院士讲故事 | 钱前：种子的力量

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院士讲故事

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钱前

中国科学院院士、国家作物种质库主任

种子的力量

众所周知，“两弹一星”和杂交水稻，是我国的大国基石。我们今天的幸福生活，共和国的高速发展，都有赖于先辈们在科学领域做出的卓绝奋斗和卓越成就，这些成就，使我们可以平等地和这个世界对视。

今天，我想从水稻育种的成就开始，讲一个种子的故事。这不只是中国的故事，也是中国给世界做出的贡献。

国家作物种质库展示的种子。受访者供图

种子大家都不陌生，花的种子、树的种子、粮食的种子，即便生活在城市中的人，多少也都接触过。

从科学的角度讲，种子是遗传物质的载体，和它对应的一个说法，是种质资源。种质资源可以理解为生物留给下一代的遗传物质，种子是其中主要的载体。当前，全球保存着740多万份种质资源，90%是种子，其他的还有花粉、茎叶、DNA等形态。

种子有什么用呢？当然是用来繁衍，种子的繁衍能力非常强，一粒种子，可以结出数十倍、上百倍的粮食，人类正是利用了这一点来生产食物。

中国有悠久的农耕历史，漫长的时间里，形成了丰富的农业生物多样性，同时也为世界农业做出了突出的贡献。世界上的五大作物，有三大作物是中国人的祖先从野草驯化而来。比如，禾本科的水稻、谷子，豆科的大豆。在大约1万年前到5000年前的时间里，我们的祖先，把杂草一样的野生稻，驯化成了优质的水稻，把狗尾草驯化成了谷子，把同样像杂草一样的大豆祖先，驯化成了大豆。

水稻驯化史：从野生稻到未来水稻。受访者供图

这些作物的驯化，使得人类的食物得以保障，这就是我们的祖先为世界做出的贡献。

种子如此重要，保存种子的工作自然也非常重要，全球各国都在花费巨资进行保存。我国也是如此。

我国建有全球容量最大的农作物种质库，这是一座长期库，就是长期保存种质资源的地方。有人说它是种子银行，有人说是种子的挪亚方舟，都是一个意思。这里保存着目前能够收集到的所有种子，有许多在田间和野外已经消失了，但在这个库里还有。

国家作物种质库外观。受访者供图

这座长期库中，保存着53万多份种质资源，其中大部分是种子的形态。这些种质资源先后经过了三个时期的收集：第一个时期是1955年到1958年，当时在全国征集地方品种，收集了21万份不同作物的种质资源；第二个是时期是1975年到1985年，又补充收集了19万份；第三个时期是2015年至2023年，也就是刚刚收官的第三次全国农作物种质资源普查与收集行动，这一次收集了大约13.9万份特色地方品种及野生资源。

种子的保存中，国家库是核心，也是长期战略保存库。相对应的，还有众多的中期库、种质圃等。我们有15个中期库，分布在全国各地，主要功能是为各地科研提供种质资源。种质圃主要保存那些活体作物。

人类为什么要花这么多的力气去保存种子？种子里蕴藏着可以改变世界的力量。

水、空气、食物，是人类生存的基本要素，其中，只有食物是人类自己可以生产的。而在农业的发展中，种子一直都是最重要的部分之一。

20世纪五六十年代，第一次农业绿色革命开始，主要表现就是作物的矮秆化。以水稻为例，原本水稻的高度和一个成年人差不多，矮秆化之后，株高降低了一半多，产量反而提升了一倍。

中国是最早实现水稻的第一次绿色革命的，1956年，广东省农科院的科学家黄耀祥，以矮仔占4号和广场13号杂交，并在1959年育成了广场矮品种，随即开始大面积推广。同样在1956年，广东省潮阳县（今潮阳区）有两位农民，叫洪群英、洪春利，他们也选育出了一个矮秆品种。

水稻从高秆变成矮秆，在国际上直到1966年才正式育成，水稻变矮了，产量却实现了倍增，所以当时被称为奇迹水稻。

到20世纪80年代末，水稻年产量比之前十年，平均增长了60%以上。值得注意的是，在亚洲，90%的人口以大米为主粮。同时，绿色革命也在小麦等作物上先后实现，这意味着，这一粒种子的进化，解决了全世界的温饱问题。

要谈种子的力量，就不能不谈杂交水稻。

水稻是自花授粉的作物，一朵花上有雄蕊也有雌蕊，开花之后，非常短的时间里就会完成授粉。在当时，水稻的杂交一直是世界难题，甚至有不少国外的科学家认为，水稻并不具有杂种优势。

种子是农业的芯片，是保障粮食生产的重要基础。受访者供图

解开这一难题的，是一株偶然发现的野生稻。1970年11月，袁隆平的助手李必湖，在海南找到了一株天然雄性不育的野生稻，这成为打开水稻杂交大门最重要的一步。到1973年，袁隆平成功实现了水稻杂交的三系配套，开启了杂交稻的新纪元。此后，杂交水稻的技术不断进步，产量、品质也都在不断提升，但一切的开端，都在那个冬天三亚农场里发现的那一株野生稻那里。

什么是创新？就是别人想不到或做不到的事情，你可以想到或者可以做到，就是创新。袁隆平一生追求创新，晚年也在不断超越自己，值得我们所有人学习。

中国是第一个突破水稻杂交技术的国家，在这个领域，我们也一直领先于世界。1973年，育成第一个杂交水稻南优2号。同年，湖北的农技人员石明松发现了第一株自然光敏雄性不育水稻，为两系法的实现提供了基础。

水稻杂交技术中，最初是三系配套，包括不育系、恢复系和保持系，不育系是杂交的基础，恢复系和不育系杂交后，即为杂交水稻，而保持系则是用于保持不育系不育特征的。不育系水稻用完了怎么办？必须有一个保持系，和不育系杂交后，产生的后代，仍然保持不育的特点。

自然光敏雄性不育为杂交技术的突破提供了基础，这种水稻在夏季光热强度高时雄性不育，秋季光热较低时又可育，所以不需要保持系，只用不育系和恢复系即可。

1986年，袁隆平先生提出了三系法、两系法到一系法的育种策略，这是一个由繁到简的过程。在袁隆平生前，就已经实现了两系法杂交育种。

随着科技的进步，科学家们的育种手段也越来越高超。尤其是分子生物学、基因组学等现代学科的发展，给育种家带来了很多远超以往想象的工具。

比如，基因剪刀，当人们越来越深入地认识基因之后，基因编辑就成了可能。科学家可以精准鉴定到某一个功能基因，并将其进行敲除或者复制扩大，发挥不同的功能。由此可以获得高产、美味、健康等各种不同特点的品种。

同时，这些新的技术和工具，也使得袁隆平先生提出的一系法成了可能。所谓一系法，其实就是把杂交水稻的杂种优势固定下来，这样就不用年年制种了。

过去常有人说，现在的杂交品种不能留种，这和杂交本身的特点有关，杂交的后代可能会表现出许多优异的性状，但这些性状不稳定，很容易再次分离，简单来说就是不会遗传给后代。现在有一批年轻的科学家，正在攻克这个难关，就是把第一代杂交种的杂种优势固定下来，使它们可以遗传给后代，这个工作也被中国科协评选为“2020十大前沿科学问题”之一。

一粒种子的进化，凝聚了中国科学家几代人、数十年的努力、希望和智慧的结晶。杂种优势利用中，科学家结合了多种不同特性的种质资源，使品种不断完善，逐步形成了中国农业科技创新最具有代表性的学科。

还是以水稻为例，袁隆平先生做的是野败型杂交水稻，同时期，还有红莲型杂交水稻、冈型杂交水稻、滇型杂交水稻等，在这个领域中，真正是群星璀璨。

而且，自1979年起，杂交水稻远播五大洲近70个国家和地区，为粮食生产和农业发展做出突出贡献，为解决发展中国家粮食短缺问题提供了中国方案和中国智慧。

在今天，水稻育种的技术仍然在不断提升，力量也在不断壮大。我们在袁隆平先生当年发现雄性不育野生稻的三亚，建立了国家野生稻种质资源圃，可以活体保存4万份野生稻，这些野生稻都是珍贵的资源，可以为育种科学家提供许许多多创新的素材。

20世纪90年代，有美国专家提出，21世纪谁来养活中国？他认为到2030年，中国人口将会达到16亿，粮食缺口达到50%以上。

某种程度上，我们要感谢他，他提醒我们，粮食安全要依靠自给。到今天，我们的口粮完全可以自给，小麦、水稻的种源也牢牢掌握在我们自己手里，这是保障14亿多人口大国的基石之一。

种子的进化还在进行，或者说，随着科技的进步，种子的进化也变得更快了，从以前的老农育种，到杂交育种，再到利用现代生物学、基因编辑技术乃至数字技术等，进行智慧育种，能更精准、更高效地获得我们想要的品种。

在长远的未来，种子还将跟随人类的脚步，踏入星辰大海，走向广袤的宇宙，而人们也将在太空中建成农场，让种子在宇宙中生根发芽。

学生感悟

小小的种子有怎样的力量？钱前院士的演讲趣味盎然，带我们探索了遗传物质的载体——种子。对一颗小小的种子的研究，使得中国攻克了杂交水稻难关，为各国粮食增产做了极大的贡献。当然，这一切都归功于一种“科学家精神”，科学家锲而不舍、勇于创新铸就了种子的力量！

王珞茵（清华大学附属小学）

钱院士为我们讲述了种子的进化论，他的讲解让我认识到了种子在生活中的重要性以及作为科学家不断地改善创新水稻育种的艰辛过程。在他们的努力下，开创了杂交水稻的新纪元，正所谓“稻亦有道”。我从他们身上深深感受到务实、钻研和创新的宝贵品质，今后我一定秉持这样的精神，继续努力。

杨楚晴（清华大学附属小学）

钱前院士的讲座《种子的力量》，让我知道虽然我国国土面积很大，但是人均可耕种面积很少，为了保证国家粮食安全，要用科学的力量提高粮食的亩产量，优良的种子是提高粮食产量的重要一环。原来，种子是我们生命的力量之源。钱院士还给我们讲述了种子技术从绿色革命到杂交水稻、再到理想株型育种的三个发展阶段。我相信在几代科学家的努力下，我国的种子技术会越来越先进，而我的心中也种下了一颗希望的种子。

戴闻清（清华大学附属小学）

本文选自人民日报出版社

《我为什么爱科学：院士讲给孩子的故事》

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书  名：《我为什么爱科学：院士讲给孩子的故事》

编  著：新京报社

书  号：978-7-5115-8316-1

定  价：58元

出版时间：2024年7月

来源：人民日报出版社