师：同学们，一万多年来，我们的祖先泰烈刘良将野生稻驯化为栽培稻，我们一起来了解一下。一万多年前，这些水稻的祖先在人们眼中还是一种草，被称为野生稻。野生稻的种子成熟时呈褐黑色，一旦成熟，种子会迅速脱落，深埋于泥土里，躲避动物的觊觎。一万多年前，它引起了人们的注意，开启了与人共舞的序曲，逐渐变成了人们熟悉的栽培稻。

　　现代的栽培稻，因人们的需求，种子不再长芒刺，也不再主动脱落，而是等待人们收割。水稻种子被收割后，绝大部分不像它们的祖先那样在土壤中等待萌发，而是脱去外壳变成稻米，开启新旅程。

　　新中国的科学家通过对水稻增产的研究，为世界粮食安全做出重要贡献。今天，我们通过研究水稻栽种史，认识生物变异的意义以及对人类生活的影响。野生稻产量低，一株只有几十粒，而栽培稻产量高，一株能有上百粒，只有优质高产的水稻才能满足人们需求。那么这样的水稻是如何获得的呢？

　　野生稻匍匐生长的茎和易落粒的特点，有利于其果实和种子的传播，还能避免草食动物的取食。长长的芒有利于保护果实。水稻在繁衍过程中发生多种变异，不断产生新性状。我们选择有利于人类利用的性状个体，让其继续繁育，如直立生长、不落地、短芒或无芒的个体，便于我们收获和食用；逐渐淘汰一些在野生环境下对植物个体生存扩散有利的性状。能遗传的变异一代代积累，普通野生稻历经几千乃至上万年，变成了我们想要的栽培稻，这就是生物变异的结果。

　　变异对生物个体来说意味着什么呢？我们来看两个例子：一是水稻出现矮秆抗倒伏的变异；二是水稻出现白化的变异。上节课我们学过镰刀型红细胞贫血症，对于正常人群，这会降低人体携带氧气的能力，是不利的。但在非洲，人体内具有镰刀型红细胞贫血症反而能增强应对当地疟疾的抵抗力，所以有利还是不利是相对的，取决于生物对环境的适应。

　　水稻出现矮秆抗倒伏，在野生情况下获取光照减少不一定有利，但在人工栽培时，水稻产量提高，茎秆过高在成熟时容易倒伏，所以矮秆抗倒伏的变异在人工栽培下是有利变异。水稻出现白化变异，无法正常进行光合作用，会过早死亡，这是不利变异。

　　对生物个体有利还是不利，我们可将生物变异分成两种类型：如果有利于生物对环境的适应和生存，就称它为有利变异；如果不利于生物对环境的适应和生存，就称它为不利变异。那么生物的变异对生物圈而言又有怎样的意义呢？

　　我们再来看两栖类的起源，要追溯到距今3.7亿到3.5亿年前的泥盆纪晚期。那时，陆上气候干燥，河流与湖泊周期性地变成污浊池塘和广阔泥滩，同时海平面下降，一些鱼类只能生活在留存的水塘或潮湿岸边。鱼类面临巨大选择压力，只有两种结局：一是死掉；二是想方设法到其他有水的池塘。这时鱼类面临能否登上陆地的问题。

　　如果要登上陆地，它的呼吸器官可能发生怎样的变异呢？有些个体可能已具备肺状结构，能到陆地上呼吸；有些个体可能已具备能在陆地上支撑身体并运动的结构，比如肉鳍。那么这些变异能遗传给后代吗？这些新性状由遗传物质变化引起，属于可遗传的变异。

　　遗传和变异为生物发展进化提供原材料，如果没有可遗传的变异，就不会产生新类型，生物就不能由简单到复杂、由低等到高等不断进化。因此，可遗传的变异对生物进化具有重要意义。那么生物的变异对人类来讲又有怎样的意义呢？

　　人类可充分利用生物自然发生的对人类有益的变异来培育农作物新品种，但这些变异出现几率不高，面临可选择材料少、育种周期长的问题。于是，科学家使用各种人工方法，如杂交育种、诱变育种和基因工程方法育种，对生物材料进行处理，使生物细胞内遗传物质改变，再从中筛选出对人类有益的变异。

　　杂交育种由来已久，人们通过将具有不同变异的个体杂交，获得性状更优良的后代，并依据遗传和变异原理进行选育，使优良性状稳定遗传的个体培育成生物新品种。

　　比如，我国华南地区台风多，水稻易倒伏减产。1955年，我国著名水稻育种专家黄耀祥将一种七八十厘米高不抗病的农家品种与一种高杆抗病品种杂交，获得世界上首个矮杆抗病能力强的高产水稻品种，使我国60年代初水稻亩产由三五百斤提高到600 - 1000斤，有效缓解当时粮食安全问题，这也是我国水稻育种史上粮食产量的第一次飞跃。

　　杂交水稻虽有优良性状，但面临难以稳定遗传的问题。水稻是自花授粉植物，若进行杂交育种，必须去掉雄蕊，这是个繁重任务。1970年，袁隆平院士和他的助手在海南历经艰辛，找到了雄性不育株。至此，杂交水稻最后一道技术难关被攻克，中国成为世界上首个在水稻生产上能利用优势的国家，迎来我国水稻产量的第二次飞跃。

　　1964年，再次发现一株天然雄性不育株。历经9年，杂交水稻三系配套法终于成功，比常规稻增产20%左右，实现杂交水稻历史性突破，为根本解决我国粮食自给难题作出重大贡献。

　　上世纪90年代，美国经济学家布朗向世界发出“谁来养活中国”的疑问。在此背景下，我国提出超级稻育种计划，袁隆平领衔的科研团队接连攻破水稻超高产育种难题，超级稻亩产700公斤、800公斤、900公斤、1000公斤和1100公斤的五期目标已全部完成，一次次刷新世界纪录。目前，我国杂交水稻种植面积超过1700万公顷，占全国水稻总面积的50%，仅每年增产的粮食就可养活7000万人。袁隆平用高产、更高产、超高产的现实，对这一疑问给出中国人自己的答案。

　　袁隆平院士和他的团队通过杂交水稻技术培育许多水稻新品种，增加农民收入，每年多解决几千万人口吃饭问题。目前，袁隆平院士继续活跃在实验室和田间，他的团队对超级杂交水稻的研究不断刷新世界水稻亩产新纪录，这是我国水稻产量的第三次飞跃。

　　同学们，我们知道宇航服能减少太空辐射，保护宇航员安全。反之，能否利用太空特殊环境条件培育农作物新品种呢？这是江苏地产水稻南京46号，近年来屡获殊荣，被评为中国水稻粳稻评比金奖第一名，外观食味俱佳，柔软润滑，晶莹剔透，是江苏最好吃的大米，还作为江苏水稻代表，搭载神舟十号飞船进行太空遨游。

　　太空稻的培育方式属于诱变育种，即将萌发种子带入太空，接受高真空、微重力、强辐射处理，较高频率诱导遗传物质改变，回到地球后再筛选。这种育种方式能在较短时间获得更多全新优良品种。我们希望南京46号通过此次太空之旅，提前成熟期，扩大栽种区域，走上更多家庭餐桌。

　　太空稻培育是使用物理方法诱变育种，那么使用化学方法诱变能否获得水稻新品种呢？也可以。2018年，中国水稻研究所通过化学物质甲基磺酸乙酯诱变和筛选，获得新型超矮秆水稻“小薇”。育种方式不断改进，效率不断提高，但诱变育种面临遗传物质变化方向难以控制的问题。在变异后代中，既会出现有利变异，也会出现不利变异，需要对变异植物大面积栽种和选育，才能筛选出性状优良、安全可靠的变异类型。人们希望出现目的性更明确、效率更高的育种方式。