科研中的继承与创新
科研中的继承与创新
学习与创新是大家很熟悉的话题，中国科学院老一代科学家治学的精神和经验使我受益颇深。1951年，我毕业于山东农学院，分配到中国科学院工作。当时中国科学院规模比较小，相当于现在的一个研究所。那时的科学院院部常常组织一些传统的学习活动，其中给我印象最深刻的是三位先生的讲演，第一位就是我国著名的数学家华罗庚先生讲怎样学习，第二位是我国核物理的奠基人钱三强先生关于怎样做研究工作，第三位是我国著名的大众哲学家艾斯奇先生讲怎样学习唯物论和辩论法。
华罗庚先生讲演的要点，回想一下包括以下四点。第一，天才在于积累，聪明在于勤奋。第二，别人起床的时候，我已经学习了4个小时。第三，我研究数学是从小学数学教科书的一、二、三、四、五、六册开始的。第四，要学会读书，能够将一本厚书读薄。50多年过去了，我仍然记忆犹新。华罗庚先生讲到，聪明在于勤奋，知识在于积累，天才在于积累，他就是从最基础的数学积累开始的。他研究完数学一、二、三、四、五、六册之后，对他后面的数学研究有很大的帮助。另外，要学会读书，要能够把一本厚书读薄。如果你能够真正把一本厚书读懂了，把它的精华提炼出来，并且能够用自己的语言把它表达出来，那这本厚书自然就变薄了。所以我认为，做学问一要勤奋，二要坚持，三要用较少的时间而获得较大的收获。正如顾炎武有句名言：“以兴趣始，以毅力终”。
钱三强先生在与居里夫人做研究工作的时候，第一个课题花了4年半的时间才得以完成。当接手第二个课题时，第二个课题要比第一个课题的难度还大，钱三强只花了1年半的时间就把它完成了。为什么？因为第一个课题使他完成了做研究的基本训练，同时也锻炼了他独立思考问题、分析问题和解决问题的能力。对于刚入学的研究生而言，你们现在是进入到科班训练的阶段，要努力把科班训练做好，从收集资料、选题、计划，到自己动手做研究，做记录，整理材料，然后经过提炼、抽象、总结，发现事物的规律，写成论文，这个过程都要一步一步认真地去做。不要采取跳跃式学习方式，把这些都学习掌握好了，做研究就相对容易了，这些独立的基本训练能够锻炼自己独立工作的能力。
第三位就是我国著名的大众哲学家艾斯奇先生。我听艾斯奇先生讲演后，最大的收获有三点。第一，他是大众哲学家，他说哲学又叫玄学，辩证唯物论不是少数人的哲学，是大众哲学，它对做人、做事、做研究都有帮助。第二，学习哲学之后，可以帮助你做事情少走弯路，少犯错误。第三，学习哲学的捷径是读的《实践论》和《矛盾论》。通过实践发现真理，又通过实践证实和发展真理。从感性认识能动地发展到理性认识，又从理性认识能动地指导革命，改造主观世界和客观世界。
做工作从实践开始，通过读书看资料，把别人的实践整理出来；另外，自己要去实践，做研究。做研究必须要完成三个阶段，才能够取得比较完整的认识。第一，先读别人的书，看别人的实践经验，然后自己动手，
这都是实践。第二，在实践过程当中，必须要从感性认识上升到理性认识。曾讲到，感觉到的东西，并不一定能够立刻理解它，只有理解了的东西，才能更深刻地去感觉它。说，认识来源于实践又高于实践，因为理论可以指导实践。第三，实践必须认识，或者理论必须接受实践的检验。实践是检验真理的唯一标准。在发表论文的时候，没有经过实践检验的东西，千万不要随便的去发表。就是这3点，从实践开始，然后通过实践进一步提高上升到理论认识，再经过实践的检验，最后才算取得了比较完整的认识。所以如果能够用这样的思想来指导我们的科研工作，肯定做得比较好，保证少出毛病，少犯错误，少走弯路。事物是不断发展的，认识也需要不断的跟上，与时俱进。实践、认识、再实践、再认识，这种形式，循环往复一致无穷，这就是辩证唯物论的全部认识论。在《矛盾论》中说，矛盾的普遍性有两方面的意义，一是矛盾存在于一切事物的发展过程之中；二是每一个事物发展过程中存在着自始至终的矛盾运动。所以研究任何事物，都应该从分析矛盾入手，因为任何事物存在自始至终的矛盾运动，解决问题自然要从分析矛盾问题入手。同时，我的导师冯兆林也使我深受教育，其中有四点让我记忆犹新。第一，科研选题要联系国家需求和生产实际的需要。第二，要把实验室的研究和农业科学研究以及广大农村的大田试验结合起来进行，以防止脱离生产实际。第三，做研究要培养自己的动手能力，比如，在比较困难的条件下，我们能够自己动手去制作试验工具，自己创造条件去完成我们的实验工作。第四，试验资料要及时地总结，并且要上升到理论高度，使实际工作经验与理论水平能够同时得到提高。这些基本训练，为我以后的独立工作都打下了良好的基础。
三位先生的讲演，加上导师的具体指导，锻炼了我独立工作的能力。希望同学们在攻读硕士研究生和博士研究生阶段，完成这样一些基本的训练，努力培养自己独立工作的能力，为将来开展工作，发挥才能，打下良好的基础。
做科研工作，如何处理好继承和创新，是一个非常重要的问题。近几年的科研工作中出现了一些浮躁的现象，原因是多方面的，其中有一条，可能就是对继承与创新的关系认识不足。继承是创新的基础和前提，创新是在继承基础上的发展、突破和跨越，两者是相辅相成，辩证统一的关系。创新离不开继承，离开继承就成为无根之木，无源之水。相反，如果只有继承没有创新，事业就会停滞不前，失去前进的动力。结合我自己的工作把它划分了三个阶段：第一，从继承到前瞻。第二，从前瞻到实践。第三，从实践到创新。下面结合我从事小麦远缘杂交的过程，谈谈这三个发展阶段的具体情况、实例和体会。
从继承到前瞻
我们研究问题的基本公式是了解过去，认识现在，预测或展望未来。我从事小麦远缘杂交研究的基础有两点：第一，学习和弄清了小麦进化的历史。简单的说，小麦进化史就是一部远缘杂交史。第二，在我参加工作后的头５年主要做牧草研究，收集种植过８００多种牧草，了解到牧草有很强的抗病、抗旱、抗寒等优良特性。
小麦进化的历史就是一部远缘杂交史，现在种植的普通小麦，就是由3种野生植物经过2次远缘杂交和九千多年的自然选择和人工选择而形成的。九千年前，我们种植的小麦是一粒小麦，这是由考古学家、遗传学家还有细胞学家共同研究得出，在中东地区的古墓里发现的。一粒小麦的产量是很低的，九千年以后，一粒小麦遇到了一种叫拟斯卑尔脱山羊草的田间杂草，就发生了天然杂交，自然形成了染的加倍，形成了二粒小麦。二粒小麦的产量高，慢慢取代了一粒小麦，二粒小麦又遇到另外一种田间杂草叫粗山羊草，通过二粒小麦和粗山羊草相互杂交和染的加倍就形成了最古老的普通小麦，最早的普通小麦包得很紧，又经过了五千多年的自然选择和人工选择，才形成了我们今天种植的普通小麦。从二粒小麦到普通小麦有一个很大的变化，不仅产量提高了，另外还有一个非常重要的变化，就是普通小麦的面粉可以发面做成馒头，做成面包，二粒小麦的面粉没有这个功能，是不能发面的，这个基因是从粗山羊草里面来的，它对人类的进化和文明有很大的贡献，没有粗山羊草贡献的这个基因，我们今天就不可能吃到松软的馒头和面包。这个过程，经过考古学家，遗传学家，细胞学家的重复验证，完全人工的重复出来。从实践论来看，认识从实践开始，然后上升为理论，它又经过了实践的检验，人工把这个历史重复出来，所以是一个完整的非常准确的认识过程，是非常靠得住的。由此证明，开展小麦远缘杂交是小麦自然进化的继续。我们继承了前人这一部分知识，这部分就属于继承。有了继承之后，我们可以前瞻并预测一下未来。既然小麦进化本身就是一个远缘杂交史，那我们人类能不能也运用这个自然规律，在普通小麦的基础上，再一种野生草和它进行一下杂交呢？这就是从继承到前瞻。
我主要从事牧草和小麦杂交工作，1951年分配到北京以后，跟着我的老师。他是一位土壤学家，当时他的研究课题是学习前苏联威廉姆斯土壤学，我分工做牧草研究，当时我收集了800多种牧草，花了5年的时间，做了很多比较细致的观察，发现牧草抗旱抗寒抗病能力非常强，为什么牧草抗旱抗病能力非常强？在自然界里，完全是一种自然选择的结果，那些不能抗病的，不能抗寒的，不能抗旱的就被淘汰了，只有非常好的牧草才能存活下来。1956响应国家的号召，到了中国科学院西北农业生物研究所工作，当时小麦条锈病大流行，传播于千里之外，从西部的黄土高原传遍整个中原大地，对小麦造成了大面积的危害。如果是春季，雨水合适，繁殖得更快，5~7天就可以繁殖一代，造成很大的危害，所以造成严重的减产，减产一般在20%~30％，多的可以到50％以上。如，在黄淮麦区减产小麦100多亿斤，损失很大，国家十分重视，周总理说，要像对付癌症那样来对付条锈病，可见当时政府领导对这个病害的关心程度。因为条锈病可以高空传播，面积很大，靠药剂去防治是防不胜防，所以很难在大面积上通过药剂把它控制住，唯一有效的办法，就是选育抗病品种。但是选育小麦抗病品种遇到了一个难点，就是条锈病病菌变异的速度很快。根据当时25个国家的统计，病菌变异的速度非常之快，平均5年半的时间就会产生一个新的毒性更强的生理小种，而我们选育一个小麦品种需要8年的时间。病菌变异的速度快，而育种的速度慢，因此才会造成大面积的条锈病流行。一个新的小种出来后毒性很强，很多小麦就会感染，这也是当时一个世界性的难题。小麦抗病育种的方法有常规杂交育种，选育多系品种，辐射育种，远缘杂交等等，我们选择了远缘杂交育种。
所谓常规育种，就是从国外引进抗病的小麦品种，以抗病的小麦品种作为抗原，与本地品种做杂交，这样把本地品种的适应性和外来品种的抗病性结合到一起来选出一个新的项目品种，但是因为病菌抗性来源于小麦，所以容易产生适应性变异，较快的失去抗病性。选育多系品种，这是农业界唯一的一位诺贝尔奖获得者保罗先生提出来的。选多种抗原，育成很多不同的品系，形态上不一样，但是抗病性很好，混到一起，小种很多，不可能同时流行，某一个品种流行不会造成很大的危害。远缘杂交育种，即将小麦与其亲缘关系较远而抗病性很强的物种如牧草进行杂交，将草的抗病基因转移给小麦，选育持久性抗病小麦品种。这就是我所选择的，对亲缘关系比较远的物种进行杂交，选择具有持久性抗病的小麦品种。因为做了几年有关牧草的研究，看到牧草的抗病能力很强，就分析能不能把牧草的抗病基因转到小麦里面来呢？对于这个前瞻的东西，并没有太大的把握，于是就请教了植物病理学家李振岐教授。他说常规小麦品种间杂交育种抗病性来源于小麦，因此病菌容易产生对新的小麦品种的适应性变异，如果选的基因来自于牧草，由于和小麦的亲缘关系比较远，可能不容易产生适应性变异，从而选出具有持久性抗病品种。这就是当时提出的设想。这是有可能的，但是没有把握，因为草和麦子差异很大，杂交能不能成功，还没有十足的把握。当时为了预防失败，于是远缘杂交和近缘杂交同时进行，万一失败了，还有近缘杂交，这在实际工作中就可以少走弯路。果然，8年以后，远缘杂交还没有出品种的时候，受到了批判，但当时近缘杂交已经在生产中应用了。尽管远缘杂交看起来还没有结果，但是毕竟常规品种已经再生产应用了，也不能把工作完全否定了，这就是辩证法在我工作中产生的效果。
从前瞻到实践
前瞻性的计划只是纸上的“计划”，能不能变成现实，还需要走一段很长的路。在计划实施过程中，我就遇到了三个困难。第一，远缘杂交不亲和性。比如花期不育，小麦在四月底五月初就抽穗了，草比它要晚一个半月，开花都开不到一起，怎么杂交。当时采用了两个办法，一是小麦分期播种，推迟它的开花期，另外，研究发现牧草是长的植物，用光照给它进行24小时光照，提前它的开花期，在“五一”期间，这两个开花就重合了，就可以杂交了，一个推迟开花期，分期播种，一个是提前它的开花期，使两个就可以杂交了。第二个困难，因为是远缘杂交，杂交后代容易出现夭亡和不育。如雌雄蕊不发育、花粉败育、雄蕊雌化等等。第三个困难，就是后代疯狂分离，差异太大，后代分离得乱七八糟。
例如当时9种不同的小麦和偃麦草做杂交。长穗偃麦草很高，可以长到1.5~2米，穗子可以是四五公分长。到了第2年，做成功了9种小麦，小麦的差异也很大，形状各异，有密的、细的、有芒的、无芒的、有分支的、没有分支的等等，9种不同的第一代都像草，这是我没估计到的。为什么？因为草的遗传能力太强了，把小麦的很多特性都掩盖了，所以都非常像草。经仔细观察，发现这9种里边，有3种雄花是半育的，雌花比较正常，小麦是雌雄同花的，所以我们用小麦的花粉给的雌花授粉，结果结了种子，这叫回交。回交一次，不再回交，让他自交，自交的结果不行，还是非常像草。所以就再用小麦回交一次，进一步加强小麦
的遗传特性，二次回交以后让它自交，就产生了一系列的各种各样的类型。又经过大量细胞学的研究，到了有四种可以稳定的类型：八倍体、附加系、代换系和易位系。经过很长的时间，克服了三大困难，最后还要做仔细的研究，才弄清楚了远缘杂交究竟怎么样才能够成功。这段过程，可称为从前瞻到实践的过程。没有这段长时间的实践，就不可能有这些的认识。
从实践到创新
科研实践包含两部分内容，一是重复前人做的工作，相对说来，这一部分是比较容易的；另外一部分，就是创新性的工作，就是前人没有做过的工作，这就是我们常说的，要通过实践有所发现，有所发明，有所创造，有所前进。这项研究的创新成果，可以大概包括三个部分，第一部分，选一批小偃麦新类型，包括八倍体，附加系，代换系和易位系；第二部分，利用易位系，选育了一批小偃系列的新品种，包括小偃4、5、6、54、81等等；第三部分是发表一批高质量的论文。

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