雜交水稻和雜交小麥的選育（1960—2000年）——面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)的新中國農(nóng)業(yè)科技
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水稻雜交優(yōu)勢(shì)配套組合技術(shù)的發(fā)明
到?20?世紀(jì)?60?年代初，我國的農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)和科研人才隊(duì)伍日漸壯大，具備了開展大規(guī)模協(xié)作攻關(guān)，集中力量進(jìn)行稻、麥雜交育種的科研條件。稻、麥良種的選育從前期的偶然性、隨機(jī)性的“一穗傳”選育進(jìn)入到依據(jù)育種目標(biāo)進(jìn)行雜交選育的新階段。
“三系雜交水稻”技術(shù)的創(chuàng)立
雜交育種是指對(duì)作物的不同品種間進(jìn)行雜交，并在其雜交后代中通過選擇而育成純合品種的方法，是提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的主要技術(shù)，世界各國的主要作物品種大都是采用此法育成。雜種優(yōu)勢(shì)是指雜交種在生長(zhǎng)勢(shì)、生活力、抗逆性、繁殖力、適應(yīng)性、產(chǎn)量、品質(zhì)等方面優(yōu)于其雌雄雙親的現(xiàn)象；自花授粉作物利用雜種優(yōu)勢(shì)提高產(chǎn)量和品質(zhì)，是?20?世紀(jì)農(nóng)業(yè)科學(xué)的重大創(chuàng)舉。
袁隆平開創(chuàng)了“三系雜交水稻”的先河，我國因此成為世界上第一個(gè)大面積成功應(yīng)用水稻雜種優(yōu)勢(shì)的國家（圖?1）。水稻是純粹的自花授粉植物，當(dāng)它的谷粒穎殼開花時(shí)，已經(jīng)在殼內(nèi)完成了授粉過程。通常情況下，如果需要進(jìn)行少量谷粒的水稻雜交，就必須在穎殼開花前進(jìn)行人工去雄，阻斷穎內(nèi)授粉。但是在大田生產(chǎn)的場(chǎng)合，實(shí)際上不可能進(jìn)行人工去雄的田間操作。這時(shí)候，選擇一種自身就是雄性不育（或稱花粉敗育）的水稻植株，就是開展水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用的關(guān)鍵。因此，“三系雜交”需要由?3?個(gè)不同功能的水稻親本配合組成：①雄性不育系，其谷粒穎殼內(nèi)的雌蕊發(fā)育正常，而雄蕊花粉敗育，不能自花授粉結(jié)實(shí)；②保持系，其雌蕊和雄蕊的發(fā)育都正常，將其花粉授予雄性不育系的雌蕊，可正常結(jié)成種子，而且其后代保持雄性不育，故稱保持系；③恢復(fù)系，將其花粉授予雄性不育系的雌蕊，也可正常結(jié)成種子，但其后代恢復(fù)了可育性，成為大田生產(chǎn)用的種子。由此可見，“三系雜交”的關(guān)鍵是獲得“雄性不育”的水稻植株。在過去很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，全世界的育種學(xué)家都在苦苦尋找自然界“雄性不育”的水稻植株。非常幸運(yùn)的是，袁隆平和他的學(xué)生?1970?年在海南省的一個(gè)野生稻群體中發(fā)現(xiàn)了雄性不育株。他以敏銳的科研洞察力使這次偶然發(fā)現(xiàn)變成了改寫水稻栽培史的大事件。
圖 1 袁隆平在水稻育種工作中
在?20?世紀(jì)?70?年代，我國始終依靠社會(huì)主義集中力量辦大事的制度優(yōu)勢(shì)，探索跨區(qū)域、跨學(xué)科、跨部門的協(xié)同攻關(guān)模式，有效解決了不同時(shí)期制約農(nóng)業(yè)、農(nóng)村發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)難題。成立了由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等幾十家農(nóng)業(yè)科研教學(xué)單位、生產(chǎn)部門共同參與的“全國雜交水稻科研協(xié)作組”，有力促進(jìn)了雜交水稻研究，在世界上率先實(shí)現(xiàn)了“三系”配套，推動(dòng)了我國糧食生產(chǎn)水平的飛躍。