在梅州市蕉嶺縣新鋪鎮矮嶺村，76歲的鐘章美被譽(yù)為"竹稻之父",從農校畢業(yè)后曾在海豐縣農科所和蕉嶺縣農科所工作。上世紀60年代末開(kāi)始，為了把竹子的耐寒、耐熱、抗倒伏等特性轉移到水稻上，他開(kāi)始挑戰竹子與水稻遠緣雜交的世界難題，經(jīng)過(guò)長(cháng)期大量的實(shí)驗，終于得到了竹稻。
這一研究成果在學(xué)界引起轟動(dòng)，圍繞著(zhù)竹稻中竹子基因的成分與所起到的作用等問(wèn)題，爭議不斷。而竹子和水稻遠緣雜交育成的品種能否通過(guò)品種審定，也還是個(gè)未知數。
已經(jīng)76歲的鐘章美極其希望竹稻品種可以通過(guò)審定，他不希望此生留下遺憾。
●南方日報記者 湯凱鋒 李秀婷 攝影 梁文悅
實(shí)習生 朱成方 莫金 梅州蕉嶺報道
"不可能"的探索
竹子與水稻是同科不同屬的植物，要想遠緣雜交成功，首先要解決兩大技術(shù)難關(guān)，一是花粉受精技術(shù)，二是雜交后代不育問(wèn)題
上世紀六十年代，水稻經(jīng)常遭遇干旱、倒伏等災害。從農校畢業(yè)的鐘章美有一天無(wú)意間看見(jiàn)竹子開(kāi)花，他突發(fā)奇想：竹子一身都是寶，有60多種元素是人體所需的，如果能把竹子的優(yōu)良基因轉移到水稻上來(lái)該有多好！
竹子是竹亞科，水稻是禾亞科，兩個(gè)完全不同物種的雜交通常不親和，具有排他性，這種被稱(chēng)為遠緣雜交的技術(shù)一直是世界難題，很多人認為鐘章美的想法"根本不可能實(shí)現".
"要想竹子與水稻遠緣雜交成功，首先要解決兩大技術(shù)難關(guān)，一是花粉受精技術(shù)，二是雜交后代不育問(wèn)題。"浙江大學(xué)生物系統工程與食品科學(xué)學(xué)院教授張英告訴記者，超遠緣雜交在理論上可以實(shí)現，就像驢和馬雜交可以得到騾，但騾是不育的，如果可以解決騾的育性難題，那就是大突破。
考驗一個(gè)接著(zhù)一個(gè)。
在研究過(guò)程中，鐘章美首先遇到了水稻與竹子開(kāi)花的時(shí)間差難題。青皮竹每年3-6月為開(kāi)花季節，早上5-7時(shí)開(kāi)花散粉，而水稻則在上午10時(shí)左右才開(kāi)花散粉。鐘章美通過(guò)溫湯處理并拍打稻穗等方法，水稻終于在早上5-7時(shí)提前開(kāi)花。
選擇何種水稻進(jìn)行雜交是另一個(gè)考驗。1970年，鐘章美嘗試選用"鐵骨矮"、"廣解九號"、"科情3號"做母本材料，均雜交配對失敗。最后，他采用秈稻與粳稻雜交，并把雜交后所得的材料作為中間橋梁，再與青皮竹雜交。
1971年，鐘章美終于得到三粒竹稻雜交種子。三粒種子均發(fā)芽，但其中兩株半途夭折，僅剩的一株禾苗經(jīng)過(guò)736天的種植，長(cháng)到2.5米高才開(kāi)始抽穗，一共抽出14穗谷子，穗長(cháng)一尺多，但都不結實(shí)。
正當研究陷入困境時(shí)，時(shí)任中國農林科學(xué)院院長(cháng)的金善寶聽(tīng)到消息后，專(zhuān)程從北京趕來(lái)考察竹稻。為了解決遠緣雜交后代不育的難題，金善寶指導鐘章美用秋水仙素進(jìn)行處理，終于得到162粒種子。"有了種子就說(shuō)明竹稻可能得到后代。"
竹稻雜種后代的特點(diǎn)是表現優(yōu)勢大，分蘗力強、根粗葉旺、莖葉堅實(shí)、稈壁厚、硬度大、葉片長(cháng)且硬等。但由于染色體重組，穩定性被動(dòng)搖等原因，竹稻的雜種后代嚴重分離，出現生育期變異、結實(shí)變異、發(fā)芽力變異和形態(tài)變異等情況。
為此，鐘章美將竹子與水稻超遠緣雜交成功的材料與水稻不斷回交、復交，經(jīng)過(guò)十六七代的培育，終于得到比較穩定的"竹稻966"和"竹稻989"等。
基因檢測的爭議
由于缺乏資金等客觀(guān)原因，基因檢測無(wú)法完成，竹稻在學(xué)術(shù)上一直存在質(zhì)疑，不過(guò)也有專(zhuān)家認為，竹稻超遠緣雜交的成功不用懷疑
2003年，鐘章美與梅州市農校開(kāi)展竹稻研究合作，并邀請福建農林大學(xué)作物遺傳改良研究所的專(zhuān)家為"竹稻966"和"竹稻989"進(jìn)行遺傳組成的檢測。結果顯示：初步推斷"竹稻966"和"竹稻989"的基因組中含有來(lái)自"青皮竹"基因的成分。
與此同時(shí)，一些專(zhuān)家提出了學(xué)術(shù)上的質(zhì)疑。有專(zhuān)家認為，竹稻仍然需要更高層次的檢測認定，來(lái)確定是否含有竹子基因；也有專(zhuān)家提出，需要看水稻雜交后一代、二代等標本，查閱整個(gè)選育過(guò)程的記錄，才能判斷竹稻的成分；由于目前的竹稻種經(jīng)過(guò)十多代的培育，生長(cháng)特性比較趨同于常規水稻，因此還有專(zhuān)家說(shuō)，竹子基因對竹稻產(chǎn)量、抗性等貢獻難以確定，甚至有專(zhuān)家擔心竹子有效基因在選育過(guò)程中不斷流失。
目前的爭議主要集中在基因檢測上。"但做一個(gè)基因檢測就要幾百萬(wàn)元，單靠我的力量，根本不可能。"鐘章美說(shuō)。
華南農業(yè)大學(xué)農學(xué)院副院長(cháng)劉向東教授相信當時(shí)竹稻遠緣雜交肯定取得了成功。"鐘老保留了很多竹稻品系樣本，這些樣本確實(shí)與普通水稻不同。"
張英的觀(guān)點(diǎn)和劉向東一致。在她看來(lái)，鐘章美所培育的竹稻，從香味、抗旱性、生長(cháng)特性等外部特點(diǎn)來(lái)看，確實(shí)具有竹子的特性。她提出，其實(shí)不一定從基因學(xué)研究才能證明竹稻超遠緣雜交的成功，即使做了基因檢測，也不一定就可以證實(shí)，因為竹子的基因庫現在還不完善。廣東省農科院水稻研究所副所長(cháng)王豐也認為，生物的任何性狀都是受基因控制的，由于原始的雜交親本水稻材料丟失，要完全區分竹稻中哪些DNA序列來(lái)源于青皮竹，確實(shí)不容易，況且青皮竹的基因組測序尚未完成，其基因庫還不完善。
王豐說(shuō)，鐘章美早年一些有關(guān)竹稻的材料確實(shí)具備竹子特性，而且他記載的數據也相當翔實(shí)清晰，比如關(guān)于種子不結實(shí)的記載，符合遠緣雜交后代不育的規律；再比如用秋水仙素處理，用多倍體原理來(lái)育種，"這些都是當時(shí)業(yè)內非常盛行的做法。"
原來(lái)，遠緣雜種不育是普遍現象，但在植物中可用秋水仙素等化學(xué)藥物處理雜種的生長(cháng)點(diǎn)或分蘗節等有分生組織的部位，使體細胞的染色體加倍，變成異源四倍體，每一條染色體都有雙份，就能像二倍體一樣進(jìn)行正常的減數分裂，形成可育的配子，這樣，遠緣雜種才可能有正常的繁殖能力。
育種推廣的艱難
盡管通過(guò)檢測，竹稻具備了優(yōu)質(zhì)、多抗性的特點(diǎn)，研究前景廣闊，但育種仍面臨考驗，何時(shí)才能推廣應用到生產(chǎn)生活中仍是未知數
新中國成立以來(lái)，我國水稻品種經(jīng)過(guò)由高稈到矮稈的變革，畝產(chǎn)量也由126公斤提升到了250公斤左右，但還是遠不能滿(mǎn)足社會(huì )需求。如何提高水稻的產(chǎn)量？世界公認的方法是走雜交之路，但卻一直徘徊不前，直到上世紀60年代，中國工程院院士袁隆平艱苦探索，一步一步地開(kāi)創(chuàng )雜交水稻的里程。
雜交水稻屬于近緣雜交，但水稻要再往高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)發(fā)展，近緣雜交技術(shù)也存在局限。"就像馬與馬一樣，同一個(gè)物種，無(wú)論怎么雜交，產(chǎn)生的后代也不可能和大象一樣高大。"有專(zhuān)家如是比喻。
糧食的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)似乎需要依靠遠緣雜交技術(shù)的突破。
早在上世紀70年代，中國科學(xué)院就成立了"遺傳研究所糧食作物遠緣雜交組",作為指導全國開(kāi)展遠緣雜交工作的政府機構。盡管遠緣雜交所涉及到的作物非常廣泛，但至今幾乎仍無(wú)應用到生產(chǎn)上的突破。
根據鐘章美的研究及相關(guān)部門(mén)的證實(shí)，鐘老研究的竹稻試種，畝產(chǎn)可達600公斤以上。
王豐介紹說(shuō)，他在研究中發(fā)現，鐘章美的部分竹稻材料由于莖稈粗壯、纖維多、硬度大，雖然有螟蟲(chóng)咬，但只能在莖節處咬破進(jìn)入，被蟲(chóng)子咬過(guò)的竹稻一樣生長(cháng)得很好。同時(shí)，他在試種中發(fā)現，竹稻的再生能力也很強。
另外，王豐還做過(guò)實(shí)驗，將竹稻的一個(gè)品系與正常水稻做了比較，分別將兩種米煮成米飯后放進(jìn)碗里，在8月份放置4天，結果竹稻煮成的米飯很少發(fā)霉，而普通大米的飯霉菌卻很快長(cháng)滿(mǎn)了一碗。
更讓人憧憬的是，經(jīng)過(guò)浙江大學(xué)食品系委托農業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監督檢驗測試中心的檢測結果，竹稻所含的蛋白質(zhì)、鈣、鋅、鐵、硒等含量均比普通水稻高。
正是如此，鐘章美認為，雖然目前的竹稻還沒(méi)有達到超越"超級雜交稻"的水平，但能夠遠緣雜交成功，已是世界性的突破。且根據竹稻試種表現，竹稻具有一定的科研價(jià)值，是最有希望運用到生產(chǎn)的品種之一。
就在一切都順風(fēng)順水時(shí)，竹稻的育種卻出現了波折。
根據《種子法》的規定，水稻新品種必須通過(guò)專(zhuān)業(yè)的品種區試和審定。2007年，鐘章美等人選取"竹稻966"種子，向省相關(guān)機構申報區試審，但該品系卻出現稻瘟病、產(chǎn)量低于對照品等情況，竹稻品種無(wú)奈被淘汰。
"應該是我們送審的種子出現了問(wèn)題。"鐘章美回憶說(shuō)，當時(shí)選擇的竹稻種子在種植時(shí)，附近有其它雜交水稻，"沒(méi)有嚴格隔離，花粉應該受干擾了。"
竹稻沒(méi)能通過(guò)區試和品種審定與大面積推廣應用成了鐘章美最大的心病。日前，他再次把竹稻種子送到省有關(guān)機構區試，預計需要兩年時(shí)間才有結果。但他們還是擔心，竹稻的區試審定會(huì )卡在基因檢測的問(wèn)題上。
什么是遠緣雜交？
不同物種雜交
遠緣雜交一般是指在分類(lèi)學(xué)上物種以上分類(lèi)單位的個(gè)體之間交配。不同種間、屬間甚至親緣關(guān)系更遠的物種之間的雜交，可以把不同種、屬的特征、特性結合起來(lái)，突破種屬界限，擴大遺傳變異，從而創(chuàng )造新的變異類(lèi)型或新物種。
遠緣雜交產(chǎn)生的后代為遠緣雜種。由于遠緣雜交往往重演物種的進(jìn)化歷程，故也是研究生物進(jìn)化的重要實(shí)驗手段。遠緣雜交一般不易結實(shí)，即使結實(shí)，雜種也通常不育或夭亡，雜種后代分離幅度大，分離世代長(cháng)且不易穩定。遠緣雜交在育種上的意義主要是：研究物種演化，創(chuàng )造新物種、改良舊物種、創(chuàng )造和利用雜種優(yōu)勢。
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