间谍都盯上了!这种稻种为何关乎国家安全?杂交水稻水稻雄性

(1)杂交水稻的成功是“第二次绿色革命”

国家安全机关查明,国内某农业科技公司总经理朱某某为捞取个人经济利益,与境外间谍情报机关建立所谓“合作”关系,以“合作制种”的名义,私下将我国禁止出口的5种杂交水稻亲本种子出售给对方试种,经对方选择后,再大量出口亲本种子,谋取私利。《中华人民共和国种子法》第十一条规定,国家对种质资源享有主权。任何单位和个人向境外提供种质资源,或者与境外机构、个人开展合作研究利用种质资源的,应当报国务院农业农村、林业草原主管部门批准,并同时提交国家共享惠益的方案。

这条新闻报道中提到的杂交水稻“亲本稻种”,可不是一般的种子。在弄清什么是“亲本稻种”之前,请大家先来了解一下杂交水稻。

在生物学上,不同的种属或者品种的交配被称为杂交。顾名思义,杂交水稻就是由几种水稻品系交配而来。那为什么要进行杂交呢?这就不得不提到一个重要的生物学概念“杂种优势(heterosis)”,即杂交种的第一代在诸多生物学性能方面优于亲本的现象。

杂种优势在多种生物中均有体现。动物里杂交种在体型、肉质等方面具有优势,比如马和驴杂交出的骡子有较强的体力和耐力,能在艰苦条件下工作,且性情相对温顺;植物里杂交种在生长、抗逆、品质等方面都优于亲本,比如杂交水稻具有高产、抗病、抗倒伏的特点。因此,杂交是农业生产领域育种的重要策略。

但是,杂交育种并不容易。早在100多年前,科学家就提出了水稻具有杂种优势的理论,实际操作却困难重重,其中一个重要因素就在于水稻的特殊性——雌雄同株。同一株水稻上既有雄花又有雌花,意味着自花授粉,自然就没办法进行杂交而获得杂种优势。

另一种策略是找到一种水稻变异株——雄性不育系(简称不育系),这种水稻的雄蕊发生了退化,只有雌蕊,无法进行自花授粉。它想要繁殖只能与其他水稻杂交,利用这个特点,科学家在开发杂交水稻时便可极大地节省人力资源。

为了解决这个问题,科研人员只能从天然的水稻中去寻找不育系。毕竟农田里的水稻都是经过人类多年层层筛选驯化的,雄性不育这种以前不被喜欢的性状大概率已经被筛掉了。1970年,我国科学家终于在海南三亚的野生水稻中找到了雄性不育株,也就是大名鼎鼎的“野败”。

有了“野败”,中国成功在1973年建成了杂交水稻“三系”配套,也就是通过3种亲本株来实现杂交水稻。当时的平均亩产在矮化育种的基础上增产了20%,意味着该品种每年能多养活7000万人。后来,杂交水稻的成功被誉为“第二次绿色革命”,它帮助中国完成了从“粮食短缺到粮食安全”的转变。

(2)亲本稻种是国家重要种质资源

前面提到的“三系法”是怎么得到杂交水稻的呢?

一开始,科研人员获得了雄性不育系,但不育系雄蕊是发育不正常的,还需要找到一个可以让雄性不育系繁殖的品系来负责雄性不育系的传代。这可不能随便到稻田里选,而是要保证既能给雄性不育系授粉,又要保证后代还是雄性不育系,所以,这个特殊品系就叫作雄性不育保持系(简称保持系)。有了雄性不育保持系,就可以批量获取雄性不育种子,实现规模化生产。

等准备好大量的雄性不育系之后,就要将雄性不育系“恢复”过来,让它重新拥有自交的能力,称之为雄性不育恢复系(简称恢复系)。恢复系是另外一种水稻品系,其特点是可以将花粉授予雄性不育系的雌蕊,实现真正意义上的杂交,产生正常可育的种子,等这个种子发育成长到开花时就可以同时拥有雌蕊和雄蕊。

由此可见,杂交水稻的实现需要3种不同功能的水稻亲本来配合。雄性不育系是杂交的基本要求,雄性不育保持系用来大量扩繁雄性不育系,雄性不育恢复系则是让雄性不育系恢复可育,产生种子并最终实现杂交。

这三种亲本的种子,就是前面新闻报道中提到的“亲本稻种”。简单来说,亲本稻种就是第一代用于杂交实验的水稻种子,其留种不会产生性状分离,影响产量,是我国粮食安全领域重要的种质资源。

(3)非法向境外出售种子危害国家安全

杂交水稻和所有的杂交作物一样,如果用其后代繁殖,就会出现性状分离,良莠不齐,所以必须用亲本种子进行配制杂交才能实现优良性状,所以对于间谍而言,普通杂交水稻种子没有用,他们需要的是杂交水稻的亲本稻种。

我国科研人员辛苦开发的种质资源,如果违法流传到国外被开发利用,可能有一天会以高价回流到国内,导致我们承担更高的种子费用,甚至还可能出现侵权纠纷,这对于中国的粮食安全而言是一个不小的隐患。

在这方面,中国是吃过亏的。举个例子,我国是大豆的原产地,拥有世界已知野生大豆品种的90%。2000年,境外某种子公司向全球包括我国在内的101个国家申请了一项关于高产大豆及其栽培、检测的国际专利,这项专利源自其对我国上海附近一株野生大豆品种进行检测和分析后找到的高产性状基因标记。奇怪的是,在两国正常交换的大豆品种里并没有这株大豆,而野生大豆本身就是我国保护物种,一旦对方申请专利成果,那作为大豆原产地的中国反而要承担“侵权”的风险,实在令人憋屈。

所以,种质资源被窃取的危害远比想象中大得多。首先,这可能会危害粮食安全,那些别有用心的人对种子搞病虫害针对性研发会更容易;其次,可能会打击农业发展,如所谓“外国教授”常以农业技术合作项目为由,盗取合作研发成果,提前注册商业品牌和申请知识产权,抢先推送到市场,再抹黑其他共同参与方是抄袭,打知识产权官司。

另外需要澄清的是,对于此次“间谍窃取我国杂交水稻亲本种子”一案,网上有消息传为“袁隆平心血被盗取”“中国杂交水稻核心技术被窃取”,这并不是事实。事实是优质亲本稻种有很多种,袁隆平奋斗一生所取得的成果也并不只有这一点。我国杂交水稻的核心技术没有被盗,就像前文所言,杂交技术和原理并不复杂,难度在于亲本稻种的获取。

粮食安全是国家安全的核心之一。对种质资源的保护和出口限制是国际惯例,各国不仅都会对自己的种子专利进行保护,还对种子出口有严格管制。正因如此,每一个中国人都有义务保护种质资源,尤其是最核心的亲本种子。

【延伸阅读】

我国杂交水稻向“一系法”迈进

中国人在杂交水稻上的突破不仅仅是“三系杂交”。“三系杂交”也有局限性,主要是育种过程比较繁杂,操作环节多,以及不同品系的水稻植株很难调控花期相遇实现授粉杂交等。如果能做到人为环境控制下实现“雄性不育”,就能将繁杂的“三系杂交”变成相对简易的“两系杂交”(也就是说不需要雄性不育保持系了)。

我国杂交水稻专家石明松1973年曾在“农垦58”晚粳大田中发现了一种被称为“光敏感核不育”的水稻植株。这种水稻植株的“雄性不育”和“雄性可育”可以相互转化:在长日照条件下抽穗会“雄性不育”,而在短日照条件下抽穗则“雄性可育”。这个重要的发现,开启了“光敏感核不育水稻”育种的先河。在深入探明“光敏感核不育”水稻植株不育机制的基础上,袁隆平于1987年提出了杂交水稻从“三系法”到“两系法”的发展战略。到上世纪90年代时,我国“两系法”杂交水稻研究取得突破性进展,平均亩产增加了5%-10%。随后,我国启动了“超级杂交水稻育种研究计划”,采用“形态改良与杂种优势利用相结合”的水稻超高产育种理论和技术路线来产生更加高产的杂交水稻。

如今,杂交水稻事业全面开花,国内多个水稻研究机构推出了许多杂交水稻品种,满足了不同地理气候土壤条件下的杂交水稻种植。2000年,超级杂交水稻亩产突破700公斤;到了2023年,超级杂交水稻高产攻关亩产更是达到了1251.5公斤。

THE END
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