杂交水稻的优势为何如此明显，其根源在于一种叫做：杂种优势的自然现象。在试验中，两个遗传性不同的亲本杂交在一起产生杂种第一代，而杂种第一代的生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质都优于双亲。
（图1：袁隆平院士与水稻，图源网络）
这种杂种优势的生物学原理根源在于：生物在长期的进化过程中，其有利基因表现为显性，而不利基因表现为隐性。而通过杂交的方式，能够集合双亲的有利基因，也就产生了所谓的杂种优势。而且，两个亲本的亲缘关系越远，携带的异质基因越多，亲本纯度越高，杂种优势也就更明显。
弄懂了这些原理，杂交水稻的由来也就搞清楚了。那就是利用野生水稻进行杂交，以此获得更高产量、更好生长特性的水稻。
然而，水稻属于雌雄同花植物，花很小，花蕊就更小了，人工祛除不利的雄蕊非常困难。在这个背景下，袁隆平院士发现了可用的天然雄性不育水稻，并完成了三系配套杂交育种研究。
而这种三系杂交水稻中的三系分别指：不育系、保持系和恢复系。其中保持系能够为不育系提供花粉让其繁殖，保持系和恢复系可分别自交繁殖。恢复系也能为不育系提供花粉并产生杂种一代，这些杂种一代可以在大田中种植，并具有明显的性状优势。
除了三系杂交水稻，还有两系杂交水稻，它只有不育系和恢复系，而不需要保持系，这样更能保证亲本的纯度，杂种优势更加明显。
通过杂交育种方法，能够产生接近预期产量和相应性状优势的水稻品种，比如鼎鼎大名的海水水稻、盐碱地水稻等，都是通过杂交育种方法产生的。
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