撰文╱
許志聖 農業部臺中區農業改良場退休研究員
林彥蓉 國立臺灣大學農藝學系教授
根據聯合國經濟和社會事務部估計，全球人口已於今（2024）年4月突破81億人，相當於1900年全球4億人口的20倍、1960年30億人口的2.7倍。百餘年來全球人口之所以能達成巨幅成長，不可或缺的基礎之一，就是滿足糧食需求的農作物。農糧生產在上世紀中葉歷經革命性的發展，糧食作物的品種研發堪稱重中之重，也就是所謂的「綠色革命」（Green Revolution）。
糧食作物主要提供人類最基本的「吃飽」需求，大都是澱粉類的作物，例如水稻、玉米、小麥、馬鈴薯、高粱、煮食蕉等等，從人類農業發展早期到現代的低度開發國家、開發中國家，都可能面臨糧食短缺問題，也因此新石器時代剛發展農業的人類會選擇高產量的作物，也進入最早的育種雛形。
隨著文明進步與科技發展，糧食作物的育種方法也朝向多樣化與複雜化發展，雜交育種就是其中廣被使用的方法之一。然而，因為不同作物的繁殖系統不同，如水稻和小麥是自交作物、高粱是常異交作物，而玉米是異交作物，不同繁殖系統的作物會採取不同的育種策略與方法。
半矮性作物研發 因應全球糧食危機
第二次世界大戰後，世界各國開始復興家園、獎勵生產，科學家更預測在1970年代可能會有糧食危機，這種危機感更加速各國將有效的田間操作都運用在糧食生產。在上世紀初期，化學肥料開始被運用，因為效果快速，更被廣泛應用在農糧作物的生產。然而，當時的水稻與小麥都是株高較高的品種，在化學肥料（尤其氮肥）施用下植株高度長得更高，因此造成倒伏與產量損失。所以，若能找到高度不是很高——也就是所謂半矮性（semi-dwarf）——的種原加以改良，讓新品種對肥料的株高反應不那麼敏感，不會造成倒伏，就有增產的可行性。
1953年，美國三位科學家在墨西哥育成半矮性的小麥，算是為人類重要的糧食作物增產開啟先端，其中諾曼．布勞格博士（Norman Borlaug, 1914–2009）被稱之為綠色革命之父，由於在墨西哥、巴基斯坦和印度等地推廣高產、具半矮性和抗病性的小麥，解決人類飢荒問題，於1970年獲得諾貝爾和平獎。然而，在新品種小麥獲得成功時，另一個提供全人類約50％熱量來源的重要糧食作物——水稻卻仍在奮鬥中，所幸有臺灣水稻育種前輩的貢獻，方使亞洲可以推動綠色革命。
臺灣在日治時期，磯永吉、末永仁等人對稉稻品種與種植的改良，育成「蓬萊稻」，使得原先並不適應於臺灣環境的稉稻，竟得以在亞熱帶氣候生產，之後的大力推廣與獎勵種植更使得臺灣人習慣稉稻的口感。二戰後，稉稻已成臺灣水稻主流，但是在臺中區農林改良場（今農業部臺中區農業改良場）課長林克明帶領下，育種家余慶東、洪秋增先生本著「餵養人類」的育種家精神，進行當時不被政府重視的秈稻育種，遂以地方品種「低腳烏尖」為母本，地方品種「菜園種」為父本育成「臺中在來1號」，廣受當時農民好評與種植，盛行於中部地區，更是全球第一個半矮性水稻品種。
水稻奇蹟之母 臺灣品種低腳烏尖
然而，臺中在來1號並非當時政府重視的稉稻，無法列入三級繁殖制度進一步推廣1，有點像「私生子」的感覺與地位。幸賴中央研究院院士張德慈（時任農復會技正）慧眼識英雄，不但彙整相關資料，也指導洪秋增先生進行相關試驗，讓品種的相關栽培更為周全，臺中在來1號總算獲得該有的定位。張德慈更於1997年在《科學農業》雜誌中著文〈綠色革命：成果與瞻望〉，將此段故事翔實紀錄。
1960年國際稻米研究所（International Rice Research Institute,IRRI）成立，總部設於菲律賓，張德慈將臺中在來1號及半矮性親本低腳烏尖帶往該所，IRRI育種家以低腳烏尖為母本、印尼的高產品種「Peta」為父本，於1966年育成新品種「IR8」。IR8具株型良好、不易倒伏、產量高等優良特性，使水稻產量由原先每公頃1～2公噸大幅提升到4～5公噸，被稱之為「奇蹟米」，爾後持續在熱帶地區推廣，高產紀錄可達每公頃10.5公噸，在非洲產量較當地改良種高出30%，至今產量仍名列前茅，成為全球水稻革命的主將，挽救了1960、70年代的全球糧食危機。
小麥、水稻兩個半矮性品種的研發，大幅改變全球農業，被世人稱之為「綠色革命」品種的研發搭配其他技術應用，環環相扣地影響農業生產，因此對「綠色革命」亦有更廣泛的意義界定，將其他田間操作，包括化學肥料施用、病蟲害防治、精確水分供應、農機具操作等，一併合稱為「綠色革命」。
- 三級繁殖制度是各試驗改良場所設置「原原種田」繁殖原原種種子（breeder’s seed），提供種子予地方政府，委託優良農家設立「原種田」生產原種種子（original breed），再將原種種子交由農會委託優良農家設立「採種田」，生產的採種田種子經檢查合格後再提供給育苗業者，成為水稻栽培用的秧苗。
三級繁殖制度只生產經公告的「優良水稻推廣（推薦）品種」，除了繁殖更新稻種更具確保品質的意義，從「原原種田」、「原種田」到「採種田」每一級均需經過田間及室內檢查，以保持稻種的遺傳特性及品種純淨。 ↩︎
