[科普中國]-雜交水稻

雜交水稻（hybrid rice）指選用兩個(gè)在遺傳上有一定差異，同時(shí)它們的優(yōu)良性狀又能互補(bǔ)的水稻品種，進(jìn)行雜交，生產(chǎn)具有雜種優(yōu)勢的第一代雜交種，用于生產(chǎn)，這就是雜交水稻。雜種優(yōu)勢是生物界普遍現(xiàn)象，利用雜種優(yōu)勢提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)的主要成就之一。世界上首次成功的水稻雜交是由美國人 Henry Beachell 在1963年于印度尼西亞完成的，后被授予1996年的世界糧食獎。1

水稻具有明顯的雜種優(yōu)勢現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在生長旺盛，根系發(fā)達(dá)，穗大粒多，抗逆性強(qiáng)等方面，因此，利用水稻的雜種優(yōu)勢以大幅度提高水稻產(chǎn)量一直是育種家夢寐以求的愿望。但是，水稻屬自花授粉植物，雌雄蕊著生在同一朵穎花里，由于穎花很小，而且每朵花只結(jié)一粒種子，因此很難用人工去雄雜交的方法來生產(chǎn)大量的第一代雜交種子，所以長期以來水稻的雜種優(yōu)勢未能得到應(yīng)用。

研究歷史雜交水稻的基本思想和技術(shù)，以及首次成功的實(shí)現(xiàn)是由美國人Henry Beache在1963年于印度尼西亞完成的，Henry Beache也被學(xué)術(shù)界某些人稱為雜交水稻之父，并由此獲得1996年的世界糧食獎。由于Henry Beache的設(shè)想和方案存在著某些缺陷，無法進(jìn)行大規(guī)模的推廣。1

后來日本人提出了三系選育法來培育雜交水稻，提出可以尋找合適的野生的雄性不育株來作為培育雜交水稻的基礎(chǔ)。雖然經(jīng)過多年努力日本人找到了野生的雄性不育株，但是效果不是很好；另外日本人還提出了一系列的水稻育種新方法，比如趕粉等，但是最后由于種種原因沒法完成雜交水稻的產(chǎn)業(yè)化。袁隆平于1971年2月調(diào)到湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院專門從事雜交水稻研究工作。1973年，以他為首的科技攻關(guān)組完成了三系配套并成功培育雜交水稻，實(shí)現(xiàn)了雜交水稻的歷史性突破。1984年6月成立了全國性的雜交水稻專門研究機(jī)構(gòu)－－湖南雜交水稻研究中心，后又成立國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心，均由袁隆平任中心主任至今。1986年提出“兩系法亞種間雜種優(yōu)勢利用”的發(fā)展觀點(diǎn)，經(jīng)6年艱難攻關(guān)，與研究人員成功地突破了兩系雜交稻關(guān)鍵技術(shù)并推廣應(yīng)用，取得了良好的增產(chǎn)效果。1997年提出“雜交水稻超高產(chǎn)育種”的技術(shù)路線，在國際上引起高度重視。在他的率領(lǐng)下，先后于2000年、2004年和2011年實(shí)現(xiàn)了超級稻畝產(chǎn)700公斤、800公斤和900公斤的第一期、第二期、第三期目標(biāo)，畝產(chǎn)1000公斤的第四期目標(biāo)也于2014年10月實(shí)現(xiàn)歷史性突破，為進(jìn)一步大面積、大幅度提高水稻產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。1995年他當(dāng)選為中國工程院院士。 被稱為雜交水稻之父。2

中國發(fā)明的雜交水稻，除國內(nèi)發(fā)展迅速外，在國外，已有越南、印度尼西亞、菲律賓和美國在大面積生產(chǎn)上應(yīng)用，并取得了顯著的增產(chǎn)效果。

相關(guān)技術(shù)隨著雜交水稻的應(yīng)用推廣，使單位面積產(chǎn)量得到提高并減少用種量；雜交水稻直播栽培技術(shù)就是省去傳統(tǒng)的水稻栽培育秧過程，把經(jīng)過浸種、催芽的稻種直接播到大田中，加以管理，使之成秧、分蘗一直到成熟的一種簡化栽培方法。

栽培技術(shù)（1）整地。生產(chǎn)上要嚴(yán)格按照要求精細(xì)整地，做到畦面平整無雜草、排灌順暢、不積水。并按畦寬4～6 m 開挖一條寬為0.6 m、深0.1 m 的溝。

（2）適時(shí)早播。合理安排播種期是保證水稻直播栽培全苗和安全齊穗的關(guān)鍵措施。

（3）選種。選用高產(chǎn)抗病優(yōu)質(zhì)良種，可以提高產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。做好種子消毒和催芽工作，可減少病蟲害的發(fā)生。

（4）浸種。一般浸種12~18h 后不經(jīng)催芽直接播種、濕潤育秧為佳。

（5）催芽。催芽過程應(yīng)掌握適宜的溫度、適當(dāng)?shù)乃趾瓦m時(shí)換氣。水稻種子發(fā)芽最適宜溫度是30~35℃，超過45℃時(shí)就會引起“燒芽”，80%以上種子破胸后即可播種。

（6）疏播勻播。直播栽培是將種子直接播入大田，播種量常規(guī)稻種子為37.5 kg/hm2，雜交稻種子18.75 kg/hm2，一般比正常育苗增加15%～20%的用種量。播種要均勻，播后要埋芽，可用木板輕踏使谷芽入土，同時(shí)做好防鳥鼠害工作。3

施肥技術(shù)（1）施足基肥。由于直播栽培從幼苗開始就直接在大田生長，因此施足基肥對直播栽培獲得高產(chǎn)更為重要。

（2）分次追肥。直播稻施肥應(yīng)遵循“少吃多餐，追肥要勤，每次用量要少”的原則。分5 次追肥，第1 次追提苗肥；第2 次追分蘗肥；第3 次追拔節(jié)肥；第4 次追穗肥；第5 次追揚(yáng)花肥。

（3）鉀肥施用技術(shù)。根據(jù)土壤特性施用。對缺鉀嚴(yán)重的土壤，施用鉀肥效果顯著。鉀肥要與氮、磷配合使用。只有在三要素合理搭配的前提下，增施鉀肥才能充分發(fā)揮其增產(chǎn)效果。3

研究概述兩系法雜交稻研究與三系法雜交水稻相比，兩系法雜交水稻的優(yōu)點(diǎn)是配組自由、育種程序簡化、育種周期縮短、不育系多樣化，缺點(diǎn)是不育系繁殖和組合制種受到時(shí)空條件的限制。在1987年兩系法雜交水稻研究列入國家“863”計(jì)劃和袁隆平發(fā)表“雜交水稻育種的戰(zhàn)略設(shè)想”以后，兩系法雜交水稻的育種在全國廣泛展開。1988年第一個(gè)進(jìn)入生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)的兩系雜交粳稻組合是N5047S/R9-1，到2000年全國通過省級和地市級審定的兩系法雜交稻品種只有27個(gè)，累計(jì)推廣面積在300萬公頃左右，是一個(gè)發(fā)展比較慢的時(shí)期。2001年以兩優(yōu)培九為代表的4個(gè)兩系法雜交水稻品種通過國家審定以后，兩系法雜交水稻進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。到2015年，通過國家審定的兩系法雜交水稻135個(gè)、通過省級審定的兩系法雜交稻品種816個(gè)(次)(http://www.ricedata.cn/variety/)。1996年推廣面積18.05萬公頃， 占雜交水稻種植面積的0.92%，到2013年推廣面積發(fā)展到544.04萬公頃，占雜交水稻種植面積的33.59%，18年間兩系雜交稻面積擴(kuò)大了30倍。其中推廣面積最大的組合是兩優(yōu)培九(培矮64S/9311)，累計(jì)推廣面積超過800萬公頃。目前，全國20個(gè)水稻種植省市，都有兩系雜交水稻種植，主要是秈型兩系雜交稻，年推廣面積超過100萬公頃的有湖南、湖北、安徽三省，其中安徽和湖北，兩系雜交稻面積已經(jīng)超過三系雜交稻面積。

超級雜交稻研究1996年農(nóng)業(yè)部正式立項(xiàng)中國超級稻育種計(jì)劃，以期為滿足我國日益增長的糧食需求目標(biāo)服務(wù)。1997年，袁隆平提出“形態(tài)改良與雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合”的雜交水稻超高產(chǎn)育種技術(shù)路線，成為中國超級雜交稻育種的靈魂思想。在該技術(shù)路線指引下，各個(gè)時(shí)期的超級雜交稻育種目標(biāo)陸續(xù)實(shí)現(xiàn)。其中，先鋒品種兩優(yōu)培九于2000年實(shí)現(xiàn)第1期超級雜交稻產(chǎn)量目標(biāo)，累計(jì)推廣超過700萬公頃；第2期超級雜交稻產(chǎn)量目標(biāo)于2004年實(shí)現(xiàn)，其代表品種Y兩優(yōu)1號自2010年以來即成為我國年推廣面積最大的雜交水稻品種，累計(jì)推廣已達(dá)400萬公頃；2011年，Y兩優(yōu)2號百畝連片平均畝產(chǎn)達(dá)926.6 kg (13.9 t/hm2)，實(shí)現(xiàn)了第3期超級雜交稻單產(chǎn)13.5 t/hm2的目標(biāo)；2014年，第4期超級雜交稻代表品種Y兩優(yōu)900創(chuàng)造百畝連片平均畝產(chǎn)1026.7 kg (15.4 t/hm2)的高產(chǎn)新紀(jì)錄，兩倍于中國水稻的平均產(chǎn)量。迄今為止，國家農(nóng)業(yè)部已認(rèn)定了125個(gè)超級稻品種，累計(jì)推廣面積達(dá)7000萬公頃。然而，隨著人口不斷增加、耕地面積顯著減少以及環(huán)境的持續(xù)惡化，進(jìn)一步提高水稻產(chǎn)量潛力以及在不同生態(tài)環(huán)境下的多抗性和適應(yīng)性仍然是超級雜交稻育種的主要挑戰(zhàn)。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李安寧 - 副教授 - 西北農(nóng)林科技大學(xué)