段景颐

2021年5月22日，是一个让全国人民心碎的日子。这一天，中国工程院院士、杂交水稻之父袁隆平在湖南长沙逝世，享年91岁。5月24日上午，数以万计的群众守候在湖南省长沙市明阳山殡仪馆外，送别袁隆平。众多国家的主要媒体发文悼念袁老逝世。“粮食英雄”“亚洲英雄”“科学英雄”……袁隆平在帮助全世界人民解决饥饿问题的事业上做出了不可磨灭的贡献，将饥荒的阴影远远驱散。据统计，袁隆平共获得国内国际大奖多达67项。那么，袁隆平究竟做出了什么样的研究，能让世界各国给予他如此高的评价？

“杂交水稻之父”袁隆平

水稻天生难杂交

杂交水稻是袁隆平带给世界人民最宝贵的一份礼物。杂交水稻的高产特性是基于杂交优势原理。杂交优势在植物中普遍存在，杂交品种会继承双亲品种的优秀特征，反映在粮食作物上就是籽粒多且大、产量高等等。例如，杂交玉米的产量非常高。20世纪70年代，我国种植的玉米品种亩（1亩≈666.67米2）产量仅为100～150千克，而同时期美国某种子公司培育的杂交玉米的亩产量却高达1250千克。因此，杂交是提高水稻产量的必经之路。

杂交优势在植物中普遍存在（中间为杂交玉米）

水稻花非常小，自然条件下几乎不可能杂交

不过，现实情况是水稻在自然条件下杂交的难度巨大。水稻花和一颗米差不多大，无论是天然异花授粉还是人工异花授粉，难度都很大。奥地利遗传学家孟德尔之所以选择豌豆作为杂交实验的对象，就是因为豌豆花够大。

授粉时间短是水稻难以进行杂交的另一个重要原因。一朵水稻花由6个雄蕊和1个雌蕊构成。水稻开花后，雄蕊上的花药会迅速破裂，将花粉快速弹射出去，被雌蕊接住，授粉过程就这样完成了，整个过程不到1小时。基于水稻的这种特性，一些科学家提出，如果水稻天生无法产生花粉，或者说如果能阻止水稻自花授粉，水稻杂交就有可能实现。

要高产就必须杂交，可水稻花偏偏很难杂交。

发现宝贝稻

中华人民共和国成立后，我国科学家进行了大量的作物杂交实验，其中就包括杂交水稻。然而，杂交水稻的产量却始终不理想。1958年，我国农技科研人员得出共识：杂交水稻不增产，是由于亲缘太近。

20世纪50年代末，袁隆平被分配到海南江安农校担任俄语教师。1960年7月，他在农校的试验田中，意外发现了一株非常特殊的野生稻。这株稻子长得特别壮实，稻穗大、籽粒饱满且整齐，几乎汇聚了人们所需要的所有优秀品质，它携带的优秀基因是水稻增产的希望。袁隆平小心翼翼地将这株宝贝稻子的籽粒收集起来。1961年，他满怀希望地试种了1000株该品种稻子，结果却出乎他预料。“一抽穗大失所望，高的高，矮的矮，没有一株有它‘老子（父辈）那么好。”袁隆平在回忆这段经历时说。

这次失败没有让袁隆平气馁，反而提醒了他：性状分离是杂交二代的典型特征。也就是说，他当初发现的优质稻是杂交一代，是天然的杂交水稻！基于这个判断，袁隆平开始研究人工培育杂交水稻。

杂交水稻三系配套原理圖

1964—1965年，袁隆平在检查了几十万株稻穗后，终于找到了6株雄性不育株，也就是杂交水稻的母本。经过人工授粉，这6株水稻中的4株成功繁育了1～2代，这激发了袁隆平的研究信心。

要培育杂交水稻，就要阻止水稻自花授粉，也就是要找到不能产生花粉的水稻品种（不育系）。不过，这种不育是可以被修复的，因此要给不育系找一个能保持后代不育的“丈夫”（保持系）提供花粉。经过人工授粉，不育系就能结出大量不会产生花粉的种子，也就能得到许多无法产生花粉的水稻植株。有了这些无法自花授粉的水稻，接下来就是找一个关系比较远、能够修复不育性状的“丈夫”（恢复系）。它俩结合后，结出的种子就是能够自花授粉（即能够种植）的杂交品种。这就是袁隆平发明的杂交水稻三系法制种技术。1973年，袁隆平实现了籼型杂交水稻的“三系”配套，这项创举被誉为农业技术领域的“第二次绿色革命”。

雄性不育系的发现，让水稻杂交成为可能。

再也不挨饿了

湖南人朱星星还记得，小时候每当青黄不接的季节，她的母亲就要拎着淘米篓，挨家挨户借米度日。星星家有八口人，吃饭是最大的问题。1976年，工作组的吴同志在星星村里稿实验，试种杂交水稻。

初次试种杂交水稻，村里还举办了隆重的仪式，只有优秀的青壮劳力才能栽秧。他们排成一排站在田里，田埂左右两边各站了一个拉秧绳的农民。白色的秧绳上，每隔20厘米左右就有一个红点，这是杂交水稻秧苗的间距。生产队长吹一声口哨，农民就在秧绳的红色标志点处栽下一棵秧苗。在以往，每块水稻田要栽六列秧苗，但杂交水稻只能栽五列。

首个国家发明特等奖被授予袁隆平团队

星星记得，一株杂交稻发成了十几株，比普通水稻粗壮好几倍，秧苗高度也超过1米。到了收获季节，农民们却遇到了“困难”。以前农民割稻谷，每次一把可以割六株稻。可杂交水稻三两株就已经让人抓不下。收割的速度慢了，农民心里却满是丰收的喜悦。最后一统计，杂交水稻的亩产量是普通水稻的2倍。杂交水稻的高产是最好的广告：第二年，村里杂交水稻的种植面积迅速增加。从此，星星家再也不用借粮度日，那种幸福感让星星一辈子无法忘怀。

星星所在的村子当时推广试种的是“南优2号”杂交水稻，播种一亩田只需2.5千克种子，是我国第一代杂交水稻。1981年，袁隆平率领的课题组因杂交水稻育种而获得国家发明特等奖，这是中华人民共和国成立以来的第一个国家发明特等奖。

水稻秧苗

杂交水稻屡破产量纪录

袁隆平没有停止研究杂交水稻。继三系法后，他和石明松等科学家又研发出两系法杂交水稻，攻克了杂交水稻配种不自由的难题，进一步提高了杂交水稻育种效率。

20世纪80年代，日本最先启动了超级稻研究，提出在15年内提高水稻产量50%，也就是要从6～8吨/万米2提高到9～12吨/万米²。此后，菲律宾等国也相继立项超级稻研究课题。然而，没有一个国家如期实现超级稻的产量目标。我国的超级稻育种项目于1996年才正式启动，但起步晚并没有影响中国的超级稻研究走在世界前列。2014年，中国研发的超级稻实现了15吨/万米²的創纪录产量。

袁隆平和超级稻

虽然如今我们都能吃饱，甚至吃好，但粮食危机距离我们并不遥远。2007—2008年，全世界有37个国家面临粮食紧缺。截至2021年6月，全球粮价指数再创新高，多国为保障粮食安全积极屯粮，并限制食品出口。而截至2018年，杂交水稻在我国已实现总增产8.5亿吨。以杂交水稻为代表的粮食高产技术有力保障了我国的粮食安全。

中国“魔稻”走向世界

杂交水稻被印上了马达加斯加的纸币

从1979年首次走出国门起，中国研发的杂交水稻品种已经走入全世界几十个国家，包括印度、菲律宾、越南、美国、巴西、乌拉圭……中国杂交水稻在海外增产的粮食，每年能解决3500万人的吃饭问题。

2019年，在中国杂交水稻专家的技术支持下，非洲岛国马达加斯加的一片水稻示范田达到了8.45吨/万米²的当地历史最高水稻产量，这个数字是当地常规品种年均产量的3倍！当地人在知道这个数字后，都想知道中国专家施了什么“魔法”才创造出这个“奇迹”。高产的答案是“惟楚902-3”——一种适合马达加斯加当地气候的杂交水稻品种。

马达加斯加总人口约为2500万，其中80%以上从事农业，稻米是马达加斯加的主要粮食作物，总种植面积达1.5万平方千米，占马达加斯加农田总面积的一半以上。然而，当地水稻产量却一直不高，每年都需要大量进口大米。从2007年起，中国先后派遣了20多位杂交水稻专家前往马达加斯加，指导当地农户种植杂交水稻，累计推广杂交水稻种植面积400多平方千米，增产稻谷12万吨以上。高亩产的杂交水稻为马达加斯加人民带来了彻底摆脱饥饿的希望。杂交水稻技术不但解决了中国的粮食供应问题，还为全世界提供了解决粮食短缺的中国技术，可以说，杂交水稻技术正在悄然改变着世界。

杂交水稻技术正在悄然改变着世界。

杂交水稻为马达加斯加带来了远离饥饿的希望

杂交水稻丰收让印度农民喜笑颜开

杂交水稻的高产是最好的广告

我们永远铭记他

1994年，美国经济学家莱斯特·布朗提出“21世纪谁将养活中国？”的质疑。当时的西方学者普遍认为，中国人口众多，全世界的粮食生产也不一定能满足中国巨大的需求。然而，仅仅过了26年，2020年我国粮食自给率超过95%，人均粮食拥有量高于世界平均水平。2020年我国全年出产的大米中，65%来自杂交水稻。

袁隆平曾说过：“（布朗）低估了科学、科技进步对提高粮食产量的巨大潜力。”“中国人不但能养活自己，而且能为其他发展中国家，为解决世界粮食短缺问题做出贡献。”根据2019年国务院新闻办发布的《中国的粮食安全》白皮书，2017年，我国稻谷的平均单位产量已达6.9吨/万米2，比世界平均水平高50.1%。

袁隆平把一生奉献给了杂交水稻育种事业，即便在晚年，他也没有放下研究。我国有约13.3万平方千米适宜栽培耐盐碱水稻的盐碱地，是国家重要的后备耕地资源。2020年10月，由袁隆平领头的耐盐水稻试验田平均亩产达802.9千克，创下了盐碱地水稻高产新纪录。

今天，中国已经彻底解决了粮食短缺问题，中国人的需求也從吃饱变成了吃好。杂交水稻给了中国保障粮食安全的自信，为全中国人民追求更美好的生活断了后顾之忧。袁隆平离开了我们，但我们将永远铭记这位伟大的科学家。

“第一次绿色革命”

第一次绿色革命：矮化育种

在过去很长一段时间内，世界各个主要小麦产区都因为大量使用化肥而出现小麦植株过高并发生倒伏的现象，小麦因此严重减产。20世纪60年代，美国科学家诺曼·勃劳格开创了小麦“矮化育种”技术，将小麦的高秆变矮秆，同时辅以农药和农业机械，提高了小麦产量，19个发展中国家因此项技术实现了粮食自给自足。这被誉为农业技术领域的“第一次绿色革命”。

一粥一饭来之不易

根据农业农村部的统计数据，我国水稻机械化率超过80%。机械化平均只能收割稻田中90%的稻粒，剩下的10%是收割的损失部分。经过晒干和脱壳，平均每1千克谷粒只能产出0.6千克成品大米。在运输和仓储环节，又会有5%～10%的损失。据中国农业科学院估算，我国粮食全产业链总损耗率约12%。此外，每生长1千克水稻，至少需要消耗1吨灌溉水，因此，粮食来之不易，我们真的应该珍惜每一粒粮食。

大米是水稻的什么部分？

脱去稻壳后的稻粒是糙米，还带有米糠层，就算煮熟了也难以下咽，因此人们要去除米糠层。同时，为了避免大米在储存阶段发芽，稻粒还要去除胚芽。最后留下的只有稻粒的胚乳，也就是可食用的大米。胚乳是种子的营养器官，储存了种子发芽所需要的所有营养。

“乔装”水稻的稗草

你知道稗（bài）子酒吗？此酒味甘而清凉。稗子酒由稗子发酵蒸馏而成，稗子并非粮食，而是稗草的种子，这种作物可是稻农的心头大患。

我国宋代自然科学家（理学家）朱熹在《劝农书》中写道：“禾苗既长， 稗草亦生， 须是放干田水， 仔细辨认， 逐一拔出， 踏在泥里， 以培禾根。”其中的稗草是水稻田15种主要杂草中最难对付的一种，也是稻农的主要清除对象。

稗草种子成熟后不像水稻种子那样挂在穗上，而是很容易掉落。一块田里第一年只要有5粒稗草种子落地，第二年地里的稗草种子就能达到300粒，第三年就有可能造成这块地绝收。有研究表明，亚洲地区的水稻杂草平均使水稻产量下降21%～23%，其中危害最大的就是稗草。稗草是碳4植物，能比水稻更高效地进行光合作用。不仅如此，生长过程中的稗草还会分泌一种名为丁布的次生代谢产物，它会抑制水稻生长。

稗草长得和水稻极其相似。近几十年来的文献记录显示，稗草变得越来越像水稻，这是因为人类在拔除稗草的同时，也在对稗草进行选择——长得越像水稻的稗草越容易存活下来。第一个注意到稗草高明“乔装术”的，是苏联著名植物学家瓦维洛夫，因此稗草的这种模仿水稻的现象也被称为“瓦维洛夫拟态”。

种植水稻的历史

粳稻

籼稻

水稻可以说是亚洲人民最爱的主食，各国也都有各自最骄傲的水稻品种，例如我国的五常大米、日本的越光米、巴基斯坦的巴斯马蒂长粒米、泰国的长粒茉莉香米……全世界超过一半的人民以水稻为主食。

亚洲地区种植的稻谷主要是长长的籼稻、圆圆的粳稻和粒大的爪哇稻。我国南方多种植籼稻，这种稻米适合做米粉;我国北方更多种植粳稻，其口感更好。科学家通过基因证据发现，野生稻大约在8500年前在我国长江中下游被驯化，并在至少3900年前分化为籼稻和粳稻。

我国春秋时期的政治家管仲曾经写道：“终岁耕百亩，百亩之收不过20钟。”钟是古代的一种量具，一钟可盛稻谷80千克，20钟即1600千克。春秋时期的3.5亩合今天的1亩。这样算下来，春秋时期的亩产量不过53千克。2018年，袁隆平带领研发的超级杂交水稻创造了1152.3千克的大面积水稻亩产世界纪录。