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张慧廉

功勋卓著的印水型杂交水稻创始人——记国家科技进步一等奖获得者

作者:   文章来源:农科英才   发表时间:2013-12-11    点击量:

【简介】  张慧廉,男,1940 年出生于湖南省新晃侗族自治县,水稻育种专家。1963 年毕业于湖南师范学院生物系,现为中国水稻研究所研究员。

  1974 年开始从事杂交水稻育种研究。从1975 年开始探索并创造了从栽培稻中发掘不育胞质的成功方法,并用印尼水田谷6 号不育胞质培育成印水型系列不育系,成为我国印水型杂交稻的奠基人。提出了高异交率不育系的完整选育指标体系,并培育了我国第一批高异交率不育系。至2006 年,国内印水型杂交水稻年种植面积已占我国杂交水稻总面积的27% 以上。他在国内主要刊物上共发表论文20 余篇,专著(合著)2 部。曾获国家科技进步一等奖 1 项,省、部级科技进步一等奖1 项、二等奖2 项,2005 年获浙江省科学技术重大贡献奖, 2006 年获何梁何利基金科学与技术奖,享受政府特殊津贴。

  “保障国家粮食安全,造福更多的农民”,是他矢志不渝的奋斗目标。在通向科学高峰的路上,他不断挑战自我,追求卓越,勇攀颠峰。他创造的印水型杂交水稻育种,将在水稻科学史册上功名永存。


  2006 年1 月11 日,在激昂的乐曲中,66 岁的张慧廉从温家宝总理手中接过国家科学技术进步一等奖奖状时,全场响起了热烈掌声。

  老人紧抿的嘴角露出舒心的笑容,显示出内心的喜悦。他很高兴自己主持的《印水型水稻不育胞质的发掘及应用》能获此殊荣,然而他更高兴的是,随着印水型水稻更快的推广普及,更多的农民兄弟又能够增产增收了。

  他就是中国水稻研究所的杂交水稻育种家,我国印水型水稻不育系和印水型杂交水稻的创始人——张慧廉。

  张慧廉,1940 年2 月出生于湖南省新晃侗族自治县——湘西的一个美丽小县城。老人讲起他的童年生活,至今饶有兴致,他兴趣广泛:爱斗蟋蟀、爱斗鸡、喜欢划船、游泳,还有打铁。年少的喧闹与冲动,显示出张慧廉天生那股爱冒险的精神和追求成功的执着,这在以后的科研生涯中愈发凸显。

  不休不眠 实践修正教科书

  1963 年从湖南师范学院生物系毕业后,张慧廉主动放弃在城里的工作机会,请缨到最艰苦的湖南新晃侗族自治县中寨公社农技站,因为那里有他喜欢的虫子和植物。每天他早出晚归,就连喝水吃饭都是一路小跑着,不肯耽误一点观察时间。由于长期暴露在田间日头下,张慧廉的肤色如同板栗的颜色一样厚重。此时他发现了这里有一种叫稻黑蝽的危害大又难防治的害虫,这让他的心慢慢沉重起来。

  稻黑蝽是山区水稻的重要害虫,虫害发生时,水稻会越长越小直至死掉。张慧廉在发现虫害的第一时间就翻遍了教科书,根据书上记载虫子“白天在根部休息,晚间到叶面取食”的特性采取喷杀措施,却依然不见好转。张慧廉开始怀疑书本的记载,于是,他决定仔细观察研究稻黑蝽。

  “每年有半个月时间,我得每3 小时观察一次稻黑蝽的生活习性,24 小时不间断。”张慧廉对稻黑蝽进行连续观察,从它们迁入稻田到产卵、孵化,实验范围从室内到田间。为了能够找到典型的观察对象,张慧廉晚上得独自跑去离山村5 里外的深山沟。“我在半夜三更去,仅穿着短裤衩,双手一把柴刀、一把手电筒。”张慧廉笑说,“要做研究,自然要吃得起苦,不过我并不觉得这是苦,当研究出成果的时候,那种充实和快乐的感觉远远超过了苦。”

  张慧廉终于弄清了稻黑蝽的生活习性,得出了和教科书相悖的结论:原来夜间虫子到叶面上并不是取食,而是交配,在交配成功后又很快返回水中,并不在叶片上取食。根据正确的结论,他为村民配好了药剂,并规定了打药时间和方法。结果,大山里的稻黑蝽几乎是一次性被灭绝。

  大胆创新 育出印水型杂交稻

  张慧廉正式和水稻育种研究结缘应该从1974 年算起。那年冬天,张慧廉去了海南岛向袁隆平学习杂交水稻选育,开始正式从事杂交水稻研究。带着与研究昆虫同样的执着,他经过两年多的研究,首次从栽培稻中找到了不育细胞质,并由此培育出一种全新的杂交水稻——印水型杂交水稻。

  谈起成功的主要原因,这位著名的水稻育种专家说:“要想成功,就必须大胆创新,做别人不敢做、没做过的事情。”正是凭借这种创新精神,他才在世界上首次培育出印水型杂交水稻。

  杂交水稻科研人员的主要工作,就是找到一种不育系(“母”)和恢复系(“父”)进行杂交,然后再从千千万万的杂交后代中挑选出最具优势的组合,由此选育出新的杂交稻。

  “‘母亲’很难找,既要本身雄性不育,还要开花的时间好,开花集中,又要开花时的形态好,这样才有利于异交授粉。”张慧廉打了个比方。自1970 年袁隆平等人在野生稻中找到不育系,并于1973 年选育出野败型杂交水稻之后,育种人员大都是从野生稻中去寻找这样一位“母亲”。
 



张慧廉在海南育种基地选育新品种


  但张慧廉发现,从野生稻里来的这位“母亲”开花习性不好,花时不集中,不利于和“父亲”杂交,由此带来制种产量很低等缺陷,当时就决定自己动手培育新的不育系。

  “是对当时已育成不育系的这些缺陷进行修补,还是开辟一条新路?”张慧廉不断这样追问自己。很快他就打定主意,一定要走一条和别人不一样的育种之路。为此,他作出了一个大胆的决定——从现代栽培稻中寻找新的“母亲”。

  两个难题摆在了张慧廉的眼前:一是栽培稻是否含有胞质不育基因,栽培稻范围太大,如何寻找;二是如何让栽培稻里的不育基因表达出来。听说刚学杂交水稻的张慧廉要从栽培稻中寻找新的不育胞质,有人笑他是“无知者无畏”。

  但张慧廉却自有底气。他思考,栽培稻是由野生稻进化而来的,“既然现代的野生稻和栽培稻都是从同一个老祖宗——古代的野生稻进化而来,现代很多野生稻有胞质不育基因,那么同源而来的现代栽培稻有部分也一定还有胞质不育基因。如果用野败不育系做鉴别种来鉴别栽培稻,通过与之杂交,就可以将所有栽培稻分成恢复和保持两大类,再用保持品种对恢复品种进行核置换,就能将恢复品种中的不育基因显露出来。1976 年,他终于首次从来自印度尼西亚的栽培稻“印尼水田谷6 号”等10 个栽培稻中找到了新的不育细胞质,并培育成了不育系。

  此后30 年间,他利用培育的印水型系列不育系,先后主持、参与培育了200 个印水型杂交稻新组合,其中由他单独完成的有28 个之多,这在世界杂交水稻育种史上也是最多的。张慧廉深情地说:“一个好的育种家就像一个好的画家和雕塑家,每个作品上都带着作者特有的印记。” 

  耐住艰辛 成功之路荆棘多

  回首往事,张慧廉感慨良多:创新首先需要的就是有不迷信权威的勇气,敢想才能敢做,但是同时还要能够忍受成功之路的艰辛。

  “好的稻株永远不会在脚底下等你!”他说,水稻育种不仅要有很扎实的遗传育种学功底,还要想办法从农田里成千上万株水稻中,找到你想要的那些分离后代,而它所出现的概率只有几千万分之一甚至几万万分之一。

  1994 年,张慧廉来到浙江,被邀请到中国水稻研究所工作。在浙江生活了十多年,张慧廉这样形容这里的科研环境,“中国水稻研究所学术空气浓,氛围好,我也就能够更加踏踏实实地搞科研了。”

  中国水稻研究所在海南三亚有个南繁试验点,张慧廉和3 个助手一年里就是杭州三亚两地跑。每到3 月水稻抽穗时节他就前往海南选种,3 月底回到杭州,在这边的试验田里选育水稻,直到10 月底。可能是因为长时间待在田地里,张慧廉落下了关节炎。但他并没有抱怨,还乐呵呵地说:“这点病没什么,又不影响走路,也不影响研究工作。”

  为选育高水平杂交稻组合,30 多年来他几乎每年都有8 个多月在农田里度过。水稻长得最好的时候,正是天气最热的时候,他几乎每天都要顶着炙热的太阳,光着脚在稻田里逐行逐株仔细观察和筛选。因为长时间呆在水田里,导致他的脚趾甲盖被染成了深深的铁锈色……
 

  高产好吃 成果惠及国内外

  印水型水稻不育系由于具有前所未有的良好开花习性,它们的育成将我国杂交水稻的制种产量从每亩100 公斤左右提高到300~400 公斤,使杂交水稻从此进入了超高产制种时代。

  由于在培育高异交率不育系过程中有翔实、细致的观察研究,了解到影响不育系异交率的诸多因素及它们各自重要性的排名,从而提出了较全面而准确的高异交率不育系性状选育的指标体系,为今后新的高异交率不育系的选育提供了借鉴。

  由于各个时期育成的印水型不育系都比当时其他不育系米质高出一筹,印水型不育系和印水型杂交水稻的育成也为提高我国杂交水稻米质作出了贡献。

  印水型不育系有较好的配合力,各个时期育成的印水型杂交稻都表现出高产的特点,如2005 年春农业部公布的19 个超级杂交籼稻中就有9 个是印水型杂交稻。

  截至2006 年,印水型杂交水稻已审定210 个组合,其中由张慧廉独立育成28 个组合。国内累计推广印水型杂交水稻已达3 200 万公顷,年种植面积达367 万~387 万公顷,占我国杂交水稻总面积的27% 以上,并呈快速上升趋势。

  自1998 年以来,印水型杂交稻每年的应用面积仅次于“野败”型,列第二位。并且,统计表明,我国销往国外的杂交稻也以印水型杂交稻为主。

  印水型杂交稻开辟了源于野生稻之外的新的优良不育系杂交育种途径,它的潜力和前景将进一步拓展,它的创始人张慧廉为水稻育种科学作出了杰出的、历史性的贡献。

  老骥伏枥,志在千里。在荣获了国家科技进步一等奖、何梁何利基金科学与技术奖等大奖后,张慧廉并没有就此满足,他仍在沿着培育新的印水型杂交水稻之路继续前进。张慧廉激动地说:“我最大的野心,就是让印水型杂交水稻成为中国种植面积最大的水稻,为保障国家粮食安全作出更大贡献,造福更多的农民。”

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