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中国杂交水稻技术发展研究(1964~2010)
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摘要
杂交水稻作为一项现代农业高新技术成果,在中国的研究与应用一直领先世界已近50年,其研究成果的推广应用,不仅对中国,同时对世界产生了广泛而又深远的影响,为解决中国和世界的粮食安全问题做出了巨大贡献。
     技术从诞生之日起就会深深打上时代的烙印。杂交水稻在中国的研究起步虽相对较晚,却在中国极端艰辛的环境中诞生,这与中国当时社会的技术需要的强大推动是密不可分的。纵观几千年的文明史,中国一直未能彻底摆脱饥饿的威胁。20世纪50年代末爆发的大饥荒,又一次夺走了中国成千上万人的生命。粮食安全直接威胁到中国的稳定与存亡,在这样一个时代背景之下,致力于选育水稻良种、提高粮食产量的杂交水稻技术也就应运而生。为理顺杂交水稻技术发展脉络,文章回顾了中国五十年代水稻杂交育种研究的概况,为杂交水稻研究的兴起做好了技术思想和方法的准备。以袁隆平为代表的科研工作者,经过十年的共同努力,终于实现了三系配套,在全国科研大协作之下,中国科技工作者实现了在科学上的重大突破,获得了技术上的一个又一个创新,不断攻克了三系配套关、良种选育关和制种关,使三系杂交籼稻在全国迅速大面积推广,获得了巨大的经济效益和社会效益。当三系法育种研究还在上升阶段时,以袁隆平为代表的科研人员又把目光投向了两系稻研究。水稻温光敏雄性不育现象的发现和温光敏不育系的育成,让两系法育种从科学设想成为现实。两系法育种从国家“863”科研立项到研究成功,历时也是近十年,同样是众多科研单位科研协作的结果。两系法育种从育种技术思路上由繁到简,成本大大降低,从高产目标向高产、优质、多抗综合目标转变。与三系法育种相比,两系法育种具有了明显的优越性,中国的稻作技术与文化得到进一步提升。中国超级稻育种计划的提出,不仅是杂交水稻技术内部自身发展的需要,也是中国社会的稻作发展需要。超级稻育种的方法也将常规选育、三系、两系选育方法和分子生物技术方法等现代高新技术统一了起来,育种理念也从“高产优质多抗”向“绿色环保”理念转变。计划运作已历时15年,每个阶段的育种目标都如期实现。预期在不久的将来,中国超级稻育种研究必然以其杰出的成就,为解决新世纪中国的粮食安全做出更大的贡献。从三系到两系再到超级稻,中国杂交水稻研究节节推进,一直保持着我国在杂交水稻育种研究领域的国际领先地位。
     从水稻杂种优势理论的建立到优势利用技术的发展,杂交水稻学科逐步建立。杂交水稻技术范式是支起整个学科的灵魂,“袁隆平思路”成为杂交水稻技术范式公认的理论基础,众多的科研人员创新的科研方法是杂交水稻技术范式的基本内容,其范式的形成是在科研实践中由外在信息不断作用于科研系统,通过系统内科研人员的吸收、交流、创造与传播逐步形成的。在杂交水稻科研系统内部,有了共同的理论、方法、价值标准、科研目标以及自己的组织机构和学术权威等。与其他学科的形成一样,杂交水稻学科知识的演化同样也经历了朦胧意识期、自觉认识期、整体把握期和综合发展期四个阶段。杂交水稻学科在中国发展近半个世纪,从其理论构架、学术队伍、知识信息及学术资料等方面都已经进入综合发展。杂交水稻科研队伍的发展是杂交水稻学科发展的核心,其科研队伍已经形成一个多层次、多领域、上下承继、结构合理的学科团队,其科研机构从国家到地方、从专门到综合已经发展成熟并不断壮大,杂交水稻研究成为一个能出成果、多出成果和出好成果的研究领域,在科研激励方面,杂交水稻科研人取得的丰硕成果受到社会的充分肯定和赞誉,从社会地位、科研立项、科技奖励等方面都给予这个科研团队以最大的关注。
     中国杂交水稻技术研究与推广在世界一直处于领先地位,但与西方发达国家相比杂交水稻技术成果的产业化程度并不很高,这与中国经济社会的大环境密切相关。从杂交水稻技术的推广历程来看,前期推广能够在很短的时间内形成规模主要依靠的是国家行政手段实现的,国家粮食政策的宏观调控直接影响到杂交水稻的种植面积;在80年代初期,成果推广与技术创新是同步的,技术推广体系在推广中得到不断完善和发展,这一时期的推广成绩显著,杂交水稻事业获得快速发展,农民种植杂交水稻增产增收;从90年代开始,杂交水稻的推广开始引进市场机制,产业化发展方向有了新的转变,杂交水稻的推广面积占水稻种植总面积的半数以上并趋于稳定;超级稻的推广模式已臻成熟,在市场机制与国家宏观调控的共同作用下必将杂交水稻产业化推上一个崭新阶段。从整体上来看,杂交水稻的推广阶段经历了指令性计划发展阶段、科技管理体制改革发展阶段、完全市场化产业模式发展阶段,产业化过程中主要存在科研与企业体系分离、市场经营无序、种子区域封锁等问题,要解决这些问题除了利用市场机制良性推动科研与企业体系的融合、打通产业化环节、加强整治市场、把好种子市场准入标准、宏观调控全局、改善供求平衡外,还需要面向“WTO”背景下的国际大环境,充分发挥自身技术优势,将杂交水稻技术成果产业化融入国际化轨道,加速产业化发展。
     杂交水稻从1980年第一次与美国圆环种子公司签订技术转让协议开始走出国门,到现今已有8个国家已经大面积推广中国杂交水稻,有40多个国家引种、研究、推广中国杂交水稻,推广面积已经超300万公顷。中国作为杂交水稻的策源地,为国际培训了大量的杂交水稻技术人员,策划召开了5届国际杂交水稻学术会议。亚洲是世界水稻的主产区,也是中国杂交水稻主要推广的区域,目前在亚洲的推广已经达到了相当的规模,印度、越南、菲律宾、孟加拉、巴基斯坦等国都已经大面积种植中国杂交水稻。非洲有着水稻生产的良好自然条件,但其稻作水平却很低,大量的稻米需要进口。近几年,中国杂交水稻在几内亚、马里、赞比亚、塞拉利昂、马达加斯加、利比亚、尼日利亚等国试种增产效果显著,各国政府均表示出浓厚的兴趣,应该存在较大的推广潜力。杂交水稻技术在全球的推广受到世界粮农组织的高度关注和大力支持,这不仅有利于全球的粮食安全问题得到有效解决,同时也将为改善中国与世界各国的关系,为增进中国人民与世界人民的友谊作出重要贡献。
     中国现代科学技术相对落后,但杂交水稻技术却已领跑世界近半个世纪,并还将继续领先世界。杂交水稻技术发明是中国现代科技史上的重大事件,在中国诞生绝非偶然,从技术的发明到技术成果的推广都离不开中国特定的政治、经济、文化等社会因素的共同作用。由此,我们发展中国技术,就必须立足于中国的技术国情,选择适应本国条件又能取得最大成效的技术,同时不断优化和完善技术发展的社会条件,用社会的发展来带动技术的发展,孕育出更多土生土长的像杂交水稻技术一样的原创技术,只有这样,才能真正建立技术与社会协调发展的技术体系,实现中国科技振兴。袁隆平作为杂交水稻科研团队的领军人物,他的成功享誉世界。他科学研究的风格带动了杂交水稻科研团队的一批人,成就了杂交水稻科学事业,成为了当今时代科学精神的主音。其科学风格的形成既有他对水稻特有的洞察力、自身个性等Taste"的直接作用,也是杂交水稻科研实践的直接塑造。其超强的创新意识、科学的研究方法、始终贯穿于其科学实践中的创新品质构成了袁隆平科学风格的主要内容。袁隆平的科研成果已经惠及全球,他的科学风格也将影响一代又一代科技人。他学术上的贡献主要包括水稻杂种优势理论的建立、三系法配套理论及技术规范的构建,建立了杂交水稻“从三系、两系到一系”育种理论的战略构想,提出培育两系法杂交水稻的一整套理论和技术路线并创新了核心种子生产等一系列技术,创立了超级杂交稻育种理论。研究袁隆平个人为国家创造的经济价值那是难以计算,获得的社会效益更是无法估量。文章采用有限的对照数据来论述基本问题。
The research and application on hybrid rice in China,as one Hi-tech achievement of modern agriculture, has been continuously leading world already in the recent50years. The achievements are generalized which has had widespreadly and profoundly influenced not only China, but also the world.It makes great contributions to solving the problems of food security in the world.
     This technology will always be stamped by the times from its birth. Although the research of hybrid rice is relatively late in China, it was actually born in the extremely hard environment. It was inseparable from the formidable impetus of technical requirement in China. Looking over thousands of years' history of human civilization, Chinese have not been able to get rid of threat of hunger thoroughly. The big famine, erupted in the1950s, has deprived tens of thousands of people of their life in China once again. Food security is very important for social stability and flourish of our nation.Under such background, the hybrid rice technology was invented,breeding paddy rice and increasing the production of grain. To rationalize the development of hybrid rice, the article reviews the paddy rice crossbreeding research in the1950s in China. The research of that time has prepared thoughts and methods for the hybrid rice technology. Under the cooperations of our national scientific researchers, Yuan Longping, as a representative of the researchers, has realized three-line hybrid rice finally. The researchers of China have made the scientific breakthrough, obtaining one technical innovation after another and having solved key technical problems of the three-line, the selection and breeding of hybrid rice. Producing hybrid rice under extensive conditions, it has made huge economic and social benefits.When three-line hybrid rice studies was booming, Yuan Longping began to head the hybrid rice researchers to study two-line hybrid rice the discovery of the male sterility phenomenon controlled by warm photosensitive and the breeding of the male sterile line realised the scientific hypothesis of the two-line hybrid rice. The research project of two-line hybrid rice of the863Plan, from the start to the success of the project, took ten years nearly.It similarly was result of the cooperation by the numerous researchers.Two-line hybrid rice breeding method is from complex to simplification. The cost of breeding is reduced greatly. The goal of breeding transforms from high yield to the high yield and high quality and the resistant varieties goals. Two-line breeding is obviously superior to three-line breeding. At the same time, the technology and culture of rice of China are promoted. The presentation of Chinese super rice breeding plan is not only the requirements of the hybrid rice technology,but also the needs of Chinese society. It integrated the the super rice breeding's method, the conventional breeding, three-line, two-line biological technology method and modern high-tech. The breeding idea transformed from "high yield, high quality and resistant varieties" to "green". This program lasted for15years, and each breeding goal was realized as scheduled. its outstanding achievements of Chinese super rice breeding will make bigger contributions to solving Chinese food shortage in this century. From the three-line hybrid rice to the two-line hybrid rice and the super rice, the research in China takes the lead and advances successively. It has been keeping nearly fifty years in the lead at the area of hybrid rice breeding in the world.
     From the establishment of rice heterosis theory to the utilization of the rice heterosis, the discipline of hybrid rice has been built up. The paradigm of hybrid rice technology is the soul of the discipline. Undoubtedly,"the idea of Yuan Longping" is the theoretical basis of the paradigm of hybrid rice technology. The scientific method is the basic content of it. The paradigm is formed from the practices of research when it is exchanging interaction between the external information and the system of research, through the researchers of scientific system to absorb, exchange, create and spread gradually.In the system of hybrid rice research, there are the common theory, the method, the standard of value, the research goal, own organizations, agencies, the academic authority and so on. The same with others, the evolution of knowledge of hybrid rice discipline similarly experienced the four stages of dim awareness, understanding consciously, overall sure and composite development. The hybrid rice discipline has developped near half century in China. According as its theory skeleton, academic troop, knowledge information, academic material and so on,the discipline has already entered the stage of composite development. The troop of hybrid rice research is the core of hybrid rice discipline. The troop of research has already been one team which is charateristic of multi-level, multi-domains, inheritedly and reasonable structure. Its research institution has various agencies in full strength from national to local, from special to comprehensive. The studies of ybrid rice are able to achieve far more.In the aspect of inspiring, the abundant accomplishment which the hybrid rice researchers obtains receives the full affirmation and the praise from sociaty. this scientific research team have been given the biggest attention in respects of social status, initiate a project and technical reward.
     The research and popularize of hybrid rice of China have been inthe first place in the world, but the industrialization of hybrid rice is relatively backward. It is closely related with the Chinese environment of economic society. The reason why the earlier extension can be proceeded in a short time is that it is mainly favored by the administrative measures.The policy of grain of national macro-control has immediate influence on the planting area of hybrid rice; In the early1980s, the extension of hybrid rice and the technological innovation were synchronized. The hybrid rice technology and the promoted system have been improved and developped unceasingly in the process of extension of hybrid rice. At this time, the extension was remarkable, the case of hybrid rice was expanding by leaps and bounds, and peasants increase both production and incomes by planting hybrid rice. The market mechanism was introduced in with the extension of hybrid rice in the1990s. From then on, the direction of hybrid rice industrialization was on the turn, the planting area of hybrid rice is50per cent of the total area of rice planting and was tending towards stability. The extension model of super rice is tending toward perfection.It will propel greatly the industrialization of hybrid rice to an entirely new stage by the effects of the Macro-Control and market mechanism.On the whole, the extension stage of hybrid rice passed through the stage of mandatory plan development, the stage of innovation of scientific and technical management framework and the stage of entirety Market-oriented industrialization model. In the industrial process, there are the main problems including the dissociation of the science institute and the enterprise, the chaotic market and disorderly competition, the blockade of seed regions and so on.To solve these problems, we must not only get down to making use of the market mechanism to accelerate the syncretization of the science institute and the enterprise, get through the links of industrialization, strengthen market management, control the seed market access standards for quality, perfect the macro-control system, improve equilibrium of supply and demand, but also fully develop own abundant technical advantages to integrate the internationalization track in face of entering the WTO. It will further accelerate the industrial development.
     Since the agreement of technology transfer with the American Ring-Seed Company in the in1980, the hybrid rice walked out of the country for the first time.Eight countries are popularizing planting nowadays. more than forty countries introduced and spread Chinese hybrid rice and the extension area already surpassed3,000,000hectares. As the birthplace of hybrid rice, China has trained a large number of professionals of hybrid rice for many countries and organised five international technical hybrid rice conferences.Asia is not only the main area of rice production in the world, but also the main extension region of China hybrid rice.It has already reached a considerable scale of hybrid rice extension in Asia at present. Chinese hybrid rice had been planted in a large area in India, Vietnam, Philippines, Bangladesh, Pakistan and so on. Africa's natural conditions is adaptable to the growth of rice, but its rice technique is backward and need to import rice in bulk every year. In recent years, China plants experimentally in Guinea, Mali, Zambia, Sierra Leone, Madagascar, Libya, Nigeria and so on and increase yield significantly. These governments of countries have shown an intense interest in hybrid rice, so the extension prospect is very good. The FAO highly cared for and strongly supported the extension of Chinese hybrid rice is in the global. It is not only favorable to global food security, but also to the improvement of the relationship between China and other countries as well as the friendship between the Chinese people and people of the world.
     Although fallen behind the developed countries in modern science and technology for several decades, China has led the world with the hybrid rice technology for near half a century, and will continue to lead the world.
     The invention of hybrid rice was a milestone in the history of chinese modern science and techniques. It was not born in China by chance, as not only the invention but also the extension of technology are inseparable from China's specific political, economic, cultural and other social factors together. Hence it is not difficult to conclude that:the development of Chinese technology must be based on national conditions, choose technologies which is adapted to our own national conditions to achieve maximum results.Meanwhile, the social conditions for technological development should be optimized and perfected unceasingly, only in this way can China invent more home-grown technologies like hybrid rice technology, only in this way can we Can we set up a set of Technogical system of cordinated development ofboth society and technology, achieving the revitalization of science and technology in China.
     As the leader of hybrid rice research team, Yuan Longping has a world-wide reputation for his success. His working style has led his team to throw themselves into the hybrid rice research and of course make a big success in the enterprise of hybrid rice. Yuan Longping's scientific style has become the theme of scientific spirit of the present era.The formation of his science style is directly caused not only by his "taste"of his profound insight to hybrid rice and his personality,but also by the creation of the research practice of hybrid rice. Yuan Longping's scientific style consists of his super innovative consciousness, the scientific methods and the quality of innovation in his whole science practice. Yuan Longping's achievements in scientific research benefit the whole world, and his scientific style will affect the scientists from generation to generation. His academic contribution mainly includes:the establishment of the heterosis theory of rice; the the construction of the three-line theory and the technology standards; the setting up the strategic vision from three-line to two-line; proposal of the whole set of theory and the technical route on two-line and innovating a series of technologies of the production of core seed; as well as founding the theory of super hybrid rice breeding. It is impossible for us to calculate the economical profits that Yuan Longping made for the society. the social value he has made is invaluable. We can just use limited existing data to analyse the basic questions.
引文
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