躬身玉米田园的遗传学家李竞雄

2019-08-26 04:43冯永康绵阳第一中学四川绵阳621000
生物学通报 2019年10期
关键词:杂交种遗传学遗传

冯永康 (绵阳第一中学 四川绵阳 621000)

在中国遗传学的百年坎坷历程中,李竞雄是遗传学界享有美誉之称的“李姓四大金刚”(李汝褀、李先闻、李景均、李竞雄)之一。同时,他又是一位以勇敢捍卫科学真理而为学界广大同人称道的中国杂交玉米遗传育种的主要开拓者。

图1 李竞雄(1913—1997)

1 跟随大师,初探粟类作物遗传之奥秘

李竞雄于1913年10月20日,出生在江苏省苏州市一个家境十分贫苦的小手工业家庭。其幼年时父母双双病故,只能依靠伯父母的养育和照料,在辗转于苏、京、鄂、鲁等地的奔波中艰辛求学。1932年,他在苏州中学完成高中学业后,申请到一年的奖学金,进入浙江大学农学院继续读书。

在浙江大学苦读期间,李竞雄得到当时在国内已享有盛名的棉业遗传育种专家、南京中央大学农艺系教授兼浙江大学遗传学讲习教授冯肇传的指导,对遗传学产生了浓厚的学习和研究兴趣。冯肇传在讲授遗传学课程中,将当时最新出版的辛诺特(E.W.Sinnott)和邓恩(L.C.Dunn)合著的《遗传学原理》(Principles of Genetics)作为重要的指定参考书,要求学生认真进行研习。这本重要的遗传学专著,从此成为李竞雄伴随多年的生命科学读本。

1936年,李竞雄以优异成绩毕业留校担任助教。之后不久,他得到冯肇传的大力推荐,应聘来到武汉大学李先闻(中国植物细胞遗传学的开拓者,1948年被评为中央研究院首届院士)的身边,成为大师进行遗传学教学和粟类作物遗传育种研究的得力助手。

李竞雄拜师李先闻门下,有一段在学术界鲜为人知的有趣往事。1970年代初期,李先闻在他的《李先闻自述》一书中曾有一段写到:“那时,中央大学农艺系的冯肇传教授 (清华1917级,在康大育种系得过硕士)到珞珈山来看我,推荐他的学生李竞雄给我。但是当他提到李竞雄是苏州人的时候,我表示谢绝。冯先生当时就知道我有偏见,他愿意以身家性命来担保李是一个能吃苦的好学生……李竞雄来后,在田里一个多月,从一早到天黑尽才收工,毫无怨言。一直到他害疟疾躺下后,才算告一段落。人不能貌相,更不能有地区观念的偏见存在。李竞雄的经验使我在后来用人时,大大地派上了用场。 ”[1]

得到李先闻的亲自指导,李竞雄走进了植物细胞遗传学的研究领域。1936—1944年,正是中华民族处在战火纷飞、饱受欺凌的时期。在当时实验条件非常简陋、生活环境异常艰苦、学术界存在各式各样派别斗争的困窘状况下,他和稍后到来的鲍文奎等跟随着李先闻,开始了以粟类作物为主的遗传学理论与育种的艰辛研究。无论是跋山涉水,由武昌西迁成都的坎坷路途上,还是在四川省农业改进所稻麦场用农村土坯房改造成的简陋实验室里,李竞雄和他的导师、同事一道,始终坚持不懈地从事着粟(小米)和狗尾草等植物的杂交工作,小心翼翼地呵护着培育成的幼苗,细心观察和计数着细胞中的染色体,专心致志地追踪着粟类作物的遗传与进化渊源。

在李先闻的带领和指导下,在“手脑并用”的学习与践行中,到1940年代初期,他们不仅弄清楚了粟的祖先是狗尾草的遗传和进化上的理论问题,而且在禾谷类作物细胞遗传学的系统研究上作出了许多独创性的研究成果:①陆续积累了小麦的单体、缺体和多体染色体的原始育种材料,以及小米与狗尾草有性杂种后代的各种株系等演化分析材料;②师徒3人合作撰写了“普通小麦中联会的消失”“小麦属合成二元体逾规之研究”“几种禾谷类作物的同源多倍体和双二倍体的研究初报”“禾谷类作物的多倍体育种方法的研究”等10多篇研究论文(包括用英文撰写的),先后发表在国内的《科学》杂志、美国的Genetics等著名学术期刊上,引起国际遗传学界的高度重视[2]。

1944年,李竞雄得到李先闻的极力推荐和岳母的资助,赴美国留学深造。经过一段时间在密苏里大学、明尼苏达大学的辗转求学,分别接受了遗传学家斯塔德勒(L.J.Stadler)、伯能(C.R.Burhnam)的短期指导后,1945年方才跨进康奈尔大学的校门,跟随遗传学家伦道夫(L.F.Randolph),重点学习与钻研玉米细胞之遗传。在康奈尔大学攻读学位的3年中,李竞雄除协助伦道夫进行玉米相互易位的遗传学研究,还挤出时间选学一些必要的细胞遗传学基础课程。完成硕士学位论文后,他选用X射线照射玉米花粉,分析杂种一代各种染色体畸变的频率及其分布规律,并以此作为博士学位的研究课题。在该项课题的研究中,他从中发现并积累了许多有细胞遗传学意义的材料。1946年秋,李竞雄接受指导教授的邀请,到加州理工学院的实验农场,参与美国农业部主持的比基尼岛原子弹爆炸试验对玉米细胞遗传效应的影响研究。这一专项试验,正好与他进行的博士学位研究课题有着密切的联系。之后,他与伦道夫及安德森(E.G.Anderson)一起,将研究结果撰写成2篇论文,先后发表在美国的Science(108:2792,13-15,1948)和 Genetics(34:639-646,1949)等学术期刊上。1948年,李竞雄完成博士论文答辩后,又一次来到加州理工学院。他紧紧抓住美国各地遗传学家来加州相聚做假期实验研究的机会,了解并获悉当时国际遗传学界许多新的研究进展和学术见解。这些学习与研究经历,都为他日后回国选用玉米作为实验材料,继续进行植物细胞遗传学与遗传育种的深入研究,奠定了理论和实践上的坚实基础[3]。

2 坚持真理,耿介直言反对谬误不退缩

1948年,李竞雄学成回国。由于在美国求学时他已接受了清华大学的礼聘,只好依依不舍地辞别引领并指导他走上遗传学研究之路的导师李先闻,前往位于北平西郊的清华大学农学院赴任。当他接任农学系主任一职时,平津战役即将打响。在这决定国家命运又关系个人安危与前途的关键时刻,李竞雄作出了人生中最为正确的选择,在清华园中坚守教学岗位,迎接北平的解放和新中国的诞生。

1949年新中国成立后,学习苏联的经验曾在我国许多领域发挥了积极作用。但较大范围“一边倒”的照搬做法,也产生了不良后果。机械照搬苏联“经验”带来的最直接影响,首先是高等学校的院系调整,清华大学农学院与当时的北京大学农学院、华北大学农学院合并为北京农业大学(现为中国农业大学)。李竞雄先后在北京农业大学担任副教授、教授,同时兼任农学系遗传学教研组主任和作物栽培教研组主任等职务。

机械照搬苏联“经验”的又一个直接影响是,前苏联李森科(Д.Лысенко)主义开始在当时国内的农学和生物学方面大力推行。中国遗传学的教学和研究几乎完全被“米丘林遗传学”压制甚至取代。1952年6月29日,《人民日报》“为坚持生物科学的米丘林方向而斗争”的文章发表后,教育部和农业部共同决定,在所有农业院校中,取缔遗传学和育种学2门基础课程,增设 “达尔文主义”(即李森科宣扬的“米丘林学说”)和“米丘林遗传育种与良种繁育学”等课程。是年秋季,遗传学课程和其他有关课程在各类高等学校中都被取消,中学生物学教材也取消了有关遗传学的内容,取而代之的分别是 “米丘林遗传学”和“达尔文主义”的课程。1952年10月—1953年2月,农业部在北京农业大学举办了由苏联专家伊万诺夫(А.П.Иванов)主讲的“米丘林农业植物选种及良种繁育讲习班”。包括李竞雄在内的北京农业大学的全体教师,与来自全国各地区的300多名学员一起,参加了为期4个月的“洗脑”学习,无可奈何地被迫接受“米丘林遗传学”的思想。在当时,遗传学被批判为“唯心主义”“形而上学”,玉米自交系也被看成是 “反动”的学说,李竞雄被迫放弃讲授“遗传学”和“玉米育种学”课程,改教“作物栽培学”等课程。

1956年8月,为贯彻毛泽东提出的“百花齐放,百家争鸣”的方针,中国科学院和高等教育部在青岛联合召开了有130多位学者参加的遗传学座谈会。在会议进行“遗传的物质基础”专题讨论时,李竞雄先后作了2次重要发言,理直气壮地捍卫孟德尔—摩尔根遗传学。

他在发言中开门见山地谈到:遗传学问题争论的焦点,在于共同语言。共同语言不仅要有事实证明,还应包括实验材料、方法、结果的解释及科学定义等,并就孟德尔—摩尔根遗传学与米丘林遗传学在对遗传学定义、实验方法等方面,列述了几点完全不同的认识(表1)。

表1

李竞雄还谈到,孟德尔—摩尔根遗传学观点是经得起实践检验的,实验得到的结论本身就是真理。正如毛泽东在《实践论》中指出的那样,内因是基础,外因是条件。基因理论是具有科学依据的。遗传学从纯理论出发进行研究,虽然不是为了直接解决实际问题,但研究的结果却发挥了巨大的实用价值。例如,美国双杂交玉米的大幅增产,就是摩尔根遗传学理论指导下最大的贡献[4]。

正是在1956年青岛遗传学座谈会上,李竞雄等遗传学家的据理力争与坚持科学真理,被迫停止讲授的《遗传学》课程和遗传学及遗传育种的研究工作,在各类高等学校中才又重新逐渐恢复和开展。高中生物学的教学也取消了《达尔文主义基础》,改教包括有“孟德尔—摩尔根遗传学”等内容在内的《生物学》课程。

1958年,中国正处于一个“大跃进”的年代。是年夏天,李竞雄看到有些地区关于玉米亩产几万斤的宣传报道后,直言不讳地说“把玉米棒子放在一亩地里堆上一尺高,也不会达到亩产一万斤”。当年8月,他随北京农业大学下放分队到山东省寿张县的台前公社参加劳动,上级有人特地指令他要标帜出“玉米亩产万斤”,他坚决不同意。当下放分队专门组织针对他的“帮助会”时,李竞雄义正言辞、用自己亲手获得的大量具体数据争辩说,他培育的玉米双交种农大7号,充其量亩产也才800斤,要达到亩产万斤是根本不可能的。就这样,李竞雄冒着被批判为“右倾保守”,以及被作为“走白专道路”典型的风险,坚持科学真理,丝毫不动摇,坚守了一个科学家应该具备的基本良知和科学道德的底线。

3 躬身田园,开创玉米杂交育种新途径

早在20世纪40年代中期,还在美国留学的李竞雄,受导师伦道夫等的影响与指导,就选定了以玉米作为学习和研究细胞遗传学的实验材料。回国时,他除了携带可继续做研究用的遗传学资料外,还广泛征集了一批珍贵的玉米自交系,为以后在国内开展玉米杂交育种做了初步的准备。

20世纪50年代初期,为了能将从美国带回的珍贵玉米自交系延续保种,李竞雄冒着极大的政治风险,面对周围随时可能遇到的非难与指责,顶住各种压力,坚持利用自交系间杂交种优势的研究方向。他经常是名义上打着“米丘林遗传学”的旗号,私下却仍然按照孟德尔—摩尔根的遗传学理论,谨小慎微地、巧妙而又比较有策略地处理坚持玉米育种和当时政治大环境之间的关系,由此得到学校多数教师的理解和同情,也得到开明、通情的校方领导人的暗中支持,悄然进行着玉米杂交育种所需自交系的选育和留种工作。

1956年青岛遗传学座谈会召开后,随着遗传学界讨论和落实“双百”方针,为孟德尔—摩尔根遗传理论应用于玉米等农作物的遗传与育种实践研究,开创了一个崭新的局面。李竞雄与助手利用杂种优势理论,很快培育了我国第1批具有“生长整齐一致、抗倒、抗旱和显著增产”特点的“农大4号、7号”玉米双交种,并在全国各地试种和示范,为我国选育和利用玉米自交系间的杂交种打下了重要的基础。

与此同时,为了加大力度宣传玉米杂交育种的科学道理和增产的效果,李竞雄与他的助手先后总结、撰写了“利用杂交优势来提高农作物的产量(《生物学通报》1955年第 4期)”“加强玉米自交系间杂交种的选育和研究(《中国农报》1957年第2期)”“玉米雄花不孕性及其恢复性的遗传研究(《作物学报》1963年第 2期)”“杂种优势的利用(《人民日报》1963年1月8日第5版)”等 10多篇重要研究论文,系统论述玉米杂种优势的理论。他还多次应邀参加农业部举办的全国玉米杂交育种训练班,宣传开展玉米自交系间杂交育种的重要意义,讲授杂交优势增产原理和杂交制种的技术。李竞雄所有这些辛勤的付出,不仅奠定了中国玉米杂交育种的理论基础,而且迅速地促进了全国范围内玉米杂交育种工作的蓬勃开展。

20世纪70年代初期,因发生严重病害导致玉米大量减产,培育抗病高产玉米品种是当时我国农业面临着的一项紧迫任务。从山西省昔阳县大寨大队下派劳动调回中国农业科学研究院的李竞雄,与他的学生迅即从全国征集到的200多个玉米的自交系中,经过观察、比较、杂交,选育出了植株矮健、抗多种病虫害的丰产玉米杂交种“中单2号”。该优良杂交种从1977年开始在全国推广种植,1980—1990年,每年种植面积都在13 000 km2以上,使我国玉米累计增产100多亿kg。1978年,多抗性丰产玉米杂交种 “中单2号”荣获全国科学大会奖,1984年又荣获玉米杂交种的第1个国家发明一等奖。迄今为止,“中单2号”已成为我国玉米育杂交种应用历时最久、覆盖省份最多、累计应用面积最大的玉米杂交种,在我国玉米育种史上写下了光辉一页[5]。

“中单2号”培育成功以后,李竞雄参照国际上玉米遗传育种的发展趋势,考虑到我国农牧业生产的发展,将来一定要照顾到加工、饲用、食用等多方面的需要。他通过遗传改良方法,着手进行高赖氨酸玉米、高油玉米和各种类型甜玉米的探索研究。经过10多年的努力,培育了赖氨酸和色氨酸含量比“中单2号”高1倍以上、且达到国际上同类研究水平的杂交种,并迅速在农业生产上大进行面积示范推广。

正是因为李竞雄及其学生的长期坚守与执着追求,才在开拓杂种优势理论选育玉米自交系间杂交种、群体改良等方面的研究上,为我国玉米育种事业和粮食生产作出了重大贡献。如今,玉米已称为我国的第一大农作物,对国家粮食安全起着举足轻重的作用。

4 甘于奉献,全心培育玉米遗传育种人才

从20世纪40年代末开始,李竞雄在北京农业大学执教和在中国农科院作物所从事玉米育种研究期间,始终以“身教重于言传”教育理念,培养遗传学和玉米育种学的研究人才。他倡导的“严谨务实、追求真知”的学风,堪为科学教育界的道德典范。

1956年青岛遗传学座谈会召开后,李竞雄带领教研组的同仁,在北京农业大学重新担负遗传学的教学重担,开设了停讲多年的《普通遗传学》课程。与此同时,他还被邀请到北京师范大学生物学系,比较系统地讲授孟德尔—摩尔根遗传学的基本原理。

在多年讲授《遗传学》课程基础上,李竞雄主编的《普通遗传学》被作为全国农业院校的统编教材。同时,他又组织和指导青年教师编写与之配套的遗传学实验指导书,以帮助一线青年教师制备实验材料和提高实验技术。此间,他还编写了《遗传学专题补充》作为高年级研究生的教材。之后,这些教学素材通过再度整合与修改,以《植物细胞遗传学》之名,由科学出版社正式出版发行。

在长期的教学中,他对遗传学和玉米遗传育种学倾注大量的时间和精力,悉心指导和亲手培养了戴景瑞、郑长庚、潘才暹、石德权、杜明銮、赵克明、吴景锋、许启凤、佟屏亚等具有真知灼见的玉米遗传育种事业的带头人。他亲自指导和培养过的数百位学生,一直念念不忘与恩师难得的历史机遇。

李竞雄的严谨治学,还可从他对学术研究论著的审稿态度体现。业界有人请他审阅稿件,他不仅认真地审阅,而且一字一句斟酌修改,包括标点符号。作为《作物学报》的副主编,终审稿件时,往往是伏案半日,片刻也不休息。不放过文稿的任何错误,甚至将作者请来直言相告。在1990年出版的中国有史以来第1部农业百科全书 《农作物卷》中,同样凝聚了李竞雄的大量心血。他作为玉米分支编写组的主编,邀集20多位研究人员曾四易其稿、反复推敲、精雕细琢,最终确定概念清晰的50多个条目。李竞雄的治学态度,在科学教育界始终受到同行和后辈的尊敬与赞扬。

1992年,国家科委启动重大基础研究计划——攀登计划,李竞雄被推举为“粮棉油雄性不育杂种优势的基础研究”的首席科学家。他不顾自己已近耄耋之年,义无反顾地挑起重担,夜以继日地查阅文献,制定周密的研究计划,召开各种座谈会。遗憾的是,攀登计划刚刚安排就绪,他却积劳成疾,于1997年6月在北京病逝,享年84岁。

在长达60多年的遗传学教育和研究的科学人生中,李竞雄用他毕生的精力与心血,使我国玉米遗传育种水平达到世界先进行列。他用辛勤的汗水书写了对祖国人民的忠诚;他用智慧的音符唱响了对科学真谛的追寻。1980年,他被当选为中国科学院院士。他曾担任过中国作物学会理事长、中国遗传学会理事、国家自然科学奖励委员会委员、农业部科学技术协会委员,以及中国农业科学院作物育种栽培研究所学术委员会主任。1983年以来,他先后被聘为“六五”“七五”国家重点科技攻关项目“全国玉米新品种选育技术”课题专家组组长、“八五”期间国家科技攻关“主要粮食作物新品种选育技术研究”项目专家委员会主任委员。1989年,他获得国务院授予的全国先进工作者称号,得到党和国家领导人颁发的奖章和证书。1991年,他与中国农业科学院的沈桂芳、卢良恕、徐冠仁、李树德、贾士荣等一起,出席了中共中央在中南海召开的座谈会,共商“依靠科学技术振兴我国农业大计”,并做了专门发言。2009年,他获得新中国成立60周年“三农”模范人物的荣誉称号。

1999年,李竞雄逝世2年后,他当年留学美国的同学美国科学院院士S.S.Chase教授,在美国作物科学杂志首页发表了长篇纪念文章。文章摘要中写道:“李博士坚决反对李森科主义,克服重重困难,坚持玉米杂交育种的道路,并选育成功高产的玉米杂交种,对中国人民的粮食安全作出了重大贡献……早年他对细胞遗传学也作出了重要贡献。对于他的同事和学生而言,他永远是一位倍受崇敬的教师。”

2003年10月,中国农业大学隆重举行了李竞雄先生诞辰90周年纪念暨塑像揭幕仪式。国家农业部、科技部、教育部、中国农业大学、中国农科院及来自全国各地共300多人参加了纪念活动,追思了李竞雄为我国玉米遗传育种事业和农业科学教育辛勤奉献的一生。纪念活动倡议书中写道:“中国科学院院士李竞雄先生是我国著名的遗传学家和玉米育种学家,他积极倡导利用玉米杂交种,并躬身实践,以优秀的育种成果和卓越的学术成就,为推动我国玉米生产的发展和玉米种业的进步作出了巨大贡献,成绩显赫。他在北京农业大学任教期间,为我国遗传学和玉米育种事业培养了大批人才,桃李满天下。”

李竞雄生前常对他的学生和同事说:“我离不开玉米,玉米也需要我。”他在玉米遗传育种事业上辛勤耕耘了半个多世纪,不仅留下了斐然成就和巨大贡献,也留下了“诲人不倦的师德,刚正不阿、坚持正义的正气,不论利害论是非、不论权势论功过的高尚品德”等丰厚的精神遗产。他与杨允奎、吴绍骙并驾齐驱,被称为中国玉米遗传育种事业的三大开拓者。

“人生要有信念,要爱党、爱国、爱人民。有了信念才有动力,才能艰苦奋斗。要为实现自己的信念,坚韧不拔,不计其他,坚持奋斗到底。”这就是李竞雄“荣辱不计,坚持信念”的品格和襟怀。这就是李竞雄“百折不挠,执着追求”的多彩人生[6]。

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