“东方魔稻”的世界奇迹是怎么创造的

第三十一章　“东方魔稻”的世界奇迹是怎么创造的 ——创造移植思维方法

小麦、玉米和水稻是世界三大粮食作物，是人类赖以生存的主要食粮。随着世界人口的激增，粮食短缺问题日趋严重，某些地区的饥荒不时出现。唐·帕尔伯格是美国杰出的农业经济学家，是世界首任“以粮食争取和平”政策协调员。他在《走向丰衣足食的世界》一书中叙述了饥饿与人类的历史，介绍了一批在发展农业和改良农作物品种方面有贡献的科学家。他在书中写道：“随着袁隆平成就的取得，世界三大粮食作物玉米、小麦和水稻从遗传学上进行改良就算都实现了。”^[1]还列举出了对各大作物的改良作出了突出贡献的个人和研究机构：

玉米：密执安农学院的威廉·J.比尔。康涅狄克实验站的D.P.琼斯。卡勒基研究所的乔治·H.沙尔。

小麦：墨西哥国际玉米小麦研究中心的诺曼·博洛格(Worman Borlaug)。他是美国遗传学家，被称为“绿色革命之父”，受美国洛克菲勒基金会派遣去墨西哥帮助改进农业生产。由于他发明了杂交高产新小麦良种，获得了1970年诺贝尔和平奖。印度农业研究所的M.S.斯瓦明纳森。美国农业部的奥维尔·A.沃格尔。

水稻：菲律宾国际水稻研究的全体研究人员。中国湖南省农业科学研究院的袁隆平。

帕尔伯格在书中以“袁隆平与杂交水稻”为题，专辟一篇，介绍了袁隆平的成就。这位美国教授对袁隆平的成就给予了极高的评价，书中写道：“他在农业科学上的成就击败了饥饿的威胁；他领导着人们走向丰衣足食的世界；同时也给那些保守者上了一堂很有价值的课，这就是怎样在农业科学事业上去创造功绩。他把西方国家抛到了后面，成为世界上第一个成功利用水稻杂种优势的伟大的科学家。”

西方人向来非常自负，看不起东方的科学家。但是，在铁样的事实面前，他们不能不为袁隆平的惊人成就和伟大的实践精神所折服，把袁隆平的杂交水稻称为“东方魔稻”，把他称为“杂交水稻之父”。为此，袁隆平连获五次国际大奖，荣获中国第一个特等发明奖，被选为中国工程科学院院士，被授予“功勋科学家”荣誉称号……

那么，“东方魔稻”的世界奇迹是怎么创造的呢?这是袁隆平十多年心血的结晶，是科技创新的胜利。具体地来说，奇迹的创造涉及遗传学的理论与实践、科学思维方法和献身科学精神等因素。

在遗传学上，一种传统的信条认为：“鉴于水稻是一种自花授粉作物，花期短，枝头小，杂交授粉结实率低，用种子繁殖的难关永远无法渡过。无论水稻的杂种优势多么强，都无法用于繁殖。”^[2]然而，袁隆平却偏偏要选定这道明知难解的世界难题。他心想：外国人没有搞成功的，难道中国人就不能搞成功吗?他进一步作了具体的分析：进行这项研究，中国的有利条件很多，中国是古老的农业国，又是水稻种植的自由王国，有众多的野生稻和栽培稻品种，蕴藏着丰富的种子资源；有辽阔的国土和充足的阳光条件，海南岛是天然的温室，是育种工作者的乐园……所有这些条件，都是有利于攻破难关的，也是许多“农业科学源头”的西方国家所没有和不及的。

从遗传学理论来说，实现水稻杂种优势只有两条路可走：一是进行人工去雄。用人工去雄杂交，生产第一代杂交种子，用于大田生产，这是不可能的。因为水稻是雌雄同花的作物，同一朵花上有雌蕊和雄蕊，雌蕊枝头受精后，一朵花只结一粒种子。如果用人工去雄杂交，就得一朵花一朵花地进行，产生的种子数量极为有限，不可能在生产上推广应用。二是培育出一个雄花不育的“母稻”，即雄性不育系，然后用其他品种的花粉去给它授粉杂交，产生出用于生产的杂交种子。从理论上分析，这条路虽然是可行的，但国内外都没有先例，甚至有的外国专家断言：“此路不通!”

面对着这个难题，袁隆平着手设计解决世界难题的具体方案，并制定出了“三步走”的具体步骤：^[3]

第一步：筛选和培育雄性不育植株。袁隆平从杂交高粱的研究也就是雄性不育中受到启发，认为水稻也可能存在天然雄性不育植株，它是自然突变的雄性不育。这一步是培育雄性不育系的基础。

第二步：筛选和培育保持系。这就是必须找出和培育出一种和雄性不育系杂交的品种，使其后代永远保持雄性不育的性状，以解决雄性不育系传宗接代的遗传问题。

第三步：挑选和培育恢复系。这就是要寻找和培育出一种和雄性不育系杂交的品种，使它们的杂种第一代恢复雄性可育的能力，能自交结实，只要它们的杂交优势强，就可以用到大田生产上去。

这就是“三系”法杂交水稻的构想，它在生产中的应用关系如下图(图中A为不育系，B为保持系，R为恢复系，F₁为杂交一代)所示：

以上我们介绍了水稻杂交的“三系”配套，这是因为“三系”配套是使杂交水稻应用于大田生产的关键。同时，在“三系”配套中贯穿着一种科学思维方法——移植法，这是经典的植物育种方法。首先找到某种理想的种子，然后将它移植到另一个所需要的品系中去。事实上，杂交水稻“三系”配套的过程，就是稻株亲本上花粉中的雄性和雌性特征的移植过程。这种移植包括“移去”和“移入”，例如对于雄性不育系来说是“移去”，对于培育保持系来说，是向雄性不育系“移入”。

杂交水稻“三系”法在生产中应用的关系图

袁隆平的杂交水稻研究，设计思想正确，方法科学对头，特别是紧紧扎根于实践之中，所以很快地攻克了三大难关：配套关、优势关和制种关。经过十多年顽强拼搏，“东方魔稻”终于获得了成功，并于1976年最先在我国推广应用，然后被研究起步早于我国的菲律宾、日本和美国等国引进，从而在全世界掀起了一场“绿色革命”。据统计，从1976～1993年，我国累计推广杂交水稻24亿亩，增产稻谷2400亿公斤，增加产值约672亿元。目前，全国每年推广杂交水稻2.3亿亩以上，约占全国水稻种植面积的50％，其产量占全国水稻总产量的60％以上。这的确是一项令世界震惊的成就!袁隆平和他的合作者们，为解决13亿中国人吃饭的问题作出了杰出的贡献。

回顾科学发现与发明的历史，科学发明与科学思维方法总是相辅相成的，即科学发明需要有正确的科学方法作指导，而科学发明成果的诞生，又将孕育出一种新的思维方法或使原有的方法更趋完善。例如：美国人吉列发明安全刀片应用的是联想思维方法，奥地利精神分析家弗洛伊德发现做梦是应用归纳思维方法，法国医生发明听诊器是应用直接类比思维方法，德国魏纳格发现大陆漂移说是应用逆向思维方法，英国细菌学家弗莱明发现青霉素是应用观察思维方法……

袁隆平发明杂交水稻应用的是移植思维方法。移植本是生物学上的术语，意指把生长在甲地的植物移植到乙地，使其成活、生长。有时，也把某种植物的枝、芽、花粉等移植到另一种植物体上，这就是我们通常所说的“嫁接”或“杂交”。移植是一个很广泛的概念，不限于植物的移植，动物中也有胚胎移植、细胞移植、基因移植、器官移植……在科学研究和社会生活领域里，移植现象就更为普遍了，如观念、原理、方法、技术、工艺、成果等都是可以移植的。据统计，自20世纪30年代以来，重大的科学发现并不太多，但是通过技术移植却创造了无以数计的新成果。

问题是，最初人们怎么会想到把一物移植到另一物上去的呢?人的任何行为都是受其观念支配的，因此指导人们进行移植实践的是思维方法。一般来说，移植是由联想来牵线搭桥的，没有联想就没有移植。移植有两种：一是先见到“可移”之物，触景生情，引起联想。例如，盲文的发明就是属于这一类。在160多年以前，法国海军巴比尔舰长带着通讯兵来到一所盲童学校，向孩子们表演夜间通讯。由于是漆黑的夜晚，眼睛是用不上的。于是，传令兵把军事命令译成电码，在一张硬纸上，用“戳点子”的办法，把电码记下来。而接受命令的一方的士兵，用“摸点子”的办法，再译出军事命令的内容。表演引起盲童布莱叶的极大兴趣。对于他来说，“戳点子”和“摸点子”就是“可移”之物。于是，他反复研究，终于发明了“点子”盲文，一直沿用到今天。

另一种是根据移植的需要，去寻找“可移”之物，通过联想而导致移植发明的成果。例如，压缩空气制动器的发明就是一例。火车发明后，由于制动器的力量太小，在紧急情况下，常由于刹不住车而酿成重大事故。有一个叫佐志的美国青年人目睹了这种车祸的发生，于是就萌发了要发明一种力量更大的制动器的想法，这就是移植的需要。一天，佐志从报纸上看到用压缩空气的巨大压力开凿隧道的报导，于是他想：压缩空气可以劈石钻洞，为什么不可以用它来制动火车呢?就这样，佐志找到了“可移”之物。经过反复试验，22岁的佐志终于发明了世界上第一台压缩空气制动器。

移植思维方法的应用关键在移植，然而移植的应用不是随意的，必须认识移植思维方法的特点与规律。一般说，移植思维法的特点有三：一是相容性。这一点在器官移植方面表现得尤为明显。近些年来，医学上已可以把一些人的眼睛、心脏、肾脏、肝脏、胰腺、皮肤等器官，成功地移植到另一些人的身上。但是，这些移植必须有一个前提，即移植与被移植体之间必须有相容性，不产生“排异”现象。二是相通性。即事物之间彼此连贯沟通，能够通过某种中介把它们连接成为一个整体。三是优化性。移植不是为移植而移植，追求优化和高效是它的明显特点。例如博洛格研究杂交小麦，是为了获得抗锈病的高产新品种，结果使墨西哥的小麦平均每英亩的产量几乎翻了一番。袁隆平研究杂交水稻，其目的也是利用杂交优势，提高水稻的产量。他研制成功的“南优2号”中稻亩产628公斤，比当地优良品种增产20％左右。

移植思维方法是科学研究中最简便、最有效的一种方法，也是应用得最广最多的方法。无论是科学研究工作者，还是实际工作者，只要掌握了移植思维方法的要点，留心世事，都能够巧妙地运用移植思维方法，有所发现，有所发明，有所创造。运用移植思维方法的形式和途径多种多样，归纳起来，不外乎有以下几种：

一是观念(或概念)的移植。观念是客观事物在人头脑里的概括，它可保留在人的大脑里，也可以通过语言文字传递给他人。观念可以移植吗?可以移植，所谓破除旧的传统观念，就是移入新的观念以代替旧的观念。例如，关于计划经济与市场经济，过去是把它们对立起来，作为社会主义与资本主义的分水岭。其实，计划经济与市场经济是两种不同的经济理论，它们像其他科学技术一样，可以为不同制度的国家所利用。由于打破了这个传统的观念，自20世纪80年代，我国“移植”了市场经济观念，使我国经济出现了持续增长的大好局面。

二是原理的移植。从20世纪80年代开始，美国就开始进行基因治疗的研究，1989年美国食品药品管理局(Food and Drug Administration，FDA)批准开始进入临床试验阶段。实际上，基因治疗法是由遗传学和基因工程原理向医疗治病移植的结果。基因是生物遗传的基本单位，人体的某种基因的缺损，往往表现为某种疾病。基因治疗是将外源基因移植到患者的体内，以达到治疗疾病的目的。但是，基因治疗技术要求极为苛刻，必须具备以下的条件方能在临床上应用：首先，针对各种疾病，必须具有能够达到治病目的的基因。其次，必须具有能有效地将基因导入人体的载体系统，这种系统是高效的，而且是定向导入人体某些细胞。最后，基因导入人体以后，必须能够控制它的表达。因此，基因治疗是生物高技术之集大成，是遗传学、分子生物学、细胞生物学、分子病毒学等多学科的知识和技术的移植。这是一个很有前途的方法，预计到2010年后将发展为一种常规的治疗方法。尤其是为治疗疑难病症，如恶性肿瘤、心血管疾病、遗传病、老年痴呆症等，提供了有效的新治疗途径。

三是技术手段的移植。我国长江以南，广大农村实行“一年三熟”的耕种制度，而长江以北是实行春种秋收，“一年两熟”。然而，河南省农科院的研究人员，大胆创新，从长江以南地区引入新品种、新技术，改革了耕种制度。河南省商水县的40万亩良田已连续5年实现了“一年三熟”。实践证明：“三熟田”比“两熟田”增产30％左右，每亩平均可增加收入300元左右。据估算，如果仅在河南省的粮油生产地区推广“一年三熟”的种植技术，每年就可以增创近100亿元的收入^[4]。

四是技术功能的移植。香蕉是热带或亚热带植物，是含有丰富的维生素和钾元素的水果，对人体益处颇多。从功能上说，香蕉主要是作水果食用，有润肠和补充人体所需的钾元素的作用。美国科学家自1989年开始，利用基因移植技术，将所希望的疫苗成分基因移植到香蕉、番茄、苹果、马铃薯、生菜等可食用的植物中去，以获得可食用的植物疫苗。这项技术正逐渐成熟，其前景十分广阔。这就是说，当人们吃下疫苗基因移植的香蕉的同时，即完成了一次预防接种^[5]。这就意味着，预防再也用不着吃药打针了，香蕉的功能也因此发生了转移。

当前，高新技术的发展日新月异，各学科的相互交叉、相互渗透越来越明显，而移植思维方法正是这种相互渗透的中介。因此，我们既要认清当代科学技术发展的新特点，又要认识到移植思维方法的重要性，在解决未来重大科学技术攻关中，充分发挥创造移植思维方法的作用。

思考训练参考题

1.为什么说袁隆平发明的杂交水稻“三系”配套法是移植思维方法的应用?在“三系”配套过程中，进行了几种移植?

2.什么叫移植思维方法?它有几种类型?各有哪些特点?

3.请你从科技产品、日常工作和生活中，列出尽可能多的移植成果，说明它们的特征和用途。

4.你相信人的智慧是可以移植的吗?请说明理由。

【注释】

[1]［美］唐·帕尔伯格，著.走向丰衣足食的世界［M］．王应云，译.北京：中国农业科技出版社，1990：138．

[2]［美］唐·帕尔伯格，著.走向丰衣足食的世界［M］．王应云，译.北京：中国农业科技出版社，1990：136．

[3]谢长江，著.功勋科学家袁隆平［M］．北京：中国农业出版社，1996： 41．

[4]科技日报，2000-03-20．

[5]新民晚报，2000-02-24．