2013年4月,非洲南部莫桑比克,一片由中國企業家援建的稻田邊,黎志康和國際水稻研究所的阿里博士、助手王文生博士站在那裏,眺望着金黃色的滾滾稻浪。稻子長勢喜人,稻穗飽滿,迎來一場豐收應是十拿九穩的事。

“足足2萬多公頃,那麼廣闊,即使在國內也是少見的,”黎志康回憶道。這位中國農科院作科所種業科學家,“綠色超級稻”糧食扶貧項目國際部分的主持者,提起當時的場景仍歷歷在目。

在投入了2個多億人民幣之後,那位來自湖北的中國企業家又加了貸款,雄心勃勃地要在莫桑比克開闢大米產業。他從當地中非援助工程找來大型機械幫忙開墾,又跟多個國營農場借調專業人才和大型農機進行全機械種植,也引進了規模化碾米設備。綠色超級稻項目爲這片農場提供了優良的水稻品種,在一年的辛勤忙碌後,田地即將迎來豐收時刻。

此前,這裏是河流衝擊形成的下游灘塗處女地,溼地中的黑土不知有多深,極其肥沃的土壤即使不需要施肥也能畝產千斤。這位企業家做過精心測算,如果順利的話,農場3-5年就能收回投資。先在3萬公頃的範圍試種,然後覆蓋到周圍的30萬公頃,生產出來的大米不僅可以滿足莫桑比克本土的糧食需求,還能出口周圍非洲國家。

但誰都沒有想到的是,接下來便發生了洪災,上游津巴布韋沒有大壩,大水傾瀉而下,重創了即將收穫的大片稻田,次年亦復如是。兩個收穫季接連遭遇滅頂之災,一切的計劃宣告破產。幾年後,黎志康再置身這家農場,破敗的生產器械如同爛尾樓,全然不復往日盛況。

莫桑比克的洪災是一次不小的挫折,不過,這並沒有妨礙中國綠色超級稻種在非洲的拓展。2008年以來,中國科學家們在中國政府和比爾及梅琳達·蓋茨基金會(以下簡稱“蓋茨基金會”)的共同資助下,爲包括中國在內的非洲和亞洲18個國家培育、推廣綠色超級稻,解決這些國家的農民貧困問題。這個項目叫作“爲非洲和亞洲資源貧瘠地區培育綠色超級稻”(以下簡稱“綠色超級稻項目”),是建國以來最大的國際農業科技扶貧項目,中國政府和蓋茨基金會合計爲其出資超5000萬美元。 

在十年半的“綠色超級稻項目”期間,包括兩位院士在內的超100位中國農業科技人員投入其中,已培育出一大批高產、多抗綠色超級稻新品種,78個新稻種遍及亞非18個國家,覆蓋612萬公頃土地,使160多萬農戶收入顯著增加。

蓋茨基金會在9月13日發佈的《2022目標守衛者報告》顯示,今後,蓋茨基金會將繼續資助非洲水稻種業研究項目。目的是利用中國水稻研究和種植經驗,幫助非洲國家建立水稻種業體系。

先進的中國水稻育種和種植技術開始在非洲國家成功推廣,但正如莫桑比克那家中國農場,綠色超級稻走入非洲的背後,也佈滿鮮爲人知的困難與挫折。

2007年3月,蓋茨基金會的CEO在中國農科院聽取了多位科學家的講座。離開後沒幾天,他就對黎志康說,蓋茨基金會聯席主席比爾·蓋茨將於4月到訪北京,希望你能爲他介紹中國在農業科技方面的最新進展。

在此之前,黎志康於1990年至2003年先後在美國德州農工大學和菲律賓國際水稻所工作。就職於國際水稻所工作期間,他在洛克菲勒基金會的資助下雄心勃勃地啓動了一個“全球水稻分子育種”的工程,想把先進的基因組技術和常規育種技術整合在一起,最終實現在水稻分子設計育種上的突破。

後來因爲項目做得太大,國際水稻所表示經費上難以支持,黎志康回到中國農科院繼續這一項目。2007年,洛克菲勒基金會更換管理人,停掉了所有資助農業的項目。不過此前的工作讓黎志康的水稻分子育種研究已經取得了不小的進展,他猜想這便是蓋茨基金會找到自己的原因。

在農科院重大工程樓一樓的會議室,黎志康花了20多分鐘向比爾·蓋茨展示了中國水稻分子育種協作網在高效培育水稻品種的研究進展,其中就包括綠色超級稻技術。然後比爾·蓋茨問他,“你願不願意應用在中國發展的技術幫助第三世界解決糧食和貧窮的問題”。

糧食短缺始終是以非洲國家爲代表的第三世界的突出問題。

出生於津巴布韋的伊諾克·奇卡瓦是蓋茨基金會農業發展部門代理主任,他在對包括界面新聞在內的媒體分享中指出,除北非外的撒哈拉以南非洲,儘管地域廣袤,大多數區域降雨豐沛且有相當一部分的農業人口,仍然有48個國家勉強處於“溫飽農業”水平。這意味着當地農業生產主要僅能維持口糧之需,非洲每年仍需進口價值近300億美元的糧食,而當難以穩定生產足夠口糧時,對進口的依賴便會加劇。

比爾·蓋茨在2022年《目標守衛者報告》中提出,非洲有14個國家從烏克蘭和俄羅斯進口一半左右的小麥,烏克蘭危機導致糧食貿易中斷,小麥價格因供給震盪飆升至40年以來最高水平。新冠疫情及今年席捲全球的高溫氣候也帶來了包括作物、畜牧在內的食物來源減產。

全球對糧食援助累計支出不斷攀升,但對農業研究的累計支出從2005年開始至今並無實質提高。“烏克蘭危機表明,僅靠人道主義援助無法解決飢餓問題,我們必須對農業研發加大投入,”比爾·蓋茨稱。

2022年7月8日,中國在巴厘島召開的二十國集團外長會上提出國際糧食安全合作倡議,也明確表示“支持國際農業研究磋商組織及各國農業科技創新合作”,以推動農業研究。

作爲世界上首個成功研發出和推廣雜交水稻的國家,中國水稻育種研究處於國際領先地位,尤其在水稻品種培育和推廣方面具有豐富經驗。在比爾·蓋茨看來,中國四十年來從一個貧困的農業國家發展成爲今天世界強國的經驗,尤其在農業發展上的經驗,對於解決非洲食物危機和在世界範圍內提升糧食產量都具有參考示範意義。

“農業資源本身是一種公共財產,水稻產量越高,國際大米市場進口價格也會降低,我認爲這沒什麼不好。而且這個事情涉及的幾乎都是一帶一路國家,又可以擴大中國影響,”黎志康答應了比爾·蓋茨的邀請。

作爲一位中國科學家,黎志康也對這一項目提出要求:項目的目標地區必須包括中國西部的省份。這樣一來可以既可以爲國內農業做貢獻,也可以將中國的農業技術用於發展中國家的發展。畢竟,大家當時對在非洲種大米沒有什麼把握,而在中國是可以做出成功案例的。

綠色超級稻的糧食援助項目共覆蓋東非5個國家,西非4個國家,東南亞5個國家,南亞4個國家,其中包括中國西部的雲南、貴州、四川、廣西、寧夏。國際水稻研究所、非洲水稻中心,國內18家分子育種單位、公司,及非洲、亞洲18個目標國家的科研單位均參與其中。

綠色超級稻的概念指一類具有綠色性狀的高產水稻品種,這些綠色性狀包括抗逆、抗病、抗蟲、水肥高效等。根據中國農科院水稻分子設計和應用團隊的首席專家徐建龍的總結,綠色超級稻的理念可以歸納爲以下16個字:少打農藥、少施化肥、節水抗旱、優質高產。

儘管我國水稻種植推廣技術世界領先,平均單產從上世紀50年代的2.25噸/公頃,增加到去年7.11噸/公頃,上漲3倍,但目前推廣的水稻品種存在糧食安全和環境資源的雙重挑戰。

根據《農民日報》的報道,中國的水稻種植消耗了全國50%左右的淡水,作爲世界上極度缺水的13個國家之一,我國目前的水稻生產面臨資源環境的嚴峻挑戰。

“大量使用化肥造成土壤的退化和江河的富營養化,同時大量的使用氮肥也導致米質的下降及病蟲害加重,”徐建龍進一步解釋:“我國水稻產量還出現多年徘徊,嚴重影響國家的糧食安全,1998年以後到2005年,產量有下降趨勢。雖然我們國家有超級稻,但是超級稻需要大肥大水的條件,我們國家中低產田佔70%,很難讓超級稻發揮高產作用。”

近年高溫、乾旱等自然災害頻發,對糧食生產帶來重大挑戰,水稻也需要依據氣候變化進行新品種培育。

綠色超級稻的理念正是在這樣的背景下,由一批科學家提出的。

2014年至2018年,華中農業大學張啓發院士團隊發起國家863重大項目“綠色超級稻新品種培育”,全國各個水稻生態區計27家單位參加,育成具有抗主要病蟲害、抗旱等性狀的綠色超級稻新品種66個,在國內6個生態區和多個示範片進行大面積種植展示後,在市場上引起很大反響。

此外,張啓發團隊的“綠色超級稻新品種培育”項目還建立了水稻分子設計育種信息平臺,結合分子標記、基因芯片進行全基因組選擇的方法加速了新種的選育。

儘管綠色超級稻在國內取得了不小的成績,但光把中國育成的優質水稻品種送到國外去耕種是不夠的,不同地區光、溫度、土壤、病蟲害等條件都有很大不同,需要根據當地環境情況培養出適宜的品種。

黎志康的策略是先挑選我國200~300個優良常規稻和雜交稻品種去目標國家試種,篩選出優良品種後再進一步雜交、選育,最終培育出適合非洲當地不同目標地區的新稻種。

比如非洲有水稻黃斑病毒病,土壤含鐵過高等問題,就要在新培育的水稻里加入能對抗這種病毒以及抗鐵性強的性狀。在黎志康位於菲律賓的國際水稻研究所的實驗室裏,研究人員們依據部分中國水稻品種,按照這一思路開始培育綠色超級稻。

“當時效率非常高,2008年開始做育種,2012年就已經有一批品種被培育出來。短短4-6年時間,我們就培育出幾十個高產、多抗的綠色超級稻新品種,進入菲律賓、越南、孟加拉、巴基斯坦、印度的區域試驗多點試種。到2016年,新育成的綠色超級稻新品種光是在菲律賓就實現了200多萬公頃的推廣,”黎志康對綠色超級稻在東南亞的推廣感到滿意。

育種並不是一件容易的事。在中國,目前平均要配幾百個組合,花8-10年,才能完成一個水稻新品種的選育和審定。

黎志康團隊的綠色超級稻不僅培育速度快,在很多地方也有不俗表現。2013年海燕臺風襲擊菲律賓,海水倒灌農田,五六天後海水褪去,又遭遇連續一個月的乾旱,地裂得一塌糊塗。水淹加之高鹽度,當地的水稻品種都顆粒無收,只有綠色超級稻表現得還不錯。

“當年菲律賓政府便把我們幾十個試驗點的19000多公斤種子都收購了,加快了綠色超級稻新品種的推廣。在印度、越南等亞洲國家也都有過相似的情況。“黎志康說道。

項目資助的獨立專業人員在菲律賓、越南、孟加拉、印度、莫桑比克和烏干達分別進行了系統的項目社會經濟效益評估後發佈報告。數據顯示,在菲律賓及孟加拉國的“望天田”和灌溉生態系統種植新培育的綠色超級稻品種,比當地主栽水稻品種平均每公頃增收230.9美元。

“綠色超級稻本身就是一種‘傻瓜技術’,因爲即使用和以前一樣粗放的方法栽種我們的種子,你也能比原來收穫的多、花費的少、風險小,”黎志康稱,在亞洲多個國家,綠色超級稻的效果要和當地過往表現最好的水稻作爲對照,能看出明顯的變化:如果遇到嚴重災害,不至於顆粒無收;如果遇到輕度災害,收成幾乎不減;如果風調雨順,那收穫就會更好。

但是,當團隊開始在非洲執行的時候,卻發現事情的進展並不是那麼順利。

項目期間,黎志康每年要去2次非洲,每次走訪多個國家。項目進展的十年,也是非洲產生巨大變化的十年。

“我還差點命喪非洲,”黎志康感慨道。

2007年,黎志康去尼日利亞參加蓋茨基金會另一個水稻項目“STRASA”的啓動會,之後從尼日利亞開車前往鄰國貝寧的政府所在地科托努,當時同行的還有蓋茨基金會一位官員以及一位國際水稻研究所的工作人員。在進入貝寧國境之前,每隔二三百米就會有荷槍實彈的武裝人員攔車檢查,可想而知這裏的治安水平。

抵達科托努的當天,三人找了家當地飯館就餐。一條魚剛喫了三分之一,黎志康就開始感覺不對,人有飄忽感,當場就險些要倒下,另外兩個人也是如此。厚厚麪糰之下的魚肉大概已經變質腐爛,大家都覺得自己是食物中毒了。

當地簡陋的醫療條件,讓黎志康放棄去醫院洗胃洗腸的想法,選擇硬扛過去。在賓館裏滴水未進地躺了三天三夜之後,黎志康餓得實在不行,在附近找了家中餐館,讓中國人老闆給煮碗麪條。“當時只有方便麪,喫起來有股煤油味,但也沒有別的辦法,體力恢復之後我們就趕緊‘逃離’這裏,之後的一年,我身體始終有些不適,血壓等等總是不太正常。”

2009年3月份,項目啓動會又在西非召開,包括幾位該領域的頂級專家、院士,黎志康組織了20多人的中國學者團一同前往。所有人在兩位全副武裝人員的陪同下乘坐一輛小巴,從機場趕往位於尼日利亞伊巴丹的國際熱帶農業研究所(IITA)。

剛到伊巴丹,遠遠望去,整個城市呈現一片鏽色。一望無際的鐵皮矮房子,沒有紅綠燈,通電的區域僅能覆蓋整座城市的四分之一。黎志康講述起當時的情況, “車子在都是小平房的窄路上穿行,晚上到處一片漆黑,感覺可怕極了”。儘管黎志康極力勸阻大家不要在外面喫飯,衆人還是執意要出去嚐嚐,這次運氣“還好”,“只是”部分人喫得腹瀉。

可想而知,要在這樣落後的環境開展一個前所未有的農業科學項目,難度是巨大的。

中國農業科學院作物科學研究所研究員徐建龍將綠色超級稻在非洲推廣時遇到的問題總結成兩點,一是由於非洲國家育種力量薄弱,資金投入不足,國內科研基礎設施條件差,缺少頂層設計和商業體系規劃;二來,品種推廣缺少有效組織體系,很少有公立機構和種業公司將分散小農戶組織起來在大農場進行示範,高產觀摩和組織培訓的缺乏,綠色超級稻雖然多抗、優質,但很難走到當地小農戶地裏去。”

非洲當地人習慣靠天喫飯,多數人沒有種植習慣,種過水稻的更少。在沒有當地政府支持的情況下,很多事情在執行層面也會有障礙。

要想在非洲及其他第三世界國家開展項目,黎志康需要採用外部合作。

一方面是與跨國機構合作,比如自己工作過多年的國際水稻研究所,這些機構在亞非發展中國家都設立了辦公室,有很好的當地資源,可以協助在各地的交通出行。在與非洲水稻研究中心的合作中,還可調用當地農業協作網和研究機構安排試點種植及提交反饋。

另一方面,項目組在非洲也和一些中國企業合作,這些公司大多已經在非洲大地上深耕了二、三十年,深度瞭解當地的情況,在非洲賺到了錢之後,也幫忙發展起當地農業——既抱着反哺當地社會的理念,還希望通過解決非洲人溫飽問題間接帶來勞動力質量的提升。此外,作爲本國企業,在項目執行監督方面“總還是有辦法的”。

多年來,黎志康目睹中國企業對非洲發展提供的巨大幫助,當地絕大多數大型基礎設施建設都是由中國團隊完成。他最後一次到訪非洲是在2017年項目接近尾聲時,他帶領項目評估團隊走訪了每一個目標國家,“這時的非洲,感覺很像改革開放時期的中國,到處都在建設,樓房平地而起”。

在項目完成的過程中,黎志康的身份也轉換爲管理者。從前期開始寫研究計劃、每年寫進展報告、到後期賬目管理,都需要親力親爲,不得不將本應屬於科研的時間也拿出來。

因爲項目對接的都是國外機構,得力的助手難尋。幸運的是,項目第一期有一位香港助理,是英國畢業的植物分子生物學博士,語言溝通能力很棒,做事情也非常專業,只可惜她後來結婚把側重點放在家庭。國內的學生農業專業素養不錯,但英語卻不夠好。

後來是課題組的王文生博士放下自己的主要科研任務,作爲專職助理協助黎志康。個人熱情、細緻、專業工作風格,及國際水稻研究所的3年學習、工作經歷,使王文生成爲項目的巨大助力。

遇到的困難太多,黎志康將其形容爲“一種經歷”。他對界面新聞稱,坦率來說綠色超級稻目前在非洲國家的效果不能算非常理想,這是有點遺憾的。

“但是任何事情總需要有人去探索,做過的事情總會留下痕跡。這就像是種下了一顆種子,”他說,在這個過程中,培養了很多的人,摸索到了很多的經驗。

綠色超級稻援助項目於2018年結束,但關於綠色超級稻的探索遠沒有結束。

根據徐建龍的說法,好的水稻品種還需抵達非洲的田間,“綠色超級稻惠及非洲小農戶的增產增效應該還有最後一公里要走”。

 2022年開始,蓋茨基金會資助了非洲水稻種業體系建設項目。

第一階段主要涉及的是尼日利亞、馬裏兩國,由中國農科院作科所主持。參與方包括上海農業生產基因中心、中國水稻研究所以及深圳農業基因組所。“此外還包括安徽荃銀種業科技有限公司和中地海外,前者在馬裏建立了子公司,在那邊有比較好的業務,後者在尼日利亞有比較好的基礎,”徐建龍介紹道。

在全國範圍內,有很多科學家參與的綠色超級稻項目取得了重大突破。

其中,雲南大學胡鳳益教授團隊培育出了多年生稻,這是全世界首例的多年生稻,種植一次就可以實現連續多年的收穫。這種水稻在非洲的某些地區可能有應用前景。

綠色超級稻的核心人物之一、上海農業生物基因中心的科學家羅利軍及其團隊研發的“節水抗旱稻”在國家層面逐步獲得認可,近期在津巴布韋的試種大獲成功。這種水稻可以像小麥一樣直播或者機械化收割,即使在今年旱災的情況下,節水抗旱稻還在湖北、崇陽和安徽等地迎來了豐收。

綠色超級稻項目中最重要的水稻基礎理論研究——“3000份水稻基因組測序”項目,在2014年由黎志康帶隊完成。這項工作集來自10多個國家科學家的智慧,在全基因組水平上剖析了水稻核心種質的基因組多樣性,大大推動了水稻功能基因組研究成果在育種上的應用,也推動我國的水稻育種進入“後基因組時代”。

“從這之中,我們可以發現並挖掘到未來需要的、幾乎所有有利基因和遺傳性狀,”黎志康如此解釋其重要性。

“要想了解種羣的遺傳多樣性,就要有足夠大並具代表性的樣本。就像如果我想建立人類的基因庫,對全球70億人全部基因組測序並不現實,但如果我們很好地選擇不同人種、不同地區的代表性人羣,只取5%的樣本就可以覆蓋人類絕大部分的遺傳多樣性,”黎志康打了個比方。

這3000份水稻核心種質便是全球幾十萬份水稻種質資源的5%樣本,來自約90個國家,基本覆蓋了全世界所有水稻種質資源的多樣性。3000份水稻中我國的種子佔450多份,其餘都是其他國家的種子資源,本來大部分樣本是由國際水稻研究所收集並保存,通過完成這個項目,這一套水稻核心種質資源來到國內。

目前3000份水稻種質已經發放給中國科學院、武漢大學、華中農業大學等50多家科研單位、高校和育種單位,發放超過4萬份次,用於大規模發掘影響水稻重要農藝新基因的發掘和育種應用。

黎志康認爲,過去我們一直注重對單個基因功能的深入研究,這種研究策略存在很大的侷限性,因爲任何水稻性狀都是由許多基因控制的,而物種的遺傳多樣性反映在其基因組中絕大多數基因位點上的多樣性,未來動植物的分子設計育種必將建立在對各個物種、每個基因在種羣中的功能多樣性的瞭解之上。

“儘管未來動植物設計育種的實現仍然任重道遠,但‘3000份水稻基因組’這樣的物種基因組重測序項目的重要意義在於,爲未來動植物設計育種建立了基因多樣性的大數據平臺,”黎志康說。

科學進步的重大突破,往往由腳下的每一小步組成。

責任編輯:梁斌 SF055

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