高粱地里的科研路
——記我國(guó)著名高粱育種家牛天堂

◇梁婷婷 畢 娜

高粱地里的科研路
——記我國(guó)著名高粱育種家牛天堂

◇梁婷婷 畢 娜

他是一位偉大的農(nóng)業(yè)科學(xué)家，先后主持育成了晉雜5號(hào)、晉雜4號(hào)、晉雜1號(hào)、晉中405等高粱雜交種和晉粱5號(hào)、晉輻1號(hào)高粱恢復(fù)系；他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)育出的多個(gè)高粱雜交品種，對(duì)解決20世紀(jì)六七十年代國(guó)人的溫飽問(wèn)題作出了突出的貢獻(xiàn)；他是一位不斷開(kāi)拓、不知疲倦的農(nóng)業(yè)工作者，通過(guò)探索固定雜交種子優(yōu)勢(shì)的途徑，選育出高粱兼性無(wú)融合生殖系SSA-1、296B。他就是我國(guó)著名高粱育種家牛天堂。

走近他，讓我們看到了一段堅(jiān)定執(zhí)著的科學(xué)攀登史，也揭開(kāi)了一篇充滿正能量的人生奮斗樂(lè)章。

誤打誤撞——一條命中注定的農(nóng)學(xué)路

1932年10月，牛天堂出生于山西省榆次市一個(gè)普通的工人家庭。他的祖籍在河南省林縣，那是個(gè)歷史上出了名的窮地方，農(nóng)民靠種地難以養(yǎng)家糊口。1924年，他的父親隨包工頭來(lái)到山西榆次，在興建晉華紡織廠的工地上當(dāng)學(xué)徒工，工廠建成后留下當(dāng)打包工。牛天堂的童年是在日本侵略者鐵蹄蹂躪中度過(guò)的，那個(gè)年代，讀書(shū)對(duì)于窮人家來(lái)說(shuō)，是一種奢望，所以他只是斷斷續(xù)續(xù)地讀過(guò)幾年小學(xué)。后來(lái)由于小學(xué)課程未學(xué)完，難以正式升入中學(xué)，他以“備取第二名”的成績(jī)勉強(qiáng)進(jìn)入了山西省立農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)校初中部。誰(shuí)知這竟是命運(yùn)之神的安排，15歲的少年從此和農(nóng)業(yè)結(jié)緣，深深地扎根在黃土地上，再也沒(méi)有離開(kāi)過(guò)。

榆次解放前夕，牛天堂就讀的省立農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)校將校址從榆次遷往太原。1949年太原解放后，該校改名為太原農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)校，他繼續(xù)在該校讀中專課程。1951年，學(xué)校又改名為山西農(nóng)學(xué)院附屬農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)校，校址設(shè)在太谷縣?；貞浧鹕倌陼r(shí)代的讀書(shū)生活，牛天堂常常感到惋惜，家境貧寒，戰(zhàn)火連天，自己時(shí)學(xué)時(shí)斷，學(xué)校東搬西遷，基本上沒(méi)有受過(guò)正規(guī)的學(xué)校教育。他從小就有很強(qiáng)的好奇心，對(duì)電燈、火車、紡織機(jī)械等產(chǎn)生濃厚興趣，十分崇拜這些機(jī)器的發(fā)明家，幻想著將來(lái)也要發(fā)明個(gè)什么機(jī)器。然而中學(xué)時(shí)代都是在農(nóng)校度過(guò)的，耳濡目染，志趣與愛(ài)好自然轉(zhuǎn)到了農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域。另一方面，由于他總覺(jué)得基礎(chǔ)比別人差，不得不靠自學(xué)來(lái)彌補(bǔ)，因此養(yǎng)成了愛(ài)讀書(shū)、愛(ài)思考的習(xí)慣。也許正是這些特點(diǎn)，成為他在農(nóng)業(yè)科研事業(yè)上不斷進(jìn)取、不斷獲得成功的潛在原因。

另辟蹊徑——一位“堅(jiān)定執(zhí)著”的農(nóng)學(xué)家

1952年，牛天堂從農(nóng)校畢業(yè)后被分配到榆次專區(qū)農(nóng)場(chǎng)工作，主要任務(wù)是推廣新技術(shù)、新品種。在完成推廣任務(wù)的同時(shí)，他如饑似渴地學(xué)習(xí)，在工作中細(xì)心觀察，總結(jié)農(nóng)民的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并且針對(duì)生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題回到農(nóng)場(chǎng)搞些小型試驗(yàn)研究。

當(dāng)時(shí)，針對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量不高、品質(zhì)差等問(wèn)題，他做了一項(xiàng)高粱品種比較試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果讓人喜出望外，他發(fā)現(xiàn)離石黃高粱比其他品種增產(chǎn)20%以上，這是他第一次親身感受到優(yōu)良品種在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中的強(qiáng)大作用，于是立即向農(nóng)場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)和山西省農(nóng)業(yè)廳建議推廣。翔實(shí)的數(shù)據(jù)和可觀的增產(chǎn)量讓上級(jí)非常欣賞，品種推廣得到了采納與支持。這段經(jīng)歷為他日后與高粱結(jié)緣的人生打下了基礎(chǔ)，也從此展開(kāi)了他在高粱增產(chǎn)創(chuàng)效益方面的科研路。

1954年，他被調(diào)到汾陽(yáng)棉花試驗(yàn)站任技術(shù)員，受到了一些農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗(yàn)的基本訓(xùn)練。試驗(yàn)站當(dāng)時(shí)的主要研究方向是經(jīng)濟(jì)作物，當(dāng)?shù)匾卜N植了大量棉花，但牛天堂卻不安于現(xiàn)狀，希望發(fā)展糧食育種。他看到老百姓飯都吃不飽，自己也常餓得抓心撓肺，食堂里的窩窩頭、玉米糊糊，前晌吃了后晌餓，更堅(jiān)定了他搞糧食育種的決心。雖然周圍有同事覺(jué)得他“不務(wù)正業(yè)”，好好的工作不做去搞什么創(chuàng)新？他卻憑著自己的好學(xué)勁兒，加上老領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，把精力重新轉(zhuǎn)向了高粱育種。

晉雜5號(hào)——一個(gè)誕生曲折的優(yōu)良品種

1963年，牛天堂和他的助手們開(kāi)始雜交高粱的研究工作。當(dāng)時(shí)有人不贊成他們的試驗(yàn)，認(rèn)為是“好高騖遠(yuǎn)”、“脫離‘兩當(dāng)’(當(dāng)前、當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際)”，牛天堂被當(dāng)作“三脫離”典型，違心地作了幾次檢查。勉強(qiáng)“過(guò)關(guān)”后，研究所領(lǐng)導(dǎo)安排他下鄉(xiāng)去搞“樣板田”，他口服心不服，把全部試驗(yàn)搬到了農(nóng)村。誰(shuí)知老天爺也與他過(guò)不去，第一次試驗(yàn)就讓他在“樣板田”上遭遇慘敗。

牛天堂回憶，當(dāng)時(shí)由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，為了育出適宜的品種，他們采用大量配制組合從中選優(yōu)的方法，試用中國(guó)農(nóng)家品種作恢復(fù)系，當(dāng)年配制了110多個(gè)組合。本來(lái)滿懷期待，怎料第二年在“樣板田”上進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)測(cè)定時(shí)，剛好遇到兩場(chǎng)罕見(jiàn)的暴風(fēng)驟雨，絕大部分雜交后代倒伏或倒折，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的荒涼簡(jiǎn)直慘不忍睹，兩年心血瞬間付之東流。

政治上的壓力加上試驗(yàn)上的失敗，并沒(méi)有動(dòng)搖他事業(yè)上的追求。他和同事們?cè)诒槐╋L(fēng)雨摧毀的試驗(yàn)田及附近農(nóng)田仔細(xì)觀察后，居然找到幾株屹立不倒的矮稈高粱，因?yàn)槎捀? m左右，便取其外形而命名為三尺三。三尺三在低洼地里種，水淹到就算只剩穗部也死不了，生命力旺盛，而且有幾個(gè)用矮稈品種如豬翹腳、谷里埋等作恢復(fù)系配制的組合，雖然育性不良、結(jié)實(shí)性差，但也沒(méi)有倒伏。他從中悟出一些道理，又萌生出一線新的希望。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析國(guó)內(nèi)外高粱品種的特性，研究總結(jié)雜交育種的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，明確提出“二矮型”育種方案，即從矮稈品種中篩選恢復(fù)系，培育植株既不過(guò)高又不太矮的“二矮型”雜交高粱。他們按照這個(gè)新思路立即動(dòng)手，選用山東的凍高粱以及當(dāng)?shù)氐娜呷劝捚贩N，重新配制了8個(gè)組合。

1965年，這8個(gè)組合與參加全國(guó)雜交高粱區(qū)域試驗(yàn)的雜交種同時(shí)播種，進(jìn)行測(cè)產(chǎn)試驗(yàn)。秋收時(shí)，在20多個(gè)組合中唯獨(dú)TX3197A×三尺三表現(xiàn)格外突出，水澆地產(chǎn)量達(dá)639 kg/667 m2，比對(duì)照品種離石黃增產(chǎn)20%，旱地產(chǎn)量553 kg/667 m2，比對(duì)照增產(chǎn)33.2%。因這一雜交種列在第五小區(qū)，遂命名為晉雜5號(hào)。晉雜5號(hào)不僅產(chǎn)量特別高，而且適應(yīng)性很廣，不久就在全國(guó)推廣開(kāi)來(lái)，1970年在山西省基本普及，1974年全國(guó)種植面積達(dá)93.3萬(wàn)hm2，在雜交高粱中獨(dú)占鰲頭，占當(dāng)年雜種高粱種植總面積的40%。20多年中，晉雜5號(hào)在全國(guó)累計(jì)種植800萬(wàn)hm2以上，增產(chǎn)糧食50多億kg，并且被引種到朝鮮、越南、阿爾巴尼亞、坦桑尼亞等國(guó)家。

十年動(dòng)亂——一條錦囊妙計(jì)保護(hù)科研成果

晉雜5號(hào)在產(chǎn)量上的較大突破，打開(kāi)了中國(guó)雜交高粱生產(chǎn)的大好局面，但籽粒品質(zhì)較差、單寧含量較高，有待進(jìn)一步改良。20世紀(jì)60年代上半期，雜交高粱育種在全國(guó)蓬勃興起，各地相繼育成一批優(yōu)良雜交種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用，但是所選用的恢復(fù)系僅是少數(shù)幾個(gè)農(nóng)家品種，高稈易倒，缺乏矮稈資源，而且像晉雜5號(hào)這一類推廣面積很大的雜交種，多有品質(zhì)不良等缺陷。雜交高粱育種工作的成敗,關(guān)鍵之一是要選擇優(yōu)良的恢復(fù)系。牛天堂敏銳地察覺(jué)這一問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整研究方向，著手培育具有理想性狀的優(yōu)良恢復(fù)系。1967年，他們用60Co-γ射線處理晉雜5號(hào)雜交當(dāng)代干種子，使之產(chǎn)生突變，實(shí)現(xiàn)基因重組，意在從這一“王牌”雜交種中選出新的恢復(fù)系。同時(shí)對(duì)現(xiàn)有雜交種的優(yōu)缺點(diǎn)逐一進(jìn)行分析，并從恢復(fù)系及其系譜的血緣關(guān)系上研究形成這些優(yōu)缺點(diǎn)的原因，經(jīng)反復(fù)比較后探明最佳方案，1968年配置了一批雜交組合。

正當(dāng)他們的研究工作進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)刻，“文化大革命”也逐步升級(jí)，研究所里人心惶惶，有的熱衷“武斗”，有的回家躲避，牛天堂則為他的事業(yè)心急如焚。天無(wú)絕人之路，他終于想出一條 “錦囊妙計(jì)”——遠(yuǎn)走高飛，到天涯海角去。這樣既能擺脫混亂的環(huán)境，又可不受季節(jié)限制連續(xù)試驗(yàn)。1968年冬，他和助手帶上全部雜交和輻射處理的后代材料，長(zhǎng)途跋涉到海南島去堅(jiān)持研究，這一去就是一年半時(shí)間。這一年半中他們克服了種種困難，連續(xù)種了4茬高粱，育成兩個(gè)優(yōu)秀恢復(fù)系和兩個(gè)雜交種，分別定名為晉輻1號(hào)恢復(fù)系、晉粱5號(hào)恢復(fù)系、晉雜1號(hào)和晉雜4號(hào)。育成的晉雜1號(hào)高粱單寧含量極少，角質(zhì)率很高，適宜食用，后來(lái)成為全國(guó)優(yōu)質(zhì)雜交高粱中的佼佼者。而晉雜4號(hào)高粱的產(chǎn)量及各種性狀都大大超過(guò)在生產(chǎn)上稱雄多年的晉雜5號(hào)，從而將中國(guó)雜交高粱育種工作又推上了一個(gè)新臺(tái)階。

革故鼎新——一個(gè)探索無(wú)融合生殖系的夢(mèng)想

牛天堂等人摸索出的“二矮型”雜交高粱育種模式，在理論與實(shí)踐上對(duì)指導(dǎo)高粱育種都具有一定價(jià)值。由他們育成的幾個(gè)雜交高粱，對(duì)中國(guó)發(fā)展高粱生產(chǎn)起到了促進(jìn)作用，1978年獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。

雜交高粱的問(wèn)世，無(wú)疑是高粱育種工作的重大突破，對(duì)發(fā)展高粱生產(chǎn)具有劃時(shí)代的意義。然而培育和生產(chǎn)雜交高粱，必須有雄性不育系、恢復(fù)系和保持系，即所謂的“三系配套”，其育種和生產(chǎn)環(huán)節(jié)十分繁雜。生產(chǎn)上又僅能利用一代雜種，從第二代起便會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重分離現(xiàn)象，開(kāi)始喪失雜種優(yōu)勢(shì)，不能繼續(xù)留作種用，因此需得每年制種以供下年度使用，而制種又需設(shè)置專門的制種田和隔離區(qū)，需繁殖大量父母本。因而培育新的雜交種周期長(zhǎng)、效率低，在大田生產(chǎn)中環(huán)節(jié)多、速度慢、成本高。有些農(nóng)業(yè)科學(xué)家預(yù)言，“三系法”遲早要被淘汰。早在20世紀(jì)三四十年代，就有人提出并探索運(yùn)用無(wú)融合生殖等辦法固定雜種優(yōu)勢(shì)，使后代不再產(chǎn)生分離，這樣就會(huì)大大降低生產(chǎn)成本，便于推廣應(yīng)用。然而這個(gè)美好的理想至今仍未能實(shí)現(xiàn)。

據(jù)媒體報(bào)道，印度科學(xué)家拉奧等人1968年發(fā)現(xiàn)了高粱品種R473具有無(wú)融合生殖現(xiàn)象，認(rèn)為屬于無(wú)孢子生殖類型。很多人聞?dòng)嵍紝?duì)這個(gè)材料進(jìn)行了研究，但因其雜交不孕性和無(wú)融合生殖頻率太低，在固定雜種優(yōu)勢(shì)中難以利用。牛天堂和他的助手于1986年引進(jìn)R473，開(kāi)展了高粱無(wú)融合生殖利用研究。經(jīng)過(guò)兩輪聚合雜交和兩年的南繁北育后，到1991年獲得了基本穩(wěn)定的F4代株系。1992年對(duì)F5代株系又進(jìn)行了大群體雜交鑒定，證明該株系確為自主發(fā)育兼性無(wú)融合生殖系，定名為SSA-1高粱無(wú)融合生殖系，其無(wú)融合生殖頻率較R473大大提高。與此同時(shí)，研究小組還對(duì)印度高粱不育系296A的保持系（父本材料）296B進(jìn)行了研究，初步看到296B在固定雜種優(yōu)勢(shì)中的作用。

SSA-1和296B無(wú)融合生殖系的選育成功，雖然離生產(chǎn)應(yīng)用還很遙遠(yuǎn)，但已把數(shù)十年前的科學(xué)預(yù)言部分變成現(xiàn)實(shí)，為中國(guó)高粱的雜種優(yōu)勢(shì)研究帶來(lái)了一線曙光。這項(xiàng)成果1996年獲得山西省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

在多年的高粱育種工作中，牛天堂積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且在工作中不斷突破自己。1963年開(kāi)始時(shí)帶有一定的盲目性，靠大量配制組合尋找成功的機(jī)遇；1964年從失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出“二矮型”育種模式，育成晉雜5號(hào)，開(kāi)創(chuàng)了利用矮稈中國(guó)高粱作恢復(fù)系配制雜交種的先例；而晉雜4號(hào)的育成，則是在理論上不斷成熟的標(biāo)志；對(duì)高粱無(wú)融合生殖系的探索，則是他在不惑之年仍然身體力行向科學(xué)高峰攀登的信念所在。

如今這位耄耋之年的老人，在面對(duì)記者的時(shí)候，仍然思維清晰，對(duì)自己獻(xiàn)身于高粱育種工作作出的成就始終保持謙和的態(tài)度。他總是說(shuō)，“當(dāng)年，我只是起到主持人的作用，工作是大家一起做的?，F(xiàn)在的時(shí)代屬于年輕人，應(yīng)該多多關(guān)注年輕人的工作。”科學(xué)沒(méi)有頂峰，科研工作不可以一日廢，這是牛天堂傳遞的人生信念，也是他奮斗終身的高尚理想。在牛天堂等老一輩科學(xué)家、育種家的引領(lǐng)下，中國(guó)的科學(xué)高峰、技術(shù)難關(guān)必然會(huì)被一個(gè)個(gè)地征服。愿我們把這種正能量不斷地貫穿到工作的實(shí)際中，讓汗水澆灌的芽不斷成長(zhǎng)，使奮斗開(kāi)出花朵，把希望不斷地傳遞下去。