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第75章 袁隆平的杂交水稻为何不留种（第1页）

谢郁文小姐又提问说道：“张启哥哥，刚刚你提到了袁隆平爷爷的杂交水稻不能留种，为什么会这样呢？”张启回答道：“其实，不仅仅是袁隆平研发的杂交水稻不能留种，世界上所有的杂交水稻都是不可留种的。迄今为止，无一例外。那么，不能留种的作物，能不能吃？答案是：当然可以吃。我举一个例子，无籽西瓜就是不能留种的。请问，我们吃不吃无籽西瓜？20世纪50年代，市场上就出现了无籽西瓜。无籽西瓜是用种子种出来的，但这个种子不是无籽西瓜里的种子，而是自然的二倍体西瓜跟经过诱变产生的四倍体杂交后，形成的三倍体西瓜里的种子。由于是三倍体，所以本身是没有繁殖能力的，也没有籽。无籽西瓜是从三倍体的种子发育而成，但是它自己长成之后，是没有种子的，即不能留种。在当今市场上，目前无籽西瓜的市场份额占到了90以上。很多人胡说什么“现在的东西口感差”，我是感觉无籽西瓜口感很好，一点不比以前的品种差，而且更好。还有苹果，小时候吃的苹果又小又黄又涩，现在的品种饱满好看口感也好的多。”谢郁文连连点头：“确实如此，无籽西瓜就能吃。”张启道：除了无籽西瓜，杂交玉米也是不能留种的。因为杂交玉米的种子是杂交种，特点是退化很快，仅在第一代时具有高产优势，到了第二代就不行了。”谢郁文又问：“那么，是不是杂交高粱也不能留种呢？”张启点点头：“哈哈，你这就猜对了。杂交高粱也是不能留种的。请记住：不管它是杂交玉米、杂交水稻，或者杂交高粱，只要是杂交品种，都有一个共同的特征，那就是无法留种。”谢郁文问道：“既然杂交品种都无法留种，凭什么我们非要研发它们呢？”张启回答道：“答案很简单啊，杂交品种优势大。什么优势那？就是让不同亲本进行杂交，其产生的后代，比父母更加优异。杂交产生的后代，它们比父本和母本都长得更加高大、健壮，产量也更高。一般来说，农作物需要经过开花授粉才能结出果实，有些作物是自花授粉，有些作物是异花授粉。而自花授粉是自然界最普遍的现象。水稻一开始就是自花授粉。比如，现在有一株水稻花，正常的情况下，它们两个一起生长，到了开花结果的时候，由于挨的太近，所以正常情况下雌花只能接受它的雄花，这个就是自交。自交是不可避免的情况。相当于妹妹只能和她的哥哥进行婚配。如果要与其他品种杂交，必须要赶在雄花，就是她的哥哥性成熟之前，用手术剪刀把雄的去掉。这样就可以用这个作为母本，与其他的父本进行杂交，产生杂交种。这个杂交种，是具有优势的，是农民急切盼望获得的种子。所以需要对水稻进行人工的修剪，即“去雄”。也就是组织很多工人，用剪刀把杂交水稻花的雄花剪去。这是有目的的人工杂交。但是用剪刀一个一个去弄，岂不是累死？就得寻找一种更加科学高效的方法，于是到了袁隆平大显身手的时候了。那就是袁隆平的杂交水稻技术。正是因为有了袁隆平的杂交水稻技术，所以以后再也不用辛辛苦苦地用人工去修剪雄花了。当时，袁隆平提出了一个理论构想，就是利用雄性不孕的材料，即培育一种不用去雄的植株，来完成杂交制种，免去了人工去雄的过程。这个不用去雄的植株，叫做雄性不育株，简称不育系。也就是说，不用人工修剪就直接得到杂交种。比如，我们还看上面的那个图，一株水稻花不是同时有雄花和雌花吗？如果让那个雄花一开始就是不育的，岂不是就无法完成自交了吗？不能自交，也就无所谓你是不是雄花，因为那是‘太监’。于是，这株水稻就被迫与其他的水稻花进行杂交。而如果与其他的水稻花进行杂交，则它们的后代质量就更高。这就是袁隆平爷爷的理论思路。”张启说到这里，脑海中回忆起上一世与袁隆平院士亲密合作的场景，又继续说道：“理论毕竟是理论，首先得找到一个研究开始的范本，也就是说，得在自然界发现一个天生的雄花不能发育的水稻花。有了这个范本，然后才能研究下去。袁隆平每天晚上就在想：不育系、不育系、不育系，亲爱的您在哪里啊？于是，袁隆平的团队就开始天南地北地展开了寻找工作。这个工作无异于大海捞针，因为理论毕竟只是理论，能不能找到还不好说。但他们的运气还是不错的，概率相当于同一只羊被雷连续劈中9次。运气就好到这种程度。1970年，袁隆平的助手李必湖，和三亚南红农场的技术员冯克珊，在海南岛的普通野生稻群落中，偶然发现了一株雄性不育野生稻，也就是‘野败’，并用广场矮、京引66等品种测交，发现其对野败不育株有保持能力。后来的三系法杂交水稻技术，就是从这株雄性不育的野生稻开始的。”，！谢郁文又问：“那为什么李必湖不是‘杂交水稻之父’呢？”张启向她解释道：“虽然是李必湖第一个发现了‘野败’，但袁隆平依然是‘杂交水稻之父’，因为他是理论的开创者。没有理论指明研究方向，就没有应用。李必湖是按照袁隆平的理论指导，才找到了需要的研究材料‘野败’。所以说，袁隆平的‘杂交水稻之父’实至名归，确实无可置疑！”谢郁文又说道：“如果农民就是不喜欢杂交品种呢？让农民拥有可以留种的作物多好啊！”张启哈哈一笑，解释道：“你如果是农民，就不会这样说啦。农民已经多年受益于杂交品种，早就习惯了杂交技术。我可以告诉你，农民根本不在乎是不是可以留种。为什么呢？因为所谓的可以留种的种子，其实就是纯种。纯种是可以留种，没错，但是其缺陷实在太大了，农民经过对比，就感觉到不划算，还不如使用杂交种子。纯种的缺陷在于，其天生就容易退化，而且产量很低。比如某一个农民第一年种了纯种，打的麦子还可以第二年继续种，自然不必年年买种子。可是到了第二年看收成，产量下降很多。到了第三年，产量又掉了一大截。一般来说，纯种最多使用三年，越往后性能越惨。所以农民过个三年还必须重新买种子。农民如果采取杂交技术，则产量立马提高几个档次，虽然需要每年花点钱购买新的种子，但是一算总账，收益依然比种纯种的作物划算。所以，农民根本不在乎是不是可以留种，只要每年的收益更大就行。此外，农民为什么喜爱非纯种，与工业化有关。在小农经济时代，一个家庭可以自己弄，但种子的产量很差劲。农业工业化实现之后，采用了给种子“包衣”的技术，就是将种子浸泡在营养液之中，给种子外壳涂上一种‘保护衣’。效果是既防虫，又防护除草剂，还提高产量。但传统小农经济的一家一户，显然没有这个能力做“包衣”。只有工业化的工厂，可以提供这种服务。工业化以后，新种子有几个好处：第一，成本大幅下降，即使农民每年花钱购买，也比纯种便宜许多。第二，性状不容易退化，而纯种很快就退化了。第三，有‘包衣’技术加持，纯种则没有这个东西。有些人不懂科学知识，胡说什么‘转基因作物不能留种’，但转基因技术与能不能留种一点联系都没有。”谢郁文又说道：“万一有些人就喜欢钻牛角尖呢？比如，他们会说：‘不行！不行！虽然现在不能留种也没有关系，但难保未来某一天出现巨大的天灾人祸，农民拿不到杂交种子了，这可怎么办啊！还是留种好！’张启哥哥，你说应该如何这个风险?”张启微微一笑，说道：“哈哈，别急！非要留种，也不是不可解决。世界上你不了解的科学技术多得是。还真有办法解决呢。那就是依靠转基因技术实现留种。正是转基因技术，让原本不能留种的杂交作物，居然也可以留种了。作物在受精后胚珠的发育，是依靠一个基因bb1的激发的。在花粉精子中bb1是有表达活性的，而在未受精的卵细胞中bb1则不表达。在自然条件下，花粉精子中的bb1表达产物，在受精后会激活卵子bb1的表达，从而开启胚发育的过程。通过转基因以及基因编辑手段，科学家们让卵细胞中的bb1直接就能表达。这时候不需要受精过程的发生，卵细胞就能发育成胚——即幼小的植株。卵细胞是单倍体细胞，即使它能够绕过受精过程发育成胚，产生的植株也是单倍体，因此还要绕过减数分裂这个难关。好在，科学家们发现，只要利用基因编辑技术敲除水稻中的三个减数分裂相关基因，就能让水稻的生殖原细胞的减数分裂变成有丝分裂——这个过程被称为i。通过这一过程，卵原细胞在形成卵子的时候，不会发生重组和同源染色体分离，同时维持二倍体倍性。科学家可以利用这种类似无性繁殖的过程来产生种子，从而维持其杂种优势的特性。这样的话，只要在适合的时候，以后的科学家就可以利用转基因技术让一些杂交种子也可以留种。只要需要，转基因技术完全可以让袁隆平的不能留种的杂交水稻，也变得可以留种。”张启兴奋的继续说道，“意外不意外？！原本大自然让杂交作物天生就不能留种，结果转基因技术打破了这个魔咒，让不能留种的作物也可以留种了。所以，即使以后世界‘末日’了，大家挤在一艘‘方舟’里面，等到‘大洪水’一退，科学技术还能保人类顺利的生存繁衍下去。”说到这里，张启伸出手指，说道：“刚刚我说了这么多，现在总结一下。第一，纯种可以留种。但是退化很快，不划算。第二，通过杂交技术得到的杂交种，不能留种。所有的杂交品种都是不能留种的。但是划算，农民就是喜欢。小主，这个章节后面还有哦，，后面更精彩！第三，转基因技术可以让原本不能留种的杂交种也可以留种。”谢郁文点了点头，又问道：“刚刚你提到了‘雄性不育保持系’这是啥意思意思啊?我有点不明白。”张启解释说道：“前面我说了，杂交水稻技术，也包括杂交高粱技术、杂交玉米技术等等，可以用不着人工去雄，不育系对于杂交优势的广泛利用具有非常重要的意义。但是我也要指出，不育系因为雄性败育，不能自交结实，获得的种子本身不能留种，不能传宗接代。所以在利用杂交优势的时候，还必须有一个外表相像，自交能结实，花粉发育良好的另外一个品种来帮助它传种，把这种品种的花粉，授以不育系。这样的话，不仅使得不育系结下种子，而且结下的这个种子以后长成的植株，它们依然可以保持雄性不育系的特征。这个品种，就是雄性不育保持系，简称为保持系。如果我们选择某种品种为不育系杂交产生杂种优势的品种，这就叫做雄性可育恢复系，简称为恢复系。关于不育系杂交种优势的利用，我举一个例子。就不说袁隆平爷爷的杂交水稻，因为那个大家都太熟悉了。我就说说杂交高粱。山西省河曲县在1969年种植的杂交高粱，平均亩产为19938斤，比之前不使用杂交时提高产量达50。昔阳县种植了晋杂5号，平均亩产为1600斤，其中有的亩产高达1720斤，而之前平均亩产量仅为680斤左右。我国在杂交高粱上采用的不育系多为3197a，保持系为3197b。利用3197a与其他优良品种即恢复系进行杂交，培育出不少有名的杂交品种。比如，晋杂5号就是3197a与三尺三培育而成，可以写成3197ax三尺三。”谢郁文看他侃侃而谈，内心极为震撼，说道：“张启哥哥，为什么你什么都懂?你和神仙一样呢！”张启摆了摆手，“我也是看书才知道的，汲取前人的智慧。”谢郁文满脸崇拜，“可是你真的什么都懂，就像和袁隆平爷爷认识一样。”“我当然与袁隆平院士认识了”，张启心里暗自想道：“上一世，我们彼此之间不仅是好朋友，还经常在一起合作科研项目，袁隆平还亲自参与了转基因技术的研究，发表了4篇论文……”张启暗自发誓：“这一世，我要做‘农业之神’！”：（）穿越后，成为了农业之神