会导致稻田的减产。所以，农民需要识别稻田里的稗子，把稗子拔去，以防止它和稻子争稻田里的养分。败家子的败字，就是从稗子演变过来的。虽然也是儿子，可是是一个败坏家产的坏儿子，假儿子。

所以，相对于高傲的稻子，作为野生稻种的稗子，一直是一个卑微的存在。著名诗人余秀华的诗中就写道：“如果给你寄一本书，我不会寄给你诗歌，我要给你一本关于植物、关于庄稼的。告诉你稻子和稗子的区别，告诉你一棵稗子提心吊胆的春天”。但袁隆平的“野败”，向人们展示了，卑微的稗子，原来竟是稻子的祖先，在自然界物种的进化中，发挥着它的天然优势。如果你还对稗子这种野生稻种漠视，或者感觉它是卑微和平平无奇的，那是因为你对野生亲缘种威力的一无所知。

袁隆平轰动世界的杂交水稻，就是从一株稗子、稻子的野生亲缘种，被袁隆平教授亲切地称为“野败”的野生稻种，开始突破的。

1953年8月，袁隆平从西南农学院以优异的成绩毕业后，被分配到湖南省黔阳县城安江镇的安江农校教书。安江农校离镇上4公里外，地处偏远，有大片的稻田。袁隆平一待就是16年。1960年，在学校的试验田里，他偶然间发现十几株比普通水稻高出20多厘米且大籽粒多的水稻。他细心地数着这株水稻上的稻粒数，数完发现它竟然有多达160粒，而且颗粒饱满。这一发现让袁隆平喜出望外，因为一株稻穗的稻粒数越多，意味着水稻亩产越高。他推算了一下，如果按照这个稻穗的颗粒数，亩产是可以超过千斤的，而当时即使高产的水稻亩产也不过500斤左右。

20世纪90年代后期，美国学者布朗抛出了“中国威胁论“，他说，到21世纪30年代，中国的人口将进入爆发式增长时期，预计人口将达到16亿人，到那时，谁来养活中国，又有谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？妄图以此引起世界各国对我国的恐慌和仇视。在布朗抛出”中国威胁论“不久，中国就向世界郑重宣布：中国完全能解决自己的吃饭问题，中国还能帮助世界人民解决吃饭问题。

在这种背景下，通过稻种的技术改良增加粮食亩产，一直是袁隆平的心愿和热望。这株突然发现的优质稻株带给了袁隆平无限希望。第二年，他把这株鹤立鸡群的稻株上结的稻子作为稻种播撒在试验田，希望寻找到这株稻子产量异常高的原因，以改良现有稻种。但事与愿违，由这株异常优质的稻种培育的秧苗，长高后参差不齐，抽穗时间也早迟不一致，结稻穗能力大大差于其母稻，与一般水稻没有区别，甚至更差，并没有复制出这株鹤立鸡群的稻种非凡的产稻能力。

为什么会这样呢？袁隆平反复思考，猛然醒悟：从遗传学的分离规律来说，纯种水稻的第二代是不会产生这种严重退化现象，只有杂交第二代才会因为分离现象导致这种退化。现在，这株鹤立鸡群的稻株，其第二代既然因为分离现象导致了退化，那就可以断定，这株鹤立鸡群品质不凡的优质水稻，并不是自花授粉的，而是一株天然杂交稻。也就是说，是杂交，导致了这株鹤立鸡群的稻株的高产。从此，袁隆平教授开始了其研发杂交水稻以进化现有稻种之路。

寻找”野败“之路

很多新闻，都报道了袁隆平为了培育优质杂交水稻，花费几十年的心血在寻找和搜寻合适的雄性不育水稻植株。他为什么要寻找雄性不育的水稻植株呢？

水稻是自交作物，通过自花授粉繁殖。要想杂交，就必须把雄蕊去掉。如果人工操作，工作量很大，不可能用于大批量生产。而水稻雄性不育系，是一种特殊类别的稻种，其自身花器中，雄性器官发育不完善，不能形成正常的花粉，但其雌性器官发育正常。因为其雄性器官发育不完善，所以无法完成自花授粉繁殖，必须借助外来水稻花粉才能结出种子。水稻雄性不育系和水稻雄性不育保持系杂交，接受后者的花粉，得出的种子下代种植仍然是不育系。

寻找雄性不育单株，避免了自交，有利于杂交操作，从而有利于利用杂交优势培育出优势杂交水稻。

从此，袁隆平就每天头顶烈日，脚踩污泥，弯腰驼背地在稻田里寻找雄性不育稻株，整整花了3年时间，才在1964年找到了第一批6株雄性不育稻株，并开始杂交水稻的培育。但发现，培育的杂交水稻，虽然比普通水稻产量略高，可是远远低于最早发现的那株鹤立鸡群的稻株。

为什么杂交也无法复制出那株与众不同的稻株的辉煌呢？袁隆平反复思考，觉得可能是地域的问题。于是，他奔赴全国各地适宜稻子栽种地区，培育杂交水稻。经过4年多的南征北战，终于培育出三系杂交水稻，但是，其产量还是远远低于最初那株能结160多粒稻粒的稻株。杂交优势并不明显。

那株天赋异禀的稻株的存在，说明了水稻的杂交优势是存在的。可是，为什么后面的人工杂交，始终无法复制那株天然杂交稻种的辉煌呢？已经进入不惑之年的袁隆平茶饭不思地思考着，希望可以找到问题所在。他最后想到，问题可能出在培育所用的材料上。回想这几年育种的不育雄性稻株都是在稻田里寻找的，都是栽培稻，和一般稻种的种性差异不大，亲缘关系很近，基因相似度太高，这样自然很难获得明显的杂交优势。

袁隆平回想起，那株天赋异禀的稻株，是在安阳农校试验田发现的。安阳地处雪峰地区，有一定的旱稻和野生稻资源。那株稻株，应该是某种野生稻与栽培稻串粉杂交的结果。所以，要培育真正的杂交水稻，就必须到真正的野生稻群中搜寻野生雄性不育稻株。

自然界野生稻种很少，袁隆平根据野生稻种的地理分布，安排其助手李必湖、尹华奇第一站先去海南岛寻找。海南岛的天然环境让这里的野生稻资源很丰富，当地人知道各种野生稻的分布。李必湖和尹志华找到海南当地人询问。第二天，一位熟知当地环境的技术员把李必湖带到了一块沼泽地里，那里长着一大片野生稻。当时正是野稻开花的季节，生殖性状极易识别，李必湖在沼泽地不断搜寻，仔细观察，终于发现了一株特殊的野生稻。

这株野生稻长着3个形态各异的稻穗，雄性器官发育不正常，花药瘦小、干瘪，呈火箭状，色浅呈水渍状，不开裂散粉。李必湖仔细端详后，当场断定这是一株野生的雄性不育稻株。他和那名技术员小心翼翼地把这株野生雄性不育稻株连根挖了出来，用衣服包裹着，带回试验田里栽好，并立即给还在北京的老师袁隆平发了电报。

袁隆平接到电报后非常高兴，立即连夜坐火车赶到海南。当他到达时，已经是第二天凌晨。他顾不上休息，马上就和李必湖去看那株野生雄性不育稻株。袁隆平采集了这株野生稻的3个小稻穗，把它们放在100倍显微镜下仔细观察，发现了大量不规则形状的碘败花粉粒。经过反复确认，他确定这就是一直在找的野生雄性不育稻株。袁隆平非常激动，当即为它起名为“野败“，就是野生的雄性败育种。

这棵野生雄性不育种“野败“，使袁隆平找到了杂交水稻的突破口，为我国和世界杂交水稻科研停滞不前的状况带来了转机。从1970年初次发现野败到现在，他从这株“野败“身上培育出了无数成功的杂交水稻。1974年，袁隆平利用这株“野败“育成中国也是世界上第一个强优势杂交水稻”南优二号“，在安江农校试验田试种，亩产量高达1256斤，是当时普通稻种的两倍多。

野败虽然只是野生的稻种，是卑微的稗子，但袁隆平通过让其与现有驯化稻种杂交，因为野生稻种和驯化稻种在基因上巨大的差异性，形成了优良性状互补的优势杂交品种，从而大大提高了水稻的产量。而野败，也借袁隆平之手，传递了基因，成为优势杂交稻的第一个母本。袁隆平在这个基础上又对其进行了完善提升，使杂交稻的亩产超过了1800斤，并在全球推广种植，完成了植物史上史诗级的稻种优化和扩张。如今，因为袁隆平的野败，还有野败分布在世界各地的子子孙孙，我国不但完全解决了我们自己的吃饭问题，还帮助了世界人民解决吃饭问题。

气候变化等致基因多样性锐减

袁隆平在杂交稻培育种运用野生雄性不育稻株，就是利用了生物多样性中的基因多样性。基因的多样性导致物种种内个体基因组成差别很大。野生水稻和驯化的栽培水稻，虽然都是同属水稻物种，但野生水稻和驯化栽培水稻，因为进化环境的显著不同，基因差别很大，这就为优势杂交提供了基因基础。袁隆平成功培育出高产优质杂交水稻的关键是发现了野生雄性不育稻株，利用了生物多样性中的基因多样性。袁隆平的高产优势杂交稻和野败的关系，表明了生物基因多样性是培育农作物新品种的基因库，是基础和关键。

袁隆平在总结高产优势杂交稻发明的经验时，高度赞誉了李必湖。袁隆平指出，李必湖发现”野败“，是因为他有专业知识，有目标，有几乎十年的搜寻雄性不育稻株的经验。但是，这里还有一个非常重要的先决条件，是野败发现的基础，那就是，大自然的生物基因多样性没有被破坏，水稻的野生亲缘种，卑微的稗子，仍然存在于地球。

现在，气候变化已经导致生物基因多样性的锐减，在很多方面给人类生存带来了威胁，很多栽种农作物的野生近亲受到影响，比如稗子这种野生稻种，已经越来越少了，如果我们觉得这些野生亲缘种和驯化栽培作物看起来卑微而毫无用处，任由气候变化加速其灭绝，甚至人们通过人工栽种的大规模扩张，沼泽等的改造，加速其灭绝速度，那我们还能发现野败吗？

国际农业研究磋商小组发布的一项新的研究报告指出：气候变暖正使土豆、花生等重要农作物的野生亲缘种面临灭绝危机，使农业育种的重要基因资源蒙受损失。而随后开展的对81种农作物的1076个野生“近亲”，也就是野生亲缘种进行的首次全球性调查种发现，超过95%的野生种群正在受到气候变化的威胁，而且目前还没有在全球基因库中获得充分保护，包括香蕉、木薯、小麦、高粱等。这将严重威胁人类未来的食品安全，对人类可持续生存产生严重影响。

碳中和失衡导致的气候变化，也使得极端天气发生频率剧增，病虫害灾害增加，对现有农作物的生存造成严重威胁，通过与野生亲缘物种的杂交来进化出更具有气候变化适应性的新品种，对于我们实现粮食安全，就更为重要。这就导致我们对野生亲缘物种的依赖更多。

像野败一样的野生亲缘种，没有光鲜的外貌，硕果累累的风光出产，千亩万亩簇拥的壮观。但正是有了它们的存在，才保障了我们生活的生态系统生物基因多样性的稳定，才给我们提供了防御未来风险的能力。

看看袁隆平教授的”野败“，这个野生亲缘种中的王者，它改变了整个水稻世界。

作者简介：

蓝虹，女，畲族，中国人民大学环境学院教授、博士生导师，联合国环境署可持续金融行动机构高级学术顾问，世界银行、亚洲开发银行绿色金融专家，被评为“2015年度中国人文社科最具影响力青年学者”。中国散文学会会员，中国金融作家协会理事，出版《绿色金融理论体系与创新实践》系列专著，以及散文集《山有木兮木有枝》等。

作者：蓝虹

编辑：潘圆圆 签发审核：石明