我心向党 科学报国——科学家精神在这里闪光

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第一章用忠诚和学识诠释科学家精神
　　何谓科学家精神？2019年6月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于进一步弘扬科学家精神加强作风和学风建设的意见》中是这样描述的：胸怀祖国、服务人民的爱国精神；勇攀高峰、敢为人先的创新精神；追求真理、严谨治学的求实精神；淡泊名利、潜心研究的奉献精神；集智攻关、团结协作的协同精神；甘为人梯、奖掖后学的育人精神。而科学家精神的真正缔造者，正是新中国一代代的科技工作者，是他们用无比的忠诚和渊博的学识最终诠释出中国科学家精神，璀璨夺目，并衣钵相传，代代不绝。
　　本章选取部分中国科学院院士、科学大家的动人事迹。毫不夸张地说，他们是科学家精神的凝练者、代表者和践行者。
　　科技人员的楷模——小麦远缘杂交育种奠基人李振声院士刘茂胜①
　　2007年2月27日，李振声院士在76岁生日后的第二天，精神矍铄地走上北京人民大会堂领奖台，领取了2006年度国家最高科学技术奖。
　　小麦远缘杂交育种奠基人李振声院士探索的目光，始终聚焦在中国的粮食问题上：系统研究了小麦与偃麦草远缘杂交育种新领域，并育成了“小偃”系列新品种，创建了蓝粒单体小麦和染色体工程育种新系统，开创了小麦磷、氮营养高效利用育种新方向，在农业发展战略研究方面也做出了重要贡献。这些成果使他蜚声国内外。
　　育成“小偃”系列新品种
　　1951年，李振声大学毕业后分配到中国科学院遗传选种实验馆工作。1956年，为响应中央支援西北建设的号召，他与课题组的13位同志一起，前往位于陕西杨陵的中国科学院西北农业生物研究所工作。1987年，已经在条件艰苦的西北地区工作了31年的李振声被调往北京，担任中国科学院副院长。
　　当年刚刚到西北地区工作的李振声遇到的突出问题是小麦条锈病大流行，导致小麦减产20%～30%。当时，要想培育能抗病的小麦新品种，速度很慢，8年才能育成一个小麦新品种。培育小麦新品种防治条锈病成为当时一个世界性难题。在北京期间，他跟随导师冯兆林先生从事种植牧草改良土壤的研究，曾经收集、种植800多种牧草，对牧草有一定的研究基础。面对新问题，李振声提出通过远缘杂交，将草的抗病基因转移给小麦，选育持久性抗病小麦品种的设想。这个设想得到植物学家闻洪汉教授和植物病理学家李振歧教授的支持。李振声义无反顾地开展了这项研究。
　　远缘杂交是在不同种间和种以上的属间以及亲缘关系更远的生物个体间的杂交。普通小麦本身就是自然远缘杂交形成的新物种。远缘杂交在育种中有重要意义，可以将外来物种中重要的有益基因转入小麦，丰富小麦的遗传基础。但小麦远缘杂交最难突破的问题是，杂交不亲和、杂种不育和后代“疯狂分离”。对小麦与长穗偃麦草的杂交来说，前两个问题经过两年的努力基本得到解决，困难的是第三个问题，即从外观上看，杂种分离的类型很多，而且很不稳定。有时一代杂种看着很好，但下一代又面目全非了。李振声和同事们做了大量的细胞遗传学的工作才弄清问题的实质。简单地说，所有非整倍体杂种都是不稳定的。只有恢复到整倍体以后才能稳定下来，这包括八倍体、异代换系和易位系。此外，就是对杂种的鉴定与筛选，这点有时要靠机遇和细心的工作。
　　1964年，小麦成熟前连续有40个阴雨天，到6月14日天空突然放晴，一天的工夫，几乎所有的小麦都青干了，他们种植的1000多份杂种中只有小偃6号的祖父（小偃55-6）和长穗偃麦草仍保持着金黄色。这是一个十分难得的个例。他们抓住这个个例材料又与另外两个小麦品种进行两次杂交，终于育成了抗病性强且高产、稳产、优质的小麦新品种—小偃6号。
　　李振声说：“远缘杂交，从开始到出成果，差不多花了20年的时间。当时能坚持下来真不容易。
　　我国著名小麦育种学家庄巧生院士对小偃6号等品种做了如下评价：“以李振声先生为首培育的以小偃6号为代表的‘小偃’系列小麦品种，其突出特点是兼备了丰产性、抗病性、某些抗逆性和良好加工品质，从20世纪70年代中期起先后在黄淮流域主产麦区大面积推广。需要着重提出的是，小偃6号的育成开创了我国小麦远缘杂交品种在生产上大面积推广应用的先例。它的产量高，抗条锈病、叶枯病，耐旱、耐干热风，落黄好，加工品质好，蒸馒头色白，煮面条有筋力，烘烤面包也不错，是一个兼用型的优质麦，1982年大面积推广以来经久不衰，年最大种植面积曾达66.6万公顷②。”小偃6号于1985年获国家技术发明奖一等奖。
　　小偃6号不仅是一个优良品种，而且是重要的骨干亲本之一，用其作为亲本或直接系统选育成的品种有40余个，如郑麦9023、陕229、PH82-2-2、小偃22、小偃503（高优503）、西农2611、早优504等，其中国审品种10个。据统计，这些品种累计推广面积3亿亩③以上，增产小麦已超过150亿斤④。
　　联合国粮食及农业组织专家对小偃6号也给予了很高评价，在1995年出版的《发展中国家的农业生物技术》一书中写道：“在中国，通过小麦与长穗偃麦草远缘杂交选育的小麦新品种小偃6号已大面积推广，并获得很好的增产效果。”
　　创建蓝粒单体小麦和染色体工程育种新系统
　　小偃6号的育成和大面积推广，证明远缘杂交对小麦遗传改良极为重要，但是育种过程耗费的时间太长（二十多年），别人很难重复。为了有计划、有目的、快速地将外源优良基因导入小麦，李振声院士决定另辟蹊径。
　　李振声院士从小麦与偃麦草的杂种后代中发现了一种蓝粒小麦，取名“小偃蓝粒”。他的创新性成果，是利用“小偃蓝粒”进一步与小麦杂交并通过染色体重组，创造了一种只有一条携带蓝粒基因偃麦草染色体的蓝粒单体（简称蓝单体）小麦。蓝单体小麦在一个麦穗上可以长出四种颜色的种子，深蓝、中蓝、浅蓝和白粒。这四种不同颜色的种子具有三种不同的染色体数目，不需要用显微镜，只根据种子颜色就可加以判断。这样就解决了在繁殖和利用“中国春单体”过程中必须靠显微镜操作的困难。
　　缺体小麦比正常的小麦少一对染色体，因而一般都是不育的，不能保存。而通过繁殖蓝单体，他们获得了大量的缺体，并通过连续自交选择获得了能自花结实的缺体小麦。在此基础上，其进一步利用自花结实的缺体小麦，建立了将远缘植物染色体快速转移到小麦中的新方法—缺体回交法。
　　蓝粒单体系统解决了小麦染色体工程育种中获得缺体和保存缺体两大难题，为小麦染色体工程育种的实用化开辟了一条新途径，是一项国内外首创成果。
　　他们利用缺体回交法育成了新的小麦-黑麦异代换系—“代96”，只用了三年半时间就完成了。陕西省长武县农技中心小麦育种专家梁增基以“代96”为亲本与当地小麦品种杂交，育成了国审小麦品种“长武134”，累计推广面积1000万亩以上。
　　小麦蓝粒单体系统这项国际首创成果得到美国遗传学学会主席、小麦染色体工程研究的奠基人西尔斯（E.R.Sears）的高度评价。他亲自推荐李振声的论文在国际刊物上发表，并支持在中国西安召开第一届国际植物染色体工程学术会议（1986年）。鉴于李振声对小麦染色体工程的卓越贡献，1986年他作为地方组织委员会主席，在西安主持了第一届国际植物染色体工程学术会议；1993年在北京主持了第八届国际小麦遗传学会议。
　　开创我国小麦磷、氮营养高效利用育种新方向
　　大量施用化肥导致了严重的环境恶化，农田大量施用氮肥严重影响江河湖库的水质。另外，我国土壤严重缺磷和世界性的磷肥资源短缺问题更令人不可忽视。因此自20世纪90年代始，李振声开展了前瞻性的作物高效利用营养元素的育种探索，开创了以提高磷、氮吸收和利用效率为主，以“少投入、多产出、保护环境、持续发展”为目标的小麦育种新方向。
　　他系统开展了选育磷、氮高效小麦新品种的基础和应用研究，通过对数千份种质资源的鉴定筛选，发现了一批“磷高效”和“氮高效”小麦种质资源，研究和揭示了其生理机制与遗传基础。20世纪80年代，李振声育成优质小麦品种小偃54。它可以高效利用氮肥，降低土壤残留，具有很好的耐旱等抗逆能力。1999年，河南省将28个优质小麦送农业部谷物测试中心进行品质分析，小偃54的品质评分名列第一（蛋白质17.21%，湿面筋46.8%，面团稳定时间11.7分钟，面包评分93.9）。
　　到2002年，小偃54在河南、陕西等省累计推广700万亩以上。它是典型的面包、面条、馒头兼用型品种。当时，南方的一些食品厂在麦子还未成熟之前已经订购一空，迈出了订单农业的第一步。
　　李振声院士还用小偃54作为亲本，通过聚合育种育成了高产、优质、养分和光能高效的新品种小偃81。小偃81的育成是李振声院士开创的植物营养高效利用育种新思路带来的育种上的新突破，引领了我国小麦育种发展的方向。
　　李振声院士提出的以“少投入、多产出、保护环境、持续发展”为目标的育种新方向已成为育种同人的共识，植物营养高效成为国家中长期规划中作物遗传改良与农业可持续发展前沿问题的重要内容。
　　农业发展的战略研究成果突出
　　李振声院士长期进行农业发展战略研究，不断为农业可持续发展出谋划策，对我国粮食安全和农业持续健康发展做出了重要贡献。
　　李振声院士担任中国科学院副院长没多久，就和中国科学院农业专家组的同志一起，提出了在黄淮海地区进行中低产田治理的建议。
　　当时，我国出现了自1984年以来粮食生产的三年徘徊，三年粮食产量没有增加，而人口增加了5000多万。李振声会同中国科学院其他农业专家，通过三个月的调查，提出了在黄淮海地区进行中低产田治理的建议。中国科学院25个研究所的400多名科技人员深入黄淮海地区，与地方科技人员合作开展了大面积中低产田治理工作。
　　李振声预测，如果我国粮食在4000亿公斤的基础上再增加500亿公斤的话，黄淮海地区就有250亿公斤的潜力。事实证明这个预测是正确的。
　　我国粮食产量一度出现了连续5年下滑的情况。此前李振声院士在一些场合曾谈过粮食产量下滑的问题，但未引起人们重视。2004年，李振声院士又在人文论坛上发表了题为“粮食恢复性生产，时不我待”的演讲报告，引起了各方面的关注。李振声院士觉得这次人文论坛是个很好的机会，于是提前做了一些调研和准备，结果发现问题确实严重：粮食产量从1998年的10245.9亿斤下降到2003年的8613.4亿斤，5年减少了1632.5亿斤；人均粮食产量从821斤下降到667斤，相当于20世纪80年代初的水平，后退了20年。
　　李振声院士以科学家的良知，实事求是地大声疾呼，引起了各方面的重视。同时，他分析了粮食减产的原因，发现70%以上的减产是粮食播种面积减少引起的；不到30%的减产是粮食单产下降引起的，即政策因素起了主导作用，因此他提出争取用三年时间实现粮食产量恢复性增长的建议。由于中央采取了有利的支农措施，此后三年连续实现了粮食产量恢复性增长。
　　2005年4月，李振声院士针对“谁来养活中国？”的诘问，在博鳌论坛上响亮地回答：“中国人能养活自己！”李振声院士坚信“实践是检验真理的唯一标准”，布朗（L.Brown）的预言正确与否，需要靠中国农业发展的事实来检验。当时从1990年到2004年，已经走过了15年，相当于布朗预测后40年时间的1/3以上，用15年的事实和布朗的预测对比，看看两者的轨迹是否一致？这是全世界，也是我国人民关心的大事。