极简中国农情杂交稻的前世今生

　　袁隆平先生已仙去，成为璀璨星空中一颗耀眼明星，其历史功绩将被世人牢记。

　　本文简要梳理与袁先生一生成就密切相关的杂交稻研究和推广应用情况。

　　全文3500字，阅读时间约20分钟。

　　【水稻种植的三种类型】

　　栽培水稻包括常规稻、杂交稻和转基因水稻，目前中国批准商业化种植的仅有前两种。

　　常规稻指通过选育、提纯、保持本品种的特征特性不变，后代不分离的水稻品种。

　　杂交稻是指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。

　　转基因水稻指用现代生物工程技术通过向目标水稻精确插入特定基因而育成的水稻。

　　【杂交稻优缺点】

　　杂交稻育种，往往是用性状优异的常规稻种作为亲本、用杂交优势培育的，其优点是产量高、增产潜力大；分蘖力好，用种少；穗大粒多，抗逆性强。

　　杂交稻也有缺点：制种复杂，价格高；品种选育难度较常规品种大；种植成本略高，因其所需肥料、农药比常规稻高。

　　【常规稻优缺点】

　　常规稻的优点是品种选育较容易，稻米品质易于提高、口感好，种子生产容易，价格低。

　　常规稻的缺点是，较杂交稻产量低、用种量大、常规品种不提纯会退化。用种量大的原因是，常规稻的分蘖弱，为了保证产量，农民一般就会用更多的种子。而杂交稻分蘖力好，因此用种少。

　　总体看，杂交稻的种子成本比常规稻种成本略高。

　　【杂交稻为什么不能留种】

　　杂交稻从第二代起就开始性状分离，也就是农民说的长不整齐了。这是杂交作物的生物学特性。因此，杂交稻要经过种子公司进行专业化的制种生产、成为商品化的种子。

　　常规稻也并非像一些人认为的那样，农民可以年年留种年年种。如果有经验丰富的农民对每季收获的稻种择壮选优的话确实可以做到长期留种，但实际上大多数农民并不懂此道，因此往往会造成种子退化、混杂、带菌率高。

　　农民辛苦种一季粮食，自然希望丰收，再加上更优质高产的常规稻新品种不断推出，所以大多数农民每隔几年就要购买新品种。

　　【什么是三系杂交稻】

　　目前杂交水稻可分为两系杂交稻和三系杂交稻。三系配套是指雄性不育系、保持系和恢复系三系配套育种，这是最初的杂交稻育种方法。用这种方法培育的杂交稻就叫做三系杂交稻。

　　1973年我国籼型三系法杂交水稻配套成功，比当时的矮秆常规稻增产20%以上。其优点是制种安全，缺点是育种程序和生产环节复杂、选育新组合的效率低，种子价格贵。

　　【什么是两系杂交稻】

　　两系法是第二代杂交水稻育种技术，指仅用不育系和恢复系培育杂交稻。1996年，我国两系法杂交水稻研究成功，为中国超级杂交稻育种计划第一、二、三期目标的实现做出了杰出贡献。

　　两系法优点在于不育系配组自由、制种程序简化，缺点是育性受外界环境影响大，不育系繁殖和杂交制种均存在产量低甚至绝收的风险。

　　【一系杂交稻是更高目标】

　　科研人员正在继承袁先生遗志，争取早日在一系法杂交稻领域实现突破。一系法指性状不分离的第一代杂种，将杂种优势固定下来，不再需要每年都制种。

　　2022年，研究人员把杂交稻品种春优84选为水稻无融合生殖研究的模式品种，利用基因编辑技术敲除了春优84的4个内源基因，迈出一系法杂交水稻的重要一步。

　　【袁隆平最大的科研成就】

　　袁隆平被称为杂交水稻之父，主要是他坚持水稻这种自花授粉作物也有杂种优势、并找到用于杂交的种质资源野败，为三系杂交水稻研究打开突破口。

　　此前，全世界主流遗传育种理论认为，水稻这种自花授粉作物自交不衰退，因而杂交无优势。其成就最大的意义不是培育出哪些品种，而是成功实践了杂交水稻杂种优势、给全世界水稻育种研究提供了广阔舞台。

　　【中国水稻科研水平如何】

　　中国有全世界最庞大的水稻科研群体，研究水稻的两院院士在农业科研领域中可能人数最多。在水稻产区，一些市级农科所甚至比省级农科院研究水稻的优势还强。所以，中国在水稻研究方面的综合实力最强，而袁隆平是这座科研殿堂上最为人所知、最耀眼的明星。

　　图中与袁先生合影者是中科院院士、水稻育种专家钱前

　　【还有哪些水稻科研大家】

　　丁颖，中国现代稻作科学奠基人；

　　赵连芳，中国现代农业科学先驱；

　　周拾禄，提出粳稻起源新假说；

　　黄耀祥，水稻矮化育种开创者；

　　杨守仁，高产栽培理论创始者；

　　李家洋，植物分子遗传学家；

　　张启发，绿色超级稻开创者；

　　朱英国，植物遗传育种专家；

　　谢华安，著名杂交稻育种家；

　　颜龙安，著名杂交稻育种家；

　　陈温福，北方超级稻育种家；

　　徐一戎，寒地水稻开创者。

　　这一水稻科研天团为保障国家粮食安全立下卓著功勋。

　　【杂交稻和南繁育种基地】

　　袁隆平先生生前每年冬天都要在海南三亚的研究基地进行数月的科研工作。这里是中国唯一的热带省份，气温常年不低于20摄氏度，因此也是育种家的乐园。

　　独特的热带气候可以实现农作物的加代繁育，一个品种的育种周期可以缩短三分之一甚至一半。南繁杂交水稻累计种植面积超过3亿公顷，占全国水稻种植面积的60%以上；杂交稻育种研究，100%都经过了南繁。

　　【育种技术带来产量三次跨越】

　　第一次是高秆变矮秆。1959年黄耀祥培育出中国第一个矮秆品种广场矮，不但抗倒伏还耐肥，开创了矮化育种先河。这一技术使水稻亩产从新中国成立初期的126公斤提高到70年代初的230公斤。

　　第二次就是杂交稻，1973年实现籼型杂交稻三系配套，1976年起开始大面积推广。

　　第三次被称作超级稻，1996年原农业部启动超级稻育种计划，2000年实现亩产700公斤、2004年800公斤、2011年900公斤、2014年1000公斤四连跳。

　　【杂交稻种植比重：增-减-增】

　　杂交稻自从上世纪70年代培育成功至今，在我国种植面积占全部水稻种植面积之比从快速增加到有所下降、近年又有回升。

　　杂交稻甫一问世便在国内很快推广，上世纪八九十年代时种植比重最大，约占6成左右。

　　新世纪以来，占比有所下降，目前全国水稻面积约4.3亿亩，一半以上是常规稻。北方地区种植的水稻品种大部分都是常规稻。

　　【杂交稻比重变化的原因】

　　随着粮食问题基本解决，人们对包括水稻在内的口粮消费要求越来越体现在口感和品质上。杂交稻往往口感不如常规稻好吃。

　　同时，由于种粮效益较低以及人工成本上升等原因，南方省份插秧改直播（就是直接撒种）的较多。直播对单位面积播种的种子数量要求更多，而常规稻种价格远低于杂交稻种，所以更愿意买常规稻种。

　　近年来随着再生稻种植规模扩大，杂交稻比重也有所上升。再生稻是指种一茬收获两回的水稻，头季水稻收割后利用稻桩重新发苗、长穗，再收一季。再生稻基本上都是杂交稻品种，这是因为杂交稻再生力更强。

　　【亩产1500公斤是怎么回事】

　　一些媒体报道称有杂交稻亩产达1500公斤，这是不对的。不久前在海南，科研人员测产了优质杂交稻品种超优千号，试验田的亩产突破2000斤。根据科研人员计划在当地再播种一季杂交稻，预估两季产量加起来可达亩产3000斤。

　　不过，从试验田测试到示范田集成技术再到大面积推广应用，单产水平相差甚远，原因既有稻农对技术应用的掌握能力不一，也有生产基础条件差别，还有天气状况等环境因素。

　　目前全国水稻平均亩产不到1000斤，与试验田的水平几乎差了一倍。即使如此，中国水稻生产上的平均单产也已经是世界平均水平的1.6倍，遥遥领先于其它国家。

　　【杂交稻仍是增产重要力量】

　　中国是世界上第一个将杂种优势应用于水稻生产的国家。先进的杂交水稻技术是40多年来提高粮食产量的最大秘诀。1949年的水稻平均亩产只有126公斤。到2022年，水稻平均亩产已接近470公斤。这其中最关键的作用就是育种革命。

　　目前，一般的杂交稻品种比常规稻增产8%左右，并不算太高。但对中国来说，粮食增产是个永恒课题。即使到今天中国水稻已连续十多年丰收、库存够1年消费，总体上看国家粮食安全形势仍在紧平衡状态。所以，杂交稻的产量优势还是不容忽视的。

　　【绿色革命的引领性技术】

　　上世纪下半叶以来，全球推进以保障食物安全为宗旨的绿色革命，正是伴随亚非拉民族独立运动而生。其中，玉米和水稻相继成为绿色革命中育种技术突破的关键品种。

　　【提高单产是一套组合拳】

　　追求产量是粮食生产的长期使命，即使在更加注重品质的今天，产量指标也是不可或缺的。提高单产需要从育种、栽培、病虫害防治、耕地保护、机械化应用、农田水利设施建设等方面下功夫，事实上这也是多年来中国粮食单产水平持续提高的秘诀，并不是杂交稻一项技术就解决了中国人的粮食安全问题。

　　但在所有增产技术中，新品种带来的潜力是最大的。超级稻育种等国家重点项目，正是集成了各个研究领域的最新成果。

　　作者：董峻

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