第二节 生物的变异

袁隆平与杂交水稻的育成

    袁隆平，祖籍江西省德安县，1930年生于北京。他的童年处于动荡的年代，父亲积极投入抗日救国运动。父亲的义举，对袁隆平产生了深刻的影响。他在中小学读书时，求知欲极强，喜欢提问，关于思考，做事情持之以恒，有决心和毅力。中学毕业后袁隆平立志学农。1949年9月，他来到了重庆相辉学院农学系开始大学学习。1953年夏，他从西南农学院农学系（1950年11月，相辉学院农学系并入西南农学院）毕业后，来到湖南西部偏僻的安江农业学校任教。

    水稻是我国主要的粮食作物之一，在农业生产中占有很重要的地位，探索水稻增产新途径是摆在农业科技人员面前的一项重要任务。但是20世纪50年代末的浮夸风和大跃进使人民生活水平普遍下降，60年代罕见的自然灾害，带来了严重的粮食饥荒。饥饿像一个幽灵，窥视着中华大地，以农业为基础的古老的中华民族面临的最大的问题就是吃饭问题。

    面对着严酷的事实，身为农校教师的袁隆平心情沉重，强烈的责任感促使他苦心思索。针对当时水稻单产低的状况，他萌发了“培育杂交稻”的念头。1960年7月的一天，他到校园外的早稻试验田观察，发现了一兜“鹤立鸡群”的稻子，足有10余穗，每穗有壮谷160~170粒。经过试验，这是一株“天然杂交稻”，受此启发，袁隆平决心大胆地进行杂交水稻的研究。

    但是，这是一项公认的世界难题。生物学常识告诉我们，不同品种的生物之间进行杂交，新一代则能将“父母”双方的优点集中起来，形成一种新的优良品种，这种现象叫做杂种优势。水稻作为生物的一种，也应具有杂种优势，但水稻又有其特殊性。它是一种自花授粉的作物，雄蕊和雌蕊长在同一朵花里，花蕊很小，只能靠风力来实现自花授粉，而且雌蕊生命力弱，活跃期短，雄蕊的花粉授到雌蕊上，只能在一个很短的时期内完成，所以说实现异花授粉就非常困难，更何况一粒粒去进行人工授粉杂交了。不仅经典上早就断言，水稻“花时短，异交结实率低，繁殖种子的障碍无法逾越”，而且国际上许多先后有此设想的研究人员都对此丧失了信心，放弃或中断了研究。正是在读书时养成的性格特点——坚忍不拔，使得袁隆平踏上了前人没走过的路，揭开了杂交水稻研究的序幕。

    从1964年起，袁隆平开始着手杂交水稻的研究，在反复论证的基础上，他决定分三小进行研究：

    （1）找到雄性不育的植株，再把它培育成雄性不育系，即通常所说的“母本”。

    （2）再找到一种特殊的水稻品种作父本，用它给母本授粉，由此培育出全部保持雄性不育特性的植株，即保持系。有了保持系，不育系才能代代相传。

    （3）还要找到一种稻种与保持系杂交，产生恢复生育能力（自花授粉的能力）的后代，形成恢复系，有了恢复系，就可以大量生产杂交种子供大田使用了。

    完成这三步，袁隆平历尽了千辛万苦。

    首先，要在自然界中寻找水稻天然雄性不育株，作为培育不育系的试验材料，这是杂交水稻研究的起点。雄性不育株在自然界中很难找到，袁隆平开始头顶烈日，脚踩污泥，手持放大镜，像大海捞针般驼背弯腰地逐株逐穗寻觅那种神奇的“不育”穗株……从1964年6月到1965年7月，袁隆平逐穗检查了14000多株稻穗，发现了6株天然雄性不育株。但由于这些不育材料可能属于核不育遗传，而培育不出不育株和不育度都达100%的不育系。一年年过去了，袁隆平带着他的科研小组跑遍了大半个中国，终于在1970年11月，他的助手李必湖在海南岛发现了一株雄蕊花粉不育的野生株，命名为“野败”。

    “野败”不育株在生产上无直接利用价值，必须精心进行转育工作，才能把“野败”的不育基因转入栽培稻，进而培育出生产上需要的不育系。袁隆平带领助手奋力攻关，终于在1972年成功培育出我国第一个在大面积生产上应用的水稻雄性不育系。

    与此同时，袁隆平把他们最新发现的“野败”的珍贵材料无私地奉献给全国许多农业科研单位，开展协作攻关。随后，他们在寻找恢复系方面也取得了可喜的进展。1973年他们又成功地筛选出恢复系。杂交水稻终于能应用于生产，迅速大面积地在全国推广，产生了巨大的效益。

    袁隆平成功了。他和助手发明的“灿型杂交水稻”不仅在很大程度上解决了中国人的吃饭问题，而且也被认为是解决下个世纪世界性饥饿问题的法宝。为此，他不仅获得了中国第一个特等发明奖，也获得了八个国际性的大奖。国际上甚至有人认为，他的发明是继中国人的四大发明之后的第五大发明。对世界文明做出了很大的贡献。在世界是袁隆平被称为“杂交水稻之父”。但是他却说：“我们要从零开始，向新的目标前进。”

选自《创造发明1000例》

中国最早培育出金鱼

　　金鱼，可以说是鱼类家族中品种最丰富，色彩最鲜艳，最具观赏价值的一类鱼。

　　金鱼是世界各国普遍饲养的一种观赏鱼，它身姿奇异，色彩绚丽，可以说是一种天然的、活的艺术品，给人以美的感受，人们也把它作为美好吉祥的象征。金鱼是中国人培育出来的，可以说是中国人智慧的又一杰出表现。

　　为了观赏而养鱼可追溯至西周，不过那时还都是鱼养在池塘中。古代作为观赏的鱼有：鲤、鲫、鳅等。人们从天然水体中专门捕捞色彩鲜艳的鲤、鲫、鳅进行饲养。在自然界中，很难见到红色的鳅，而在江南一带红色的鲤和鲫则比较常见。生物学家陈祯对金鱼曾进行过系统的研究，从遗传学方面证明了金鱼和鲫鱼属于同种。所以现在饲养的金鱼是由鲫鱼驯养而成的，古人称它为金鲫鱼。从这种金鲫鱼到后来千变万化的金鱼新品种，能在数百年这样短的时期内完成人工选择，在世界野生动物驯化史上堪称奇迹。

　　野生金鲫鱼的发现在晋代（265—420）的文献中已有记载。隋唐时期，已经在池塘中饲养金鲫鱼了。正式将金鲫鱼当做观赏鱼，并且开始进行其家化的遗传研究是在宋代（96－1276）。宋朝时，杭州西湖南屏上，有一兴教寺池，饲养着十几条红黄颜色的鲫鱼。苏东坡出任杭州通判后，曾在游西湖时写下“我爱南屏金鲫鱼，重来附槛散斋余”的诗句。可见当时杭州已有供给其一定的食物，这是半家化的开始。那时的金鲫鱼只是色彩鲜艳美丽，其他方面与野生鲫鱼没有差异。

　　南宋时，宋高宗赵构迷恋、玩赏金鱼，宫廷内外养金鱼成风，于是杭州一带应时出现了专门养鱼的行业。他们的养鱼池中只养金鱼，池中的金鱼就不会与其他鱼杂交，也避免了种间斗争，因而金鱼比较容易繁殖和保存新出现的变异。除给金鱼喂饼饵外，还喂污水中的小红虫，使金鱼得到充足的营养。为了迎合人们对新奇异种的喜好，养鱼者十分注重异种金鱼的出现与繁殖，此时无意中已经开始对金鱼进行人工选择了，使新的变异得了保存下来。至此，金鱼由半家化转入池养家化期。此外，宋代时，在鱼病防治方面也积累了不少经验。

　　明代金鱼饲养技术有了很大的进步，普遍用盆来饲养金鱼，而且当时饲养金鱼已普及到民间，金鱼品种逐渐增多。盆养避免了金鱼在池中交配产卵的混乱杂交，分盆育种，特异优良品质容易保存下来。明代阐述金鱼的专著《朱砂鱼谱》强调了人工选择培育新品种的重要性。指出养鱼如同国家选用人材，供选择的数目要大，选择要严格。在每年夏天从市场上买几千条鱼，分数十盆饲养，每日把不需要的金鱼拿掉，结果100条中可能只留下一两条，把留下的金鱼并作两三缸精心饲养，并且让它们进行繁殖，新奇的品种就能培育出来。300多年前，中国人对金鱼的遗传变异性进行了有意识、有目的的人工选择，从而培育出金鱼新品种。明朝时金鱼已有几十种，主要是以色彩来确定名称，而很少区分品种。如有纯红、纯白、黑眼、梅花片、波浪纹、七星纹、金管、银管等。

　　在由野生经半家化、池养家化到盆养家化的一系列过程中，环境条件发生了极大的变化，因而金鱼在各方面逐渐出现了变异。这些变异又被人工选择所加强，终于形成了形态和色泽极为繁多的现代金鱼品种。由于盆养环境中金鱼活动范围小，不存在激烈的生存竞争，所以金鱼变得短而粗，腹部膨大，鳍发展成长宽状而且分页，鳞片中的色素细胞起了变化，分化成不同的彩色。

　　达尔文查阅了包括金鱼培育在内的中国古代生物科学资料，这对完成他的进化论有极大的启发。他在《物种起源》一书中，一再强调中国人民对人工选择及变异理论的卓越贡献。并指出，他在中国的著作中找到了其生物进化学说赖以建立的重要事实。这充分证明了我国古代人民对生物进化和遗传育种理论曾做出了卓越的贡献。中国金鱼及其饲养技术在明代开始外传，1502年传入日本，17世纪末传到英国，19世纪初传到美国。现在世界各国都在饲养金鱼，金鱼受到各国人民的喜爱。