杂交水稻介绍

　　杂交水稻(hybrid rice)指选用两个在遗传上有一定差异，它们的优良性状又能互补的水稻品种，进行杂交，生产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。

　　定义

　　杂种优势是生物界的普遍现象，利用杂种优势来提高农作物的产量和品质是现代农业科学的主要成就之一。选用两个在遗传上有一定差异，它们的优良性状又能互补的水稻品种，进行杂交，生产具有杂种优势的第一代杂交种，用于生产，这就是杂交水稻。

　　水稻具有明显的杂种优势现象，主要表现在生长旺盛，根系发达，穗大粒多，抗逆性强等方面，，利用水稻的杂种优势以大幅度提高水稻产量一直是育种家梦寐以求的愿望。，水稻属自花授粉植物，雌雄蕊着生在同一朵颖花里，由于颖花很小，而且每朵花只结一粒种子，很难用人工去雄杂交的方法来生产大量的第一代杂变种子，所以长期以来水稻的杂种优势未能得到应用。

　　相关术语

　　雄性不育系是一种雄性退化(主要是花粉退化)但雌蕊正常的母水稻，由于花粉无力生活，不能自花授粉结实，只有依靠外来花粉才能受精结实。，借助这种母水稻作为遗传工具，通过人工辅助授粉的办法，就能大量生产杂交种子。保持系是一种正常的水稻品种，它的特殊功能是用它的花粉授给不育系后，所产生后代，仍然是雄性不育的。，借助保持系，不育系就能一代一代地繁殖下去。

　　恢复系是一种正常的水稻品种，它的特殊功能是用它的花粉授给不育系所产生的杂交种雄性恢复正常，能自交结实，如果该杂交种有优势的话，就可用于生产。

　　三系杂交水稻是指雄性不育系、保持系和恢复系三系配套育种，不育系为生产大量杂交种子提供了可能性，借助保持系来繁殖不育系，用恢复系给不育系授粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻。

　　两系杂交稻一种命名为光温敏不育系的水稻，其育性转换与日照长短和温度高低有密切关系，在长日高温条件下，它表现雄性不育;在短日平温条件下，恢复雄性可育。利用光温敏不育系发展杂交水稻，在夏季长日照下可用来与恢复系制种，在秋季或在海南春季可以繁殖自身，不再需要借助保持系来繁殖不育系，用光温敏不育系配制的杂交稻叫做两系杂交稻。

　　超级杂交稻水稻超高产育种，是近20多年来不少国家和研究单位的重点项目。日本率先于1981年开展了水稻超高产育种，计划在15年内把水稻的产量提高 50%。国际水稻研究所1989年启动了“超级稻”育种计划，要求2000年育成产量比当时最高品种高20%-25%的超级稻。但他们的计划至今未实现。中国农业部于1996年立项中国超级稻育种计划，其中一季杂交稻的产量指标为，第一期(1996-2000年)亩产700公斤，第二期(2001-2005年)亩产800公斤。

　　超高产株型模式

　　株高100厘米

　　秆高75厘米

　　分蘖力中等

　　株型适度紧凑

　　上三叶长、直、窄、凹、厚

　　穗型下垂

　　穗数270万/公顷

　　单穗重5克左右

　　收获指数0.55

　　产量100公斤/公顷

　　产量指标

　　中国农业部于1996年立项了中国超级稻育种计划，其中一季杂交稻的产量指标是

　　第一期(1996-2000年)700公斤/亩;

　　第二期(2001-2005年)800公斤/亩。

　　(在同一生态区两个百亩以上的示范片，连续两年的平均亩产)

　　湖南杂交水稻研究中心与江苏农科院合作，育成了一个超级杂交稻先锋组合??两优培九，1999年仅在湖南就有4个百亩示范片，亩产过700公斤，2000 年有16个百亩和4个千亩示范片达标，该组合由于产量高、品质好，近几年的种植面积达2000万亩左右，己成为全国推广面积最大的杂交稻，平均亩产560 公斤左右，比一般高产杂交稻亩增50公斤以上。

　　通过形态改良和利用亚种间杂种优势的技术路线，中心育成了两个第二代的超级杂交稻品种，并提前一年实现了第二期的产量指标。2003年在湖南有四个百亩片，2004年在南方四省有12个百亩片亩产800公斤以上，其中有三个片为连续两年达标。第二期的超级杂交稻已开始大面积推广。

　　基于以上的成就和进展，有关人员提出第三期超级杂交稻育种计划，目标是到2010年实现大面积示范亩产900公斤。将分子技术与常规育种结合起来，在利用外缘有利基因方面己取得相当的进展。

　　高产原理

　　理论分析

　　杂交水稻是通过不同稻种相互杂交产生的，而水稻是自花授粉作物，对配制杂交种子不利。要进行两个不同稻种杂交，先要把一个品种的雄蕊进行人工去雄或杀死，然后将另一品种的雄蕊花粉授给去雄的品种，这样才不会出现去雄品种自花授粉的假杂交水稻。可是，如果技术人员用人工方法在数以万计的水稻花朵上进行去雄授粉的话，工作量极大，实际并不可能解决生产的大量用种。，研究培育出一种水稻做母本，这种母本有特殊的个性，它的雄蕊瘦小退化，花药干瘪畸形。靠自己的花粉不能受精结籽。

　　为了不使母本断绝后代，要给它找两个对象，这两个对象的特点各不相同第一个对象外表极像母本，但有健全的花粉和发达的柱头，用它的花粉授给母本后，生产出来的是女儿。长得和母亲一模一样，也是雄蕊瘦小退化，花药干瘪畸形、没有生育能力的母本另一个对象外表与母本截然不同，一般要比母本高大，也有健全的花粉和发达的柱头，用它的花粉授给母本后，生产出来的是儿子，长得比父、母亲都要健壮。这就是技术人员需要的杂交水稻，一个母本和它的两个对象，人们根据它们各自不同特点，分别起了三个名字母本叫做不育系，两个对象，一个叫做保持系，另一个叫做恢复系，简称为“三系”。有了“三系”配套，技术人员就知道在生产上是怎样配制杂交水稻的了生产上要种一块繁殖田和一块制种田，繁殖田种植不育系和保持系，当它们都开花的时候，保持系花粉借助风力传送给不育系，不育系得到正常花粉结实，产生的后代仍然是不育系，达到繁殖不育系目的。技术人员可以将繁殖来的不育系种子，保留一部分来年继续繁殖，另一部分则同恢复系制种，当制种田的不育系和恢复系都开花的时后，恢复系的花粉传送给不育系，不育系产生的后代，就是提供大田种植的杂交稻种。由于保持系和恢复系本身的雌雄蕊都正常，各自进行自花授粉，所以各自结出的种子仍然是保持系和恢复系的后代。

　　亚种利用

　　水稻有籼稻和粳稻两个亚种。理论上讲，亚种间杂交稻可比品种间杂交稻增产30%以上。

　　目前，已经基本解决利用亚种间杂种优势的主要难题，新育成的亚种间超级杂交稻穗大粒多、品质优良，在生产试验、示范中比现有的品种间杂交稻增产20%以上。

　　投入产出分析

　　OECD的《以知识为基础的经济》报告中提到，1910～1955年开发杂交玉米的公共投资和私人投资共200万美元，而获得的社会回报率达到700%。而据大连理工大学21世纪发展研究中心相关人员与袁隆平院士初步测算，杂交水稻技术的研究与开发的社会回报率至少达1100%。

　　在杂交水稻研究的最初阶段，即1964～1975年，主要是袁隆平及其助手在经费十分困难的情况下坚持搞下来的，9年间科研经费投入加起来不到20万元。在推广的初期，计划经济体制下的行政干预对杂交水稻的推广起到了重要作用，而90年代以后，则主要是靠市场机制下的杠杆调节作用。由于杂交水稻产量高，使得播种面积迅速增加，1975年全国多点示范杂交水稻373公顷，单产比常规稻增加20%左右，1976年迅速扩大到13.9万公顷，而目前中国杂交水稻种植面积已超过1333万公顷，占水稻总种植面积的51%，产量约占水稻总产量的58%。在20多年间，芭蕉水稻播种面积猛增35000余倍。现在种植杂交水稻每年所增产的粮食相当于一个产粮大省的全年粮食总产量。杂交水稻的大面积推广，不仅大幅度地提高了粮食产量，而且赢得了巨大的经济效益。据中国农业科学院和北京农业大学对江苏省209个调查点进行分析，杂交籼稻比常规稻的相对经济效益表现为每公顷收益提高26.6%，每个工日净产值提高 25.9%，每元物质费用报酬提高12.5%，每元成本纯效益提高20.9%。以杂交水稻研究时间最长、投资和种植面积最大的湖南省为例，仅 1976～1980年，国家为该省杂交水稻研究与开发投入3000多万元，累计增产稻谷37.5万吨，纯收益6亿多元，投资的社会回报率达2000%。

　　育种技术

　　(1)两系、三系并举，形态改良与亚种间杂种优势利用相结合。

　　(2)针对长江中下游地区，构建具“高冠层、矮穗层、重心低、库大而匀、高度抗倒”的优良株型的杂交稻组合;针对西南一季稻区，选育亚种间重穗型杂交稻组合。

　　(3)选育具有籼粳混合亲缘的亲本，利用亚种间杂种优势。

　　(4)借助生物技术，利用远缘有利基因。

　　(5)针对超级杂交稻的特点，建立与之相适应的超高产栽培技术。