竹子和水稻雜交的結(jié)果是什么？

　　鐘章美40多年來探索的結(jié)果是：竹稻！

　　在梅州市蕉嶺縣新鋪鎮(zhèn)矮嶺村，76歲的鐘章美被譽(yù)為“竹稻之父”，從農(nóng)校畢業(yè)后曾在海豐縣農(nóng)科所和蕉嶺縣農(nóng)科所工作。上世紀(jì)60年代末開始，為了把竹子的耐寒、耐熱、抗倒伏等特性轉(zhuǎn)移到水稻上，他開始挑戰(zhàn)竹子與水稻遠(yuǎn)緣雜交的世界難題，經(jīng)過長期大量的實驗，終于得到了竹稻。

　　這一研究成果在學(xué)界引起轟動，圍繞著竹稻中竹子基因的成分與所起到的作用等問題，爭議不斷。而竹子和水稻遠(yuǎn)緣雜交育成的品種能否通過品種審定，也還是個未知數(shù)。

　　已經(jīng)76歲的鐘章美極其希望竹稻品種可以通過審定，他不希望此生留下遺憾。

　　“不可能”的探索

　　竹子與水稻是同科不同屬的植物，要想遠(yuǎn)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題

　　上世紀(jì)六十年代，水稻經(jīng)常遭遇干旱、倒伏等災(zāi)害。從農(nóng)校畢業(yè)的鐘章美有一天無意間看見竹子開花，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(zhuǎn)移到水稻上來該有多好！

　　竹子是竹亞科，水稻是禾亞科，兩個完全不同物種的雜交通常不親和，具有排他性，這種被稱為遠(yuǎn)緣雜交的技術(shù)一直是世界難題，很多人認(rèn)為鐘章美的想法“根本不可能實現(xiàn)”。

　　“要想竹子與水稻遠(yuǎn)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題。”浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院教授張英告訴記者，超遠(yuǎn)緣雜交在理論上可以實現(xiàn)，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。

　　考驗一個接著一個。

　　在研究過程中，鐘章美首先遇到了水稻與竹子開花的時間差難題。青皮竹每年3—6月為開花季節(jié)，早上5—7時開花散粉，而水稻則在上午10時左右才開花散粉。鐘章美通過溫湯處理并拍打稻穗等方法，水稻終于在早上5—7時提前開花。

　　選擇何種水稻進(jìn)行雜交是另一個考驗。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736天的種植，長到2.5米高才開始抽穗，一共抽出14穗谷子，穗長一尺多，但都不結(jié)實。

　　正當(dāng)研究陷入困境時，時任中國農(nóng)林科學(xué)院院長的金善寶聽到消息后，專程從北京趕來考察竹稻。為了解決遠(yuǎn)緣雜交后代不育的難題，金善寶指導(dǎo)鐘章美用秋水仙素進(jìn)行處理，終于得到162粒種子。“有了種子就說明竹稻可能得到后代。”

　　竹稻雜種后代的特點是表現(xiàn)優(yōu)勢大，分蘗力強(qiáng)、根粗葉旺、莖葉堅實、稈壁厚、硬度大、葉片長且硬等。但由于染色體重組，穩(wěn)定性被動搖等原因，竹稻的雜種后代嚴(yán)重分離，出現(xiàn)生育期變異、結(jié)實變異、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(yuǎn)緣雜交成功的材料與水稻不斷回交、復(fù)交，經(jīng)過十六七代的培育，終于得到比較穩(wěn)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原因，基因檢測無法完成，竹稻在學(xué)術(shù)上一直存在質(zhì)疑，不過也有專家認(rèn)為，竹稻超遠(yuǎn)緣雜交的成功不用懷疑。

　　2003年，鐘章美與梅州市農(nóng)校開展竹稻研究合作，并邀請福建農(nóng)林大學(xué)作物遺傳改良研究所的專家為“竹稻966”和“竹稻989”進(jìn)行遺傳組成的檢測。結(jié)果顯示：初步推斷“竹稻966”和“竹稻989”的基因組中含有來自“青皮竹”基因的成分。

　　與此同時，一些專家提出了學(xué)術(shù)上的質(zhì)疑。有專家認(rèn)為，竹稻仍然需要更高層次的檢測認(rèn)定，來確定是否含有竹子基因；也有專家提出，需要看水稻雜交后一代、二代等標(biāo)本，查閱整個選育過程的記錄，才能判斷竹稻的成分；由于目前的竹稻種經(jīng)過十多代的培育，生長特性比較趨同于常規(guī)水稻，因此還有專家說，竹子基因?qū)χ竦井a(chǎn)量、抗性等貢獻(xiàn)難以確定，甚至有專家擔(dān)心竹子有效基因在選育過程中不斷流失。

　　目前的爭議主要集中在基因檢測上。“但做一個基因檢測就要幾百萬元，單靠我的力量，根本不可能。”鐘章美說。

　　華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院副院長劉向東教授相信當(dāng)時竹稻遠(yuǎn)緣雜交肯定取得了成功。“鐘老保留了很多竹稻品系樣本，這些樣本確實與普通水稻不同。”

　　張英的觀點和劉向東一致。在她看來，鐘章美所培育的竹稻，從香味、抗旱性、生長特性等外部特點來看，確實具有竹子的特性。她提出，其實不一定從基因?qū)W研究才能證明竹稻超遠(yuǎn)緣雜交的成功，即使做了基因檢測，也不一定就可以證實，因為竹子的基因庫現(xiàn)在還不完善。廣東省農(nóng)科院水稻研究所副所長王豐也認(rèn)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(qū)分竹稻中哪些DNA序列來源于青皮竹，確實不容易，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，鐘章美早年一些有關(guān)竹稻的材料確實具備竹子特性，而且他記載的數(shù)據(jù)也相當(dāng)翔實清晰，比如關(guān)于種子不結(jié)實的記載，符合遠(yuǎn)緣雜交后代不育的規(guī)律；再比如用秋水仙素處理，用多倍體原理來育種，“這些都是當(dāng)時業(yè)內(nèi)非常盛行的做法。”

　　原來，遠(yuǎn)緣雜種不育是普遍現(xiàn)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點或分蘗節(jié)等有分生組織的部位，使體細(xì)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(shù)分裂，形成可育的配子，這樣，遠(yuǎn)緣雜種才可能有正常的繁殖能力。

　　育種推廣的艱難

　　盡管通過檢測，竹稻具備了優(yōu)質(zhì)、多抗性的特點，研究前景廣闊，但育種仍面臨考驗，何時才能推廣應(yīng)用到生產(chǎn)生活中仍是未知數(shù)

　　新中國成立以來，我國水稻品種經(jīng)過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(yuǎn)不能滿足社會需求。如何提高水稻的產(chǎn)量？世界公認(rèn)的方法是走雜交之路，但卻一直徘徊不前，直到上世紀(jì)60年代，中國工程院院士袁隆平艱苦探索，一步一步地開創(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，同一個物種，無論怎么雜交，產(chǎn)生的后代也不可能和大象一樣高大。”有專家如是比喻。

　　糧食的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)似乎需要依靠遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)的突破。

　　早在上世紀(jì)70年代，中國科學(xué)院就成立了“遺傳研究所糧食作物遠(yuǎn)緣雜交組”，作為指導(dǎo)全國開展遠(yuǎn)緣雜交工作的政府機(jī)構(gòu)。盡管遠(yuǎn)緣雜交所涉及到的作物非常廣泛，但至今幾乎仍無應(yīng)用到生產(chǎn)上的突破。

　　根據(jù)鐘章美的研究及相關(guān)部門的證實，鐘老研究的竹稻試種，畝產(chǎn)可達(dá)600公斤以上。

　　王豐介紹說，他在研究中發(fā)現(xiàn)，鐘章美的部分竹稻材料由于莖稈粗壯、纖維多、硬度大，雖然有螟蟲咬，但只能在莖節(jié)處咬破進(jìn)入，被蟲子咬過的竹稻一樣生長得很好。同時，他在試種中發(fā)現(xiàn)，竹稻的再生能力也很強(qiáng)。

　　另外，王豐還做過實驗，將竹稻的一個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(jié)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滿了一碗。

　　更讓人憧憬的是，經(jīng)過浙江大學(xué)食品系委托農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心的檢測結(jié)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(rèn)為，雖然目前的竹稻還沒有達(dá)到超越“超級雜交稻”的水平，但能夠遠(yuǎn)緣雜交成功，已是世界性的突破。且根據(jù)竹稻試種表現(xiàn)，竹稻具有一定的科研價值，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?biāo)畷r，竹稻的育種卻出現(xiàn)了波折。

　　根據(jù)《種子法》的規(guī)定，水稻新品種必須通過專業(yè)的品種區(qū)試和審定。2007年，鐘章美等人選取“竹稻966”種子，向省相關(guān)機(jī)構(gòu)申報區(qū)試審，但該品系卻出現(xiàn)稻瘟病、產(chǎn)量低于對照品等情況，竹稻品種無奈被淘汰。

　　“應(yīng)該是我們送審的種子出現(xiàn)了問題。”鐘章美回憶說，當(dāng)時選擇的竹稻種子在種植時，附近有其它雜交水稻，“沒有嚴(yán)格隔離，花粉應(yīng)該受干擾了。”

　　竹稻沒能通過區(qū)試和品種審定與大面積推廣應(yīng)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(jī)構(gòu)區(qū)試，預(yù)計需要兩年時間才有結(jié)果。但他們還是擔(dān)心，竹稻的區(qū)試審定會卡在基因檢測的問題上。

　　■對話鐘章美

　　竹稻尚未育成 決心加倍努力

　　南方日報：你覺得這次竹稻種子可以通過區(qū)試和審定么？

　　鐘章美：我們已經(jīng)把竹稻種子送審，區(qū)試和審定時間需要兩年的時間，我覺得這個事情一定可以成功，我一生人都在搞這個研究，如果我心里面覺得沒有做成功的事，一般就不會向社會公布。

　　前不久，有6個專家過來觀察，看到我培育出來的竹稻像竹子一樣高，說我所做的研究簡直不可思議。我年紀(jì)大了，自己是沒有辦法的了，在理論上為什么可以雜交成功，我也希望有專家來求證和解答。總之，它能夠成為一種新的事物出現(xiàn)。

　　南方日報：為什么那么有信心？

　　鐘章美：我覺得這是一條前人沒有走過的路，就像在礦洞中挖煤一樣，已經(jīng)看到一條碳線，前面可能有很多塊石頭，但如果我堅持打穿石頭，前面可能就有煤炭了。所以，我做竹稻的研究，感覺每年都在進(jìn)步。我做這件事，就是讓農(nóng)民的生產(chǎn)方式發(fā)生改變?？傊?，竹稻尚未育成，決心加倍努力，我把這句話寫在墻上，希望此生不留下遺憾。

　　南方日報：家人支持你嗎？

　　鐘章美：很多人說我是傻子，大家都洗腳上田，我還下田搞農(nóng)業(yè)。說實話，真的是“多吃咸魚就多口渴，多做工作就多麻煩”。在子女方面，我一直感覺很愧疚，作為做爸爸的人，我的研究沒怎么樣，錢也沒有賺到，家里人跟著我吃了不少苦。

　　不過，我的思想感動了家人。我的老婆不但很好地照顧我，而且在離開人世前，還專門囑咐已經(jīng)在深圳安家的兒子回來支持我的研究。所以，我兒子把深圳的房子賣了，專門回家?guī)臀?。我家里沒有田地，租了20畝地搞研究。

　　■科學(xué)答疑

　　什么是遠(yuǎn)緣雜交？

　　不同物種雜交

　　遠(yuǎn)緣雜交一般是指在分類學(xué)上物種以上分類單位的個體之間交配。不同種間、屬間甚至親緣關(guān)系更遠(yuǎn)的物種之間的雜交，可以把不同種、屬的特征、特性結(jié)合起來，突破種屬界限，擴(kuò)大遺傳變異，從而創(chuàng)造新的變異類型或新物種。

　　遠(yuǎn)緣雜交產(chǎn)生的后代為遠(yuǎn)緣雜種。由于遠(yuǎn)緣雜交往往重演物種的進(jìn)化歷程，故也是研究生物進(jìn)化的重要實驗手段。遠(yuǎn)緣雜交一般不易結(jié)實，即使結(jié)實，雜種也通常不育或夭亡，雜種后代分離幅度大，分離世代長且不易穩(wěn)定。遠(yuǎn)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。

　　●南方日報記者 湯凱鋒 李秀婷 攝影 梁文悅 實習(xí)生 朱成方 莫金