杂交水稻：中国的第五大发明

　　提起杂交水稻，在中国几乎人尽皆知。从“三系法”到“两系法”再到“超级稻”，从亩产400公斤到600公斤再到1000公斤，这一被誉为“中国第五大发明”的杂交水稻研究，为中国乃至世界粮食安全作出了重要贡献。

　　所谓杂交水稻，就是指选用两个在遗传上有一定差异、同时它们的优良性状又能互补的水稻品种进行杂交，培育出具有杂种优势的第一代杂交种，用于生产，这就是杂交水稻。杂种优势是生物界普遍现象，利用杂种优势提高农作物产量和品质是现代农业科学的主要成就之一。

　　雄性不育系：早期的杂交水稻研究

　　中国现代稻作学奠基人丁颖1929年就开始了野生稻与栽培稻杂交的研究。西南农学院创始人、著名水稻专家管相桓在1930年代也开始了探索。

　　新中国成立后，中国水稻科研进入全民创新阶段。1950年代的中国育种界，有“南黄北李”之说。指的是广东省农业科学院研究员黄耀祥和吉林省海龙县（今梅河口市）河洼公社社员李贞生。黄耀祥在1950年代通过人工杂交，育成世界上第一个抗倒伏的籼稻矮秆良种“广场矮”，使广东稻谷单产从250公斤左右提高到350-400公斤，矮化稻在其后数十年中推广几十亿亩，直到90年代重新提出高秆的科研方向。

　　如今被国人称作“杂交水稻之父”的袁隆平，于60年代初开始杂交稻研究。1960年7月，他在安江农校实习农场早稻田中，发现一株“鹤立鸡群”的天然杂交水稻而启发，于1964年在国内首创水稻雄性不育研究，并在以后系统提出了“不育系、保持系、恢复系”三系配套育种法。

　　袁隆平发表的第一篇论文《水稻的雄性不孕性》被国家科委领导看到。1967年6月，由袁及其农校学生、助手李必湖等组成的黔阳地区农校（安江农校改名）水稻雄性不育科研小组正式成立。

　　国际上，早在1920年代，美国人就发现了水稻雄性不育现象。1958年，日本学者发现中国的红芒野生稻能导致雄性不育，并在1968年育成不育系、保持系、恢复系三系粳稻品种，但未推广。国际学术界一般认为，首次成功的不育系水稻杂交是美国人Henry　Beachell在印度尼西亚完成的。1996年HenryBeachell获得世界粮食奖，被国际上誉为“杂交水稻之父”。

　　IR8等品种为中国的杂交水稻研究提供了大量恢复系亲本，70年代国内的杂交稻亲本大多数直接取自国际水稻所。直到今天，国际水稻所一直接纳中国留学生，以及与中国进行技术合作。

　　从1966年到1970年上半年，袁隆平率领助手轮流到气候温暖的海南、云南等地育种，用1000多个品种的常规水稻与最初找到的雄性不育株及其后代进行试验，但能保持不育特性的比例不断下降，成了徘徊之局。

　　当时担任湖南省革命委员会代主任的华国锋对袁隆平非常支持，1970年6月，湖南省革委会召开了全省第二次农业学大寨科技经验交流会，华国锋点名要袁隆平在大会上发言。

　　1970年11月23日，李必湖在海南岛三亚发现了野生稻雄性不育株，袁隆平闻讯后连夜从北京奔赴三亚。由于这是一株典型花粉败育的野生稻，袁隆平称其为“野败”。这为雄性不育杂交稻研究带来了转机。

　　1971年，湖南省农科院成立杂交水稻研究协作组，袁隆平领导的杂交水稻科研组调入省农科院，成为后来的湖南省杂交水稻研究中心和国家杂交水稻工程技术研究中心。国家科委把杂交稻列为全国重点科研项目，组织全国协作攻关，将“野败”材料分发到全国10多个省市的30多个科研单位，用上千个品种与“野败”进行了上万次杂交试验。根据业内人士回忆，当年的试验基地集中在三亚，来自全国的试验人员太多，又都不修边幅，“像一群疯子一样”。1973年，成功培育出三系杂交水稻。

　　1972年初，武汉大学生命科学院教授朱英国也从海南岛找到红芒野生稻做母本，用几十个常规稻种做父本进行杂交，在1974年培育出红莲型细胞质雄性不育稻种。

　　目前，世界上仅有4种从野生稻中获得的雄性不育类型，其中中国有两类，一类是李必湖发现的野败型雄性不育，一类是朱英国发现的红莲型细胞质雄性不育，两者的命运却有天壤之别。

　　1974年，全国13个省区的18个科研单位为攻克杂交水稻再度进行科研大协作。袁隆平是全国协作组组长，朱英国是湖北协作组组长。当时全国大协作基本上在攻关野败型，红莲型未受重视。

　　1976年，在时任国家领导人华国锋的重视下，野败型杂交稻开始大面积推广，全国种植面积达到208万亩，增产全部在20%以上。

　　1978年3月，袁隆平和朱英国分别在全国科学大会获金奖。但红莲型雄性不育此后仅累积推广了2000万亩。

　　这次大会之后，袁隆平晋升为湖南省农业科学院研究员，并于次年4月出席菲律宾国际水稻研究所召开的科研会议，会上宣读《中国杂交水稻育种》的英文论文并即席答辩。1980年和1981年，袁隆平团队的杂交水稻技术先后转让给美国圆环种子公司和卡捷尔公司，这是中国第一次向外国转让农业专利技术，袁隆平开始声名鹊起，成为一张国际名片。

　　1981年6月6日，袁隆平获国内第一个特等发明奖，该奖项针对的是他的籼型杂交水稻研究。1982年，袁被聘全国杂交稻专家顾问组副组长，开始被誉为“杂交水稻之父”。

　　袁隆平和杂交水稻

　　“两系法”与屡破产量记录的中国“超级稻”

　　“三系法”虽然大幅度增产，但也存在着配组不自由、种子生产环节多等不足。于是“中心”决心开展新的攻关，提出了育种方法从“三系”到“两系”再向“一系”迈进的战略设想。

　　1987年，“两系法”研究被列为国家“863计划”项目，袁隆平出任责任专家，领导全国16个单位开展协作攻关。通过艰苦而漫长的实验，“两系法”最终迎刃而解。1995年，“两系法”杂交水稻大面积生产应用，到2000年全国累计推广面积达5000万亩，平均产量比三系增长5%―10%。

　　1996年，我国启动了“中国超级稻研究计划”。超级稻计划又叫水稻超高产育种计划，最早由日本人于1980年提出，随后成为国内外农业专家们梦寐以求、力图攻克的世界难题，目的是为解决世界粮食安全及短缺。

　　经过5年攻关，2000年，我国超级杂交稻达到农业部制定的第一期目标，实现百亩示范片亩产700公斤以上；2004年，实现百亩示范片亩产800公斤的第二期目标；2011年4月，超级杂交稻海南试种基地传来喜讯，亩产预计突破900公斤；2011年9月，湖南省隆回县羊古坳乡对杂交稻“Y两优2号”108亩高产攻关片进行现场测产验收，验收结果为平均亩产926.6公斤，标志着我国的超级杂交稻第三期亩产900公斤攻关取得重大突破。

　　2014年10月，专家在湖南省溆浦县横板桥乡红星村对102.6亩杂交稻“Y两优900”进行了现场测产验收，最终确定百亩片平均亩产为1026.70公斤，这意味着我国成功实现超级杂交稻第四期攻关目标，再创世界纪录。

　　三系杂交水稻和两系杂交水稻研究陆续取得成功，使我国稻谷亩产提高20%，经大面积推广后，为解决国人吃饭问题作出了重大贡献。