雜交水稻如何確保大國糧食安全!

隨著人類社會越來越發(fā)達(dá),國家安全的范圍也越來越廣泛。不單純是軍事安全,邊界不受侵犯是國家安全。在當(dāng)代,經(jīng)濟(jì)安全、能源安全、生物安全、水資源安全甚至信息安全都已經(jīng)是國家安全的重要組成部分,而其中糧食安全可以說是其中的最大基礎(chǔ)之一;對大國來說尤其如此。因?yàn)槿祟惖娜繗v史,幾乎就是一部與戰(zhàn)爭與各種災(zāi)害的斗爭史。古今中外,上萬年來,凡是糧食安全出了問題造成的損失,絕不亞于世界大戰(zhàn)。很多人沒有意識到,超級大國之所以是超級大國,其耕地面積大,糧食產(chǎn)量整體剩余和儲備多,也是超級大國可以號令不少所謂“盟友”的一張隱形王牌。因?yàn)椴徽撛谖鳉W還是東亞,有不少的超級大國所謂的盟友,在二戰(zhàn)后的接近80年,其內(nèi)部的口糧是從來不能自給自足的。比如東亞的兩個(gè)人均3萬美元以上,人口都超過5000萬的較大經(jīng)濟(jì)體。

二戰(zhàn)后任何一個(gè)的糧食自給率常年都不到75%,也就是必須每年都進(jìn)口數(shù)量相當(dāng)龐大的口糧。這其中不少就直接采購自超級大國,以及超級大國長期控制下的澳加等國土大國??梢哉f這本身就是一根隱形的繩索,只是被全球正常的經(jīng)濟(jì)循環(huán)所掩蓋。不過一旦這根繩索變成繩套,恐怕對全球的大多數(shù)中小經(jīng)濟(jì)體,沒有幾個(gè)不怕的!因此作為領(lǐng)土和人口大國,要想在激烈的大國競爭中長期立于不敗之地。糧食安全,特別是口糧安全是必須時(shí)刻掌握在自己的手里定海神針。日常用于飼料的作物品種可以大規(guī)模的進(jìn)口;但是指望口糧長期進(jìn)口是絕對不現(xiàn)實(shí)的。即使想大量進(jìn)口,全球也沒有那么大的富裕產(chǎn)能。所以基本口糧的飯碗必須永遠(yuǎn)直接掌握。當(dāng)今世界,水稻、小麥和玉米是產(chǎn)量最大的三大人類主口糧。但是大部分中等以上富裕的國家,日常口糧消耗最大的還是水稻和小麥。玉米只有部分國家習(xí)慣當(dāng)口糧,富裕國家則大多用于飼料生產(chǎn)。

這樣一來,全球主要水稻和小麥的產(chǎn)量是否穩(wěn)定,就是事關(guān)全球糧食安全的大問題。由于全球到目前為止,大部分條件比較好的可能地已經(jīng)充分開發(fā)了數(shù)千到數(shù)百年。剩下的都是難以開發(fā)的荒漠、雨林和苔原帶。在糧食生產(chǎn)區(qū)總面積很難再大幅度提高,甚至部分大國的人均可耕地還不斷減少的情況下,水稻和小麥的單位面積產(chǎn)量就有極大的戰(zhàn)略意義。要提高產(chǎn)量,必須從水源、肥料、熱量、光照和品種方面努力。光照和熱量主要靠天;水源和肥料主要靠人工。在這些條件都做到極致后,全球水稻的平均畝產(chǎn)量仍然徘徊在300公斤左右。東亞和東南亞勞動力投入密集的稻米產(chǎn)區(qū),畝產(chǎn)量可以平均達(dá)到400公斤。而亞非拉條件比較差的水稻產(chǎn)區(qū)平均畝產(chǎn)才200多公斤,因此全球平均畝產(chǎn)長期在300公斤徘徊。在其他條件已經(jīng)很難再提高的情況下,良種的作用就非常巨大了。

這里就必須要簡單說明,雜交水稻的畝產(chǎn)量為何超凡脫俗。雜交水稻的畝產(chǎn)一起步就表現(xiàn)出在500公斤以上。到目前試驗(yàn)田單季可以高達(dá)1000公斤以上,也就是畝產(chǎn)過噸。而推廣大范圍種植后的畝產(chǎn)也可以高達(dá)800公斤以上。如果是熱帶和亞熱帶雙季種植,則畝產(chǎn)可以高達(dá)1500公斤以上!對比平常的亞洲高產(chǎn)區(qū)的平均畝產(chǎn)高出了3到4倍!對亞非拉地產(chǎn)區(qū)的畝產(chǎn)可以提高6到7倍!在全球土地總量不增反降的情況下,2倍的畝產(chǎn)就有世界級意義,何況是3到7倍的實(shí)際增產(chǎn)效應(yīng)!可以說有了雜交水稻技術(shù),新興大國在未來數(shù)百年甚至上千年,都基本不再用擔(dān)心口糧安全再出大的問題。這不僅是在造福當(dāng)代,也是有利于子孫后代的大事情。那么雜交水稻為何有這么大的優(yōu)勢?簡單地說,地球生物的多樣性是生命長期競爭帶來的自然優(yōu)勢。生物多樣性又可以細(xì)分為生物種類的多樣性和生物基因的多樣性。

生物基因的多樣性,在人類和動植物身上表現(xiàn)出來的規(guī)律是基本相同的。因?yàn)槿祟惐旧硪彩堑厍蛏锏囊环N?,F(xiàn)代人類已經(jīng)從法律上盡量避免近親繁殖。就是明白了近親繁殖的危害性很大。后代容易出現(xiàn)過多的殘障和身體缺陷。內(nèi)在原因就是基因的重復(fù)和反多樣性造成。比如過去有報(bào)道。某群人長期在一個(gè)嚴(yán)重封閉的山溝內(nèi)生存繁衍了數(shù)百年。到1960年代有干部首次進(jìn)去調(diào)查,山溝里的老人還問外面是乾隆多少年了?這樣一群人長期封閉繁衍,后果就是所有的人都是親戚套親戚。結(jié)果造成山谷內(nèi)部的所有人身體素質(zhì)都普遍較弱,大量遺傳性缺陷出現(xiàn)。全山溝數(shù)千人,居然挑不出一個(gè)身體素質(zhì)合格的年輕兵員。直到后來打破封閉環(huán)境對外通婚才得到改善。國外也有類似的例子,比如冰島這個(gè)國家,長期孤立在大西洋上,全冰島到目前一共才30多萬人。結(jié)果就是冰島男女談戀愛前,都要相互查好幾代的家譜,確保兩人的血緣足夠遠(yuǎn)才可以。因此冰島有官方機(jī)構(gòu)專門管理全國每個(gè)公民的家譜,當(dāng)做一個(gè)非常嚴(yán)肅的事情。

這說明在某個(gè)區(qū)域人類總量有限或者圈子過于封閉的情況下,基因的多樣性受到限制,對后代都是非常不利的。世界上確實(shí)存在少數(shù)長期封閉的桃花源,但是對生活在里面的人群來說絕對不是什么好事情。而中華古人很早就知道用姓氏區(qū)分各自的母系和父系,早早地盡量避免近親繁殖。對比直到最近100多年才普遍有姓氏的國家,不知道領(lǐng)先了多少倍。既然人本身都如此,那么人類種植的作物、飼養(yǎng)的牲畜,也是不能長期封閉,過于近親繁殖。比如長期近親繁殖的兔子或者山羊,體型會逐步縮小,各種生理缺陷也會越來越多。長期不換種子的作物,也會產(chǎn)量下降,病害增多。而雜交水稻,就是通過復(fù)雜的人工干預(yù),讓這類水稻的遺傳多樣性人為的增加。水稻是一種自花授粉繁殖的植物。也就是水稻的基因有天然的封閉性。除非人工干預(yù),否則幾乎所有的品種的水稻,都會盡量避免外來基因的插入。

而水稻還有一個(gè)特點(diǎn),就在部分品種或者原始的野生稻中,有一種非常罕見的個(gè)體叫做雄性不育株。產(chǎn)生的概率只有萬分之幾。乍看這個(gè)名稱,以為這種特殊水稻苗是“雄性的”;其實(shí)正好相反,這種水稻恰恰是絕對“雌性的”。其實(shí)這是瀚海狼山(匈奴狼山)為了方便說明雜交水稻的原理而進(jìn)行的一些通俗化說明,實(shí)際情況比這個(gè)要復(fù)雜的多。這里只幫助理解,不必每句話都追求絕對準(zhǔn)確。因?yàn)檎K編缀醵际谴菩弁w,同花授粉,習(xí)慣了自己和自己談戀愛;而特殊的野生稻雄性不育株,其實(shí)就是沒有花粉或者花粉無效,但是它的雌性器官卻是正常的。也就是這種水稻苗是絕對“母性”的,是萬中無一的水稻中的“仙女”。其必須接受其他正常水稻的花粉才能結(jié)出果實(shí)。而接受其他水稻品種的花粉,就等于打破了絕大部分水稻不和其他品種交換基因的天然壁壘。而野生水稻本身的基因,就比人類選育多年的常規(guī)水稻品種的基因豐富。因此這種罕見的雄性不育株的第一代后代,其天然基因就相當(dāng)強(qiáng)大。合成蛋白質(zhì)、淀粉也其他營養(yǎng)物質(zhì)的能力就更強(qiáng)。

外在表現(xiàn)就是產(chǎn)量大而且抗各種病害的能力都更強(qiáng)。那么是不是隨便找株野生稻,就可以繁殖雜交水稻了呢?問題絕沒有這么簡單。因?yàn)橐吧颈緛砭秃芎币?,必須全國各地甚至全球去搜索。偶然性找到后,再在某片野生水稻中找到合適的不育株,更是大海撈針。再一步,即使找到了不育株,也不是每一棵不育株都適合用來雜交繁殖。必須和其他正常的水稻品種去逐一試驗(yàn)配對,優(yōu)中選優(yōu)才有最后的成功。到這里還沒完。雜交稻意味著優(yōu)質(zhì)種子只能用一代。因此必須不斷的人工選種。假設(shè)優(yōu)質(zhì)不育株的基因是BB,這是第一代母系野生稻不育株;用來配對的正常優(yōu)良品種的父輩是AA,當(dāng)然也可以選用CC,DD,EE,F(xiàn)F等品種。野生的母系BB是無法直接繁殖后代的。而正常品種的AA的后代還是AA,CC的后代還是CC。而經(jīng)過AA對BB的授粉,會得到一個(gè)叫AB的優(yōu)良雜交品種。把AB當(dāng)種子種下去,單季過噸的,就是AB種植后的產(chǎn)量。

但是AB的收獲物是原則上不能繼續(xù)用來再做大批量種子的。因?yàn)锳B再自花授粉后,根據(jù)染色體的天然排列組合規(guī)律,會得到4個(gè)下代品種。這就是AB、AA、BB和BA。這里面,只有四分之一的第3代AB是繼續(xù)高產(chǎn)量的雜交株;另外的AA是正常產(chǎn)量株;BA基本是無效品種;而最后四分之一的BB株干脆就不繁殖,只開花不結(jié)果。最終的畝產(chǎn)會不增反降。由此可見,雜交水稻的品種培育和改良,必須長期地持續(xù)進(jìn)行。如果沒有神農(nóng)嘗百草的執(zhí)著和持續(xù)幾十年的大量精心勞動投入,是絕不能實(shí)現(xiàn)單季畝產(chǎn)過噸的奇跡。最后一個(gè)問題,雜交水稻任何母系和父系的生物植株來源,都是自然界天然存在的品種,包括特殊的野生稻,是地球生物正常進(jìn)化數(shù)億年來自然選擇的結(jié)果。因此其生物本質(zhì)的安全性是有絕對保證的。對于直接入口,會轉(zhuǎn)化為人類身體組成部分的口糧作物。還是天然篩選的雜交稻的安全性更有保障!