突破兩系雜交稻制種的瓶頸

在實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的同時(shí)，袁隆平也看到，三系雜交水稻存在育種程序和生產(chǎn)環(huán)節(jié)比較復(fù)雜、種子成本高、推廣環(huán)節(jié)較多、再增產(chǎn)難度較大等不足。袁隆平經(jīng)過長時(shí)間的思考后，決定簡化制種手續(xù)，由三系法向兩系法過渡，使雜交水稻產(chǎn)量再上臺(tái)階。

1986年10月，在長沙舉辦的世界首屆雜交水稻國際學(xué)術(shù)討論會(huì)上，袁隆平做了題為《雜交水稻研究與發(fā)展現(xiàn)狀》的報(bào)告。他在報(bào)告中提出了雜交水稻發(fā)展的戰(zhàn)略構(gòu)想：

“……今后，雜交水稻育種的方法，必然要由繁到簡，從三系簡化到兩系再到一系；雜種親緣的利用范圍必須由近到遠(yuǎn)，從品種間推廣到亞種間再到遠(yuǎn)緣間，雜種優(yōu)勢(shì)必須由強(qiáng)到超強(qiáng)方向發(fā)展……”

來自美國、日本、巴西、英國、埃及與東南亞等20多個(gè)國家和地區(qū)，以及我國的雜交水稻專家被他的精彩而充滿理性的報(bào)告所折服。大會(huì)一致同意將這一設(shè)想作為會(huì)議的主題寫進(jìn)了會(huì)議文件。國際水稻研究所所長斯瓦米納森博士說：“國際上認(rèn)為，水稻高稈變矮稈，是第一次綠色革命；雜交水稻研究的成功和推廣應(yīng)用，可以說是第二次綠色革命。袁隆平先生的杰出貢獻(xiàn)享譽(yù)世界，現(xiàn)在，他提出的新的戰(zhàn)略構(gòu)想將使雜交水稻的前景更加燦爛，魅力無窮?！?/p>

1987年，兩系法雜交水稻研究被列為國家“863”計(jì)劃生物工程項(xiàng)目中的101-1號(hào)專題，袁隆平出任該課題的專題組長、首席責(zé)任專家，主持全國16個(gè)單位協(xié)作攻關(guān)，從而使全國的雜交水稻研究出現(xiàn)了重大突破。

實(shí)現(xiàn)兩系法，簡單地說，就是要使原來的不育系、保持系和恢復(fù)系三系中省去一系，同樣達(dá)到應(yīng)用雜種優(yōu)勢(shì)的目的。

實(shí)際上，在醞釀兩系法研究的同時(shí)，袁隆平就已開始了一系列實(shí)驗(yàn)，但這些實(shí)驗(yàn)沒有成功。是否有其他成功的途徑呢？他想到了植物的光、溫敏核不育的遺傳。光、溫敏核不育的遺傳由于屬于十分復(fù)雜的生態(tài)遺傳，長期以來，一直作為有害性狀被育種家舍棄。

簡單地說，光敏型是在長日照下表現(xiàn)雄性不育，在短日照下育性恢復(fù)正常；溫敏型則是在高溫下表現(xiàn)雄性不育，在較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎?。但光敏不育材料只能在一定的溫度范圍?nèi)才表現(xiàn)光敏特性，如超過這個(gè)溫度范圍，光的長短對(duì)育性轉(zhuǎn)換不起作用。袁隆平?jīng)Q定大膽嘗試?yán)霉?、溫敏核不育與廣親和性為基礎(chǔ)，向兩系法進(jìn)軍。

1987年7月16日，安江農(nóng)校青年教師鄧華鳳在秈稻中發(fā)現(xiàn)了一株光敏核不育系。經(jīng)過三代繁殖和觀察，證實(shí)了這株兩系不育材料的農(nóng)藝性狀整齊一致，是一種新的寶貴的光、溫敏不育系。1988年8月，在懷化對(duì)鄧華鳳的兩系不育材料舉行了鑒定會(huì)。會(huì)上，袁隆平正式命名這種材料為“安農(nóng)S-1”?！鞍厕r(nóng)S-1”的發(fā)現(xiàn)，終于沖出了制約兩系法育種的瓶頸。

緊接著，一個(gè)個(gè)新的光、溫敏不育系材料被發(fā)明、被轉(zhuǎn)育發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過3年探索，袁隆平研究團(tuán)隊(duì)終于發(fā)現(xiàn)了水稻光溫敏不育性轉(zhuǎn)換與光、溫關(guān)系的基本規(guī)律，一套有效的選育實(shí)用光溫敏不育系的技術(shù)路線很快形成。

經(jīng)過9年的努力，以袁隆平為首的科研協(xié)作組先后攻克了光溫敏不育系的選育、不育系不育起點(diǎn)溫度遺傳漂移的控制、低溫敏核不育系繁殖、原種提純與生產(chǎn)、兩系強(qiáng)優(yōu)組合選配、亞種間雜種優(yōu)勢(shì)利用的四大障礙(植株過高、生育期過長、結(jié)實(shí)率低、籽粒充實(shí)度差)等一系列技術(shù)難關(guān)，兩系法雜交水稻于1995年獲得成功，應(yīng)用技術(shù)成熟配套，開始逐步推廣。兩系法雜交水稻的研究成功，被寫進(jìn)了1996年的國務(wù)院政府工作報(bào)告，同年被兩院院士評(píng)為全國十大科技新聞并位居榜首。

兩系法育種除了克服了三系法雜交稻的不足外，還提高了選配強(qiáng)優(yōu)組合的概率，擴(kuò)大了品種間雜種優(yōu)勢(shì)，具有進(jìn)一步提升單產(chǎn)、提高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，是水稻育種技術(shù)又一革命性進(jìn)步。

兩系法雜交水稻一般比同熟期三系法雜交水稻增產(chǎn)5%～10%，截至2012年，全國累計(jì)推廣兩系雜交水稻4.99億畝，增產(chǎn)稻谷110.99億千克，增收271.93億元，使我國雜交水稻的研究與應(yīng)用繼續(xù)保持世界領(lǐng)先地位，續(xù)寫了“東方魔稻”的新篇章。