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科研初结硕果_关于刘大钧的故事

时间:2022-05-10 名人故事 版权反馈
【摘要】:科研初结硕果_关于刘大钧的故事1960年5月,刘大钧从苏联学成归国,继续回南京农学院工作。动荡中的坚守1960年初,刘大钧从苏联回国,按照上级指示,他先是在北京外语学院进行两个月的政治学习,于5月份返回南京。在这种情况下,能明哲保身已然不易,要一心一意搞科研更是困难,刘大钧不禁怀念在苏联的求学时光,却又愈发坚定了要用自己的知识贡献给国家的念头。

科研初结硕果_关于刘大钧的故事

1960年5月,刘大钧从苏联学成归国,继续回南京农学院工作。当时国内正值“左”倾思想泛滥时期,在这种情况下,刘大钧虽想全身心投入教学和研究中,但仍举步维艰。

动荡中的坚守

1960年初,刘大钧从苏联回国,按照上级指示,他先是在北京外语学院进行两个月的政治学习,于5月份返回南京。由于从1958年开始,全国各条战线“大跃进”,南京农学院亦如火如荼地开展了教育大革命,主要形式就是组织师生到农村去进行劳动锻炼,与贫下中农相结合,接受贫下中农再教育。在这3年内,学校原有教学秩序,如教学计划、教学内容和教学方法全被改变,学校的许多教师、干部和学生还在“双反”、“交心”(注:注:“双反”指1958年开始的反浪费、反保守运动;“交心”指“向党交心”运动。)等运动中被批判、处分,长期背着沉重的政治包袱,心情压抑,工作积极性受到严重影响。

在这种情况下,能明哲保身已然不易,要一心一意搞科研更是困难,刘大钧不禁怀念在苏联的求学时光,却又愈发坚定了要用自己的知识贡献给国家的念头。他白天参加政治运动、劳动锻炼,一有时间就抓紧学习和进行小规模科学研究,虽然当时学校的科研环境和科研条件不太好,但他尽量克服各种困难,如遇到设备匮乏,就自己动手制作,没有试验地,就利用学校附近小块荒地进行试验研究等。

1961年1月,针对当时极“左”路线错误及“浮夸风”、官僚主义等,中央召开八届九中全会,会上提出国民经济实行“调整、整顿、巩固、提高”的方针(简称“八字方针”)。此后,在党中央的直接领导下,中央各部门相应制定了农业、工业、商业、教育、科学、文艺等方面的工作条例。9月,中央下达了《关于讨论和试行教育部直属高校暂行工作条例(草案)》(简称《高校工作条例》,习惯称“高教六十条”),这是教育部在总结和吸取了学习苏联和1958年教育革命的经验教训后制定出来的。10月,中共中央正式批准试行《教育部直属高等学校暂行工作条例(草案)》,其中规定了一系列办好学校的具体方针、政策和制度,再次明确了学校必须“以教学为主”的原则。南京农学院也全面贯彻《高校工作条例》精神,首先在思想上明确了学院必须以教学为主,把提高教学质量放在第一位,并且在政治与业务的关系上,必须坚持政治挂帅,但对思想改造不能采取简单化做法,必须保证每周六分之五的业务工作时间。在此基础上,又调整了相关专业,设立了基础课系,修订了各专业教学计划、师资培养计划,还组织编写教材,扩充了实验室(注:《南京农业大学发展史》编委会:《南京农业大学发展史—历史卷》,北京:中国农业出版社,2012年,第293页。)。这样,学校混乱的教学秩序很快稳定下来,教学与生产、学习与劳动的矛盾得到一定缓解,教学质量有了新的提高,这些措施非常有利于刘大钧教学和科研能力的迅速提高。(www.guayunfan.com)图3-10 1962年刘大钧学习生物遗传学笔记

可是,这样的好日子不长,到1963年,“左”的错误又开始抬头,政治运动又一个接一个出现,政治环境发生变化,刘大钧的科研步伐也不得不慢下来。虽然这一年他发表了《小麦与黑麦杂交时之结实率与性状遗传》学术论文,并得到同行们的肯定,但他心情却仍然沉重,原因有二:一是调整充实后又出现恶化的科研环境;二是从他这几年的科研看,他深刻地意识到这种常规育种科研的艰难性和缓慢性。当时,国家刚经历了三年自然灾害,老百姓对温饱的渴望非常强烈,因此,如何才能在短时间使粮食大幅度增产,这是他十分焦虑的问题(注:刘大钧:《小麦与黑麦杂交时之结实率与性状研究》。中国科学院遗传研究所编:《遗传学集刊》第二集,北京:中国科学技术出版社,1963年。)。

辐射育种探索

就在这种情况下,刘大钧想到了辐射诱变育种,这是一种在人工控制的条件下,利用中子、质子或者其他射线对种子进行照射,诱发植物种子产生遗传变异,从而在短时间内获得有利用价值的突变体,直接供生产利用,或者在此基础上进一步培育出新品种的育种技术。早在1925年苏联学者发现电离辐射能诱发真菌突变;1927年和1928年,美国学者Muller和Stadler先后发现X射线可诱发果蝇、玉米和小麦突变,截至60年代,苏联及欧美已经有近40年利用辐射技术育种的历史。刘大钧从苏联回国前夕,曾在莫斯科季米里亚捷夫农学院集中学习了两个月原子能利用方面的技术,在那里,他就已经充分认识到原子能辐射诱变在农业上具有广泛应用前景。

虽然辐射育种技术很好,但要开展起来并非易事:一是设备的问题。由于核辐射技术的特殊性,要弄到一套核辐射设备很不容易;二是人手的问题。如果仅他一个人,势单力薄,还是力不从心。尽管如此,刘大钧还是没有放弃,他不断学习核辐射育种知识,并于1963年发表了《辐射与作物育种》(注:刘大钧:《辐射与作物育种》。《文汇报》,1963年12月15日。)以及《苏联的小麦育种》(注:刘大钧:《苏联的小麦育种》。《农业科学技术参考资料》,1963年10月。)两篇学术论文。在前者中他详细介绍了辐射在作物育种的应用情况,强调这种应用有很强的操作性;同时它的突变性会让它在育种中占据重要的地位,在育种利用上有着广泛的前景,这篇论文也充分表明了刘大钧在辐射育种理论上已有一定理论基础;在后一篇文章中,他详细介绍了苏联当时的育种技术和水平,尤其是辐射育种现状和已取得的成果。

1964年2月2日,在中国“小麦之父”金善宝(注:金善宝(1895—1997),男,浙江诸暨人,中国农业教育家、农学家和小麦专家,中国现代小麦科学主要奠基人。曾任南京农学院首任院长、中国农业科学院院长。于1955年被选聘为中国科学院学部委员(院士),1956年加入中国共产党。同时还是第一届至第六届全国人民代表大会代表,全苏列宁农业科学院通讯院士,“美国农业服务基金会永久荣誉会员”奖牌获得者。)教授的大力推动下,由中国农科院、南京农学院双重领导的小麦品种研究室正式建立,主任由金善宝教授亲自兼任,吴兆苏副教授任副主任、学院科研处沈丽娟处长亦兼任小麦室副主任。该室在业务上主要接受中国农业科学院领导,办公地点设在南京农学院西门(原行政楼内),成立的初衷主要是为了保存我国小麦地方品种原始标本,并在繁殖过程中保持各品种的原有面貌,以供全国有关单位研究和利用,同时还进行小麦分类学、生态学基本问题的研究,探索我国小麦的起源及演变的历史过程,提高已育成品种的特性,进一步选育适应长江中下游生产要求的新品种。研究室下设3个组,一个是品种资源组,由南京农学院科研处处长沈丽娟任组长;一个是育种组,由吴兆苏(注:吴兆苏(1919—1994),男,福建连江人,我国著名小麦育种专家。1942年毕业于中央大学农学院农艺系。1950年获美国明尼苏达州立大学农艺系哲学博士学位。历任南京大学农学院副教授、农艺系主任,南京农业大学教授,江苏省种子学会第二届理事长。九三学社社员。长期与金善宝合作,从事小麦育种与小麦品种分类研究,育成“南大2419”冬小麦良种,并大面积推广种植。合著《中国小麦种类及其分布》、《中国小麦品种及其系谱》。)副主任任组长;另一个是遗传组,由刘大钧任组长。当时刘大钧38岁,正值年富力强之时,但与沈丽娟、吴兆苏相比还是小字辈,能与他们一同为组长,说明他的业务能力和学术水平还是受到肯定的。小麦品种研究室成立时的队伍包括南京农学院从事小麦研究的在职教师和部分专职研究人员,包括吴兆苏、沈丽娟、刘大钧、熊宝山、薄元嘉、卢乾琨等,随后又陆续增加了专职研究人员、辅助人员和技工,补充了不少新鲜血液,如育种组新进邹明烈、夏穗生、周朝飞、邵学之等人,遗传组也多了裴广铮、陈佩度、陆维忠等人。这样,刘大钧也有了自己的小班子,为他其后育种攻关奠定了基础。

图3-11 1984年刘大钧与我国著名农学家金善宝合影(左起:陈佩度、刘大钧、金善宝、吴兆苏)

与此同时,另一个重要问题——设备问题也得到解决。当时中国农业科学院华东分院即现在的江苏省农科院在我国著名土壤学家、核农学家冷福田(注:冷福田,男,江苏镇江人,土壤学家,核农学家。曾负责组建江苏省农业科学院原子能利用研究所和南京辐照中心,应用同位素示踪研究江苏省主要农业土壤的磷素供应;研制成中子土壤水分测定仪,在农业、水利、地质等方面普及应用。)大力推动下,建立起一个核能利用研究室,主要就是为了辐射育种利用。

看来一切似乎都已准备妥当,正当刘大钧和他的研究小组踌躇满志准备开展辐射育种研究时,他们的育种计划又不得不被迫延迟。1964年9月,中共中央、国务院发出了高等学校师生要参加社会主义教育运动的通知。通知指出:“我国高等学校文科脱离实际的倾向十分严重,资产阶级和修正主义的影响相当普遍……应当组织高等学校文科师生参加正在全国开展的社会主义教育运动,使他们在实际斗争中接受教育和锻炼,提高社会主义觉悟,进行世界观改造。”于是,南京农学院党委决定分批组织所有教师干部和学生参加,连同刘大钧在内的教师、干部100多人,由李之林副书记带队,奔赴盐城地区大丰县参加第一批农村社会主义教育运动,此次运动规模很大,时间也较长,直到1965年7月才结束(注:《南京农业大学发展史》编委会:《南京农业大学发展史·历史卷》,北京:中国农业出版社,2012年,第304—305页。)。

当时,根据上级指示,南京农学院又开始实行“半农半读”。先是举办“半农半读”专修科,接着发动了改制学习和教学改革运动。尽管当时师生对改制疑虑很多,但好的意见未被采纳。1965年2月,院务委员会通过了《南京农学院关于实行半农半读教育制度的方案》,以此为基础又开展了诸多改革:如减少了教学课程和学时数,规定课程门数一般不超过20门;进行了课程体系的改造,基础课门类大幅减少,专业课要求面向生产,与生产劳动密切结合;学校还组织教师重新编写教材;在师资培养方面提出要培养一支又“红”又“专”、能文能武、既能体力劳动又能脑力劳动的师资队伍,以此来适应“半农半读”制度,还将江浦农场作为劳动基地,分批次安排教师、学生到农场劳动,按系划分5个作业区,分别为一区农学系、二区植物保护系、三区农业经济系、四区土壤农化系、五区为专科,实行区、系统一领导,即所谓的“两块牌子,一套班子”。(注:《南京农业大学发展史》编委会:《南京农业大学发展史·历史卷》,北京:中国农业出版社,2012年,第305页。)刘大钧7月份刚从盐城回来,就又被安排到江浦农场一区去劳动。1965年下半年到1966年上半年这一年多的江浦农场劳动很是辛苦,因为刘大钧的家在卫岗校区,每周他与其他家在南京市区的老师一样,都要周一集体乘坐学校安排的大卡车去江北的江浦农场,周六再集体乘车回南京卫岗校本部。当时南京还没有长江大桥,汽车都要通过轮渡才能过江,每次乘车一趟都要近两个小时,风尘仆仆。在江浦农场还要干各种农活,据陆家云教授回忆,当时女教师好一点,受到一定照顾,男教师则要干各种粗活重活,最为辛苦。所幸的是,当时小麦品种研究室的办公地点也改到江浦农场,这样,刘大钧在劳动之余还可和遗传组的同事一起研究小麦育种问题和开展小规模科研实验。

图3-12 1964年,刘大钧(左三)参加小麦品种研究室工作会议

1966年5月,史无前例的“文化大革命”开始,南京农学院从6月份开始停止全部教学活动。8月,学生红卫兵组织成立,以“破四旧”为名,进行了抄家、扣发工资等一系列行动,又将“文革”办公室工作人员揪到学生宿舍接受批斗,搞得全校人心惶惶;在江浦农场半农半读的学生“杀回卫岗炮轰院党委”,江浦农场的“半农半读”已经搞不下去了,只剩部分教职工还坚守在那里,刘大钧这时也回到了卫岗校本部。

10月以后,全国又掀起“批判资产阶级反动路线”的高潮,学校的领导干部受到打击与迫害,院党委已无法领导学校。12月,学生大串联返校,部分造反派不顾校领导劝告,打开院办公室保险柜,取走党委“文化大革命简报”和所有内部资料,并封存人事、党政档案,从而使学校的工作全面瘫痪(注:《南京农业大学发展史》编委会:《南京农业大学发展史·历史卷》,北京:中国农业出版社,2012年,第316页。)。

1967年1月,全国又掀起“一月革命风暴”,各地、各部门和各单位造反派组织为夺取地方、部门和单位领导权力,纷纷宣布夺权,学校领导人再次受到迫害,造反派接管了院党委权力,所有教学、科学研究项目均告中止。当年下半年,南京地区的两派造反组织频繁发生大规模武斗,学校教学主楼被搞得凌乱不堪,家具损坏不少,国家财产受到较大损失。刘大钧由于为人低调,人缘较佳,与学校其他老教师相比相对年轻,因此没有定为“反动学术权威”,只是简单地被批评为“苏联修正主义”(注:苏联修正主义,又称社会帝国主义,简称为苏修。这个“文革”名词出现的原因是赫鲁晓夫上台后大力批判斯大林主义与苏联共产党前领导人斯大林并对中华人民共和国大力施压以攫取利益。中国共产党和中华人民共和国领导人认为苏联的做法已经背离了社会主义路线形成了新的帝国主义,于是开始称自己曾经的“老大哥”为“苏修社会帝国主义”。社会帝国主义一词,列宁首先使用,指口头上的社会主义实际上的帝国主义,出处在《列宁全集》第1版第29卷第458页。)者,最严重的也只是点名通报一番,与同院系的李扬汉(注:李扬汉(1913—2004),我国著名植物学家。1939年毕业于金陵大学农学院植物学系。1945年留学美国。曾任金陵大学农学院副教授。建国后,历任金陵大学农学院教授,南京农学院教授、农学系主任,南京农业大学教授,中国植物保护学会第三届副理事长,中国杂草研究会主任委员,联合国粮农组织改进杂草管理专家组成员。)、马育华(注:马育华(1912—1996),大豆遗传育种学家和农业教育家。对生物统计学和田间试验技术造诣很深,较系统地将数量遗传学介绍到国内,并结合大豆种质资源与育种进行应用研究;选育出一批丰产、稳产的大豆新品种,在长江中下游地区种植;创建南京农业大学大豆研究所,成为我国南方大豆研究中心;培养出一代又一代农学家,为我国高等农业教育和大豆科学的发展做出了重要贡献。)等先生动不动拉出来批判、家里被无故搜查、打砸等相比,已经算是幸运。也就是因为“受关照”不多,在动乱的后几年,刘大钧反而有较多的个人时间学习和从事科学研究,从而为他和同事开展辐射诱变育种提供方便,为他们成功选育出“宁麦三号”小麦新品种创造了条件。

辐射育种作为继系统选育、杂交育种后发展起来的新育种技术,与前两者相比,操作较为简单,见效快,但也有着更为严格要求的操作过程。首先是选择辐射处理的原始材料,这也是辐射诱变育种中颇为重要的环节。选材是否适当,对后代变异的选择效果影响很大。在这一点上,刘大钧和同事们最初并未意识到,选取的材料种类较多,以至辐射处理后效果几乎都很差。比如“矮立多”,经过辐射处理以后,虽然选育出了抗锈性显著提高的“钟山10号”,但因丰产性差,在生产上还是不能很好地利用(注:江苏农学院教育革命组:《小麦新品种(品系)选育简报》。1973年2月15日(内部资料)。)。刘大钧和同事们经历一段时间的试验研究后得出一个规律:辐射处理对改善个别性状效果比较显著,而要同时改变数个性状比较困难,所以正确地选材必须对所用材料的主要优缺点有比较全面的了解,根据育种目标,选取综合性较好,但又有某一缺点的品种或品系作为处理材料,这样就有可能达到比较理想的效果。正是本着这样的思路,他与陆维忠、陈佩度等同事,对种质资源材料进行反复观察和分析,终于挑选出一批农艺性状优异的材料,其中刚引进的意大利ST1472/506品系受到重视,虽然它在长江中下游麦区后期成熟不够正常,籽粒不饱满,产量不稳定,但它具有矮秆、穗大、增产潜力大等优良特性,总体基础较好,是较为理想的辐射处理原始材料。

材料选好之后,就是辐射处理问题,包括辐射源的选择、辐射剂量的控制,处理方法,照射部位的选择等,每个方面都需要精确控制,只要一个方面做得不好,整个辐射的效果就不行。首先就辐射源来说,农业上常用的主要有四种,一是γ射线,又称丙种射线,放射源主要是钴(60Co),穿透力很强;二是X射线,由X光机产生;三是β射线,它是由放射性同位素衰变时放出来的带负电荷的粒子;第四种就是中子。这四种射线中,γ射线在来源、设备条件和安全等方面比其他三者有明显的优势,应用最为广泛。

其次在辐射剂量上,可选择范围很大。一般说来,剂量过小,引起变异的效果小,随着辐射剂量增加,变异率增加,同时对作物的损害效应也增加,植株成活率相应地降低,剂量过高,甚至可使种子不能发芽,即使勉强发芽,但出苗后整株死亡。而且,不同作物、不同品种的遗传性不同,对辐射敏感性也不相同,例如油菜等十字花科作物的耐辐射性较高,稻、麦等禾本科作物次之,大豆等豆科作物的耐性较低。同一作物,同一品种,由于发育阶段不同,对辐射的敏感性也不同,比如发了芽的种子比休眠种子敏感,湿种子、幼龄植株比干种子敏感。因此,针对不同的作物和同一作物中不同发育阶段,都必须寻找到不同的适宜剂量,不但在辐射处理后能够成活足够数量的植株,而且能够产生较多的变异类型,一般认为照射后植株的成活率在50%左右,不育性低于30%的剂量为宜。刘大钧与同事们通过大量的1000~5000伦琴分级剂量实验,在数十次试验基础上发现,小麦干种子用钴(60Co)-γ射线处理的适宜剂量范围为1500~5000伦琴;处理萌动种子的适宜剂量范围为2000~2500伦琴;处理花粉的适宜剂量范围为2000~4000伦琴。在处理方法上,又有外照射和内照射之分。所谓外照射,就是被照射的材料所受辐射来自外部某一辐射源;内照射则是将辐射源引入被照射的材料内部,此方法需要有额外的设备,需注意安全防护,并且第一代种子不能食用或饲用,因此此法在育种上应用较少(注:《南方冬麦区小麦育种协作会议资料选编》。存于南京农业大学档案馆。)。

最后在照射部位方面,分类更多,一般照射的部位有种子、花粉、子房、植株、营养器官等,其中种子又可分干种子、湿种子和萌动种子。多次实践之后,刘大钧和同事认为这三者中选择干种子为最优。他们总结出四个优点:一是干种子可处理的数量很多;二是操作容易;三是干种子对环境条件适应性大,便于运输和贮藏;四是经过辐射处理过的种子,不存在沾染和散射问题。就这样,他们不断地实验,不断改进操作程序,对技术也越来越成熟,实验取得的效果也越来越好,在1968年6月夏收后,他们用5000伦琴剂量的钴(60Co)-γ射线外照射从意大利引进的ST1472/506小麦干种子(注:陆维忠,陈佩度,刘大钧,周朝飞,熊宝山:《高产小麦品种宁麦3号的选育》。《江苏农业科技》,1982年,第3期。),后来证明,这次实验成功了,这是他们历经多年辛勤探索的结果。

育成“宁麦3号”

1968年夏,意大利ST1472/506小麦品种被辐射处理后,先由陆维忠带到江西井冈山进行夏播加代,生长出M1(第一代)植株。由于M1植株受射线的抑制作用及辐射损伤,主要表现为对生长发育的抑制和不育,成熟期推迟,有的成活植株后期出现不育,特别是在高剂量的影响下表现更为突出。M1代一般看不到经济性状的突变,所以不加选择,就算是一些生长不正常的畸形植株也不轻易淘汰,因为这些后代也有可能分离出有益性状。

同年秋天,刘大钧和同事在南农江浦农场进行正常秋播第二代(M2),由于第二代是辐射处理后代中分离最大的一个世代,能遗传的变异大多在这一代中表现出来。因此在辐射育种过程中,第二代是选择优良变异类型的重要世代。为了便于发现并可靠鉴定其真实变异而不漏掉有用变异,对M2代采用穗行种植和混合播种相结合方法,即在M1代每株剪取1个麦穗单独收获脱粒,在M2代种成穗行,其余穗行混合脱粒,在M2代混合播种。在1969年5月小麦生长后期南京严重高温逼热情况下,刘大钧和同事从中选出了一些后期生长和成熟较正常的单株。

1970年他们又将上年选出的优异材料继续秋播,成熟时从中选出14个表现比较优良的株系,到1971年,刘大钧与同事又在第四代的14个品系中,决选出了“南农701”突变系,这个品系基本上保持了原品系矮秆、大穗等优点,初步克服了成熟不够正常、籽粒不饱满的缺点,并提高千粒重,而且这些性状已基本保持稳定。1971—1972年度,为全面评价这一品系的适应性,在江浦小麦品种研究室试验鉴定的同时,开始在江苏省淮南麦区进行多点试验。试验结果表明,“南农701”突变系表现出了很大潜力,它与原品系ST1472/506和当时淮南片区推广小麦品种“扬麦1号”相比都表现出不同程度的增产。这标志着刘大钧主持、同事们共同努力的辐射育种取得了突破(注:江苏省农科所粮食作物研究室:《宁麦3号的选育经过和推广应用意见》/江苏省农业科学研究所编:《三麦高新技术》,南京:江苏人民出版社,1976年2月,第180页。)。

1973年,江苏省大面积流行小麦赤霉病,在“南农701系”比“扬麦1号”感病还要严重的情况下,在省区试的8个试点(江苏省农科所,镇江、苏州、南通、扬州、盐城地区所,盱眙县良种场,金湖县宝应湖农场)中,平均产量名列第二,仍略高于“扬麦1号”。

图3-13 “宁麦三号”主要育成人员在试验田察看麦情(右起:陆维忠、刘大钧、陈佩度)

1974年后,“南农701系”开始大面积推广,在省区域试验的基础上,又在江苏省高产社队示范试种。结果表明:在不同年份,不同地区均比“扬麦1号”有不同程度的增产。在江苏省内的35个试点中,比扬麦平均增产8.5%,其中增产10%以上的有16个试点,增产25%以上的有5个试点,其中丹阳试点亩产826斤,比“扬麦1号”增产35.2%,幅度最大,吴县农科所丰产田亩产845斤,是当年单产最高的试点(注:江苏省农科所粮食作物研究室:《宁麦3号的选育经过和推广应用意见》//江苏省农业科学研究所编:《三麦高新技术》,南京:江苏人民出版社,1976年2月,第180页。)。

图3-14 “南农701”(“宁麦3号”)株高测量

“南农701系”经过两年多的大面积试种,它的稳定高产、抗病性等优点逐渐显现出来,1975年正式定名为“宁麦3号”(原中国农科院与南京农学院双重领导的小麦品种研究室于1973年并入江苏省农科所)。

“宁麦3号”自示范、推广以来,1976年首次成为江苏省小麦高产地区沙洲县(现为江苏省张家港市)当家品种。

1978年,鉴于刘大钧在主持“宁麦3号”、“宁麦4号”选育过程中所作出的重要贡献,获得江苏省革命委员会颁发的显著贡献奖。

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