改变世界的农业育种战略

    “农业生产和作物育种的历史表明，凡在育种上有所突破，就会给农业生产带来一次飞跃。我个人认为，杂交水稻的育种，无论在育种方法上还是在杂种优势水平上，都具有三个战略发展阶段。每进入一个新阶段，都是一次新突破，会把水稻的产量推向一个更高的水平。”1986年，袁隆平在其论文《杂交水稻的育种战略设想》中说。
    “农业生产和作物育种的历史表明，凡在育种上有所突破，就会给农业生产带来一次飞跃。我个人认为，杂交水稻的育种，无论在育种方法上还是在杂种优势水平上，都具有三个战略发展阶段。每进入一个新阶段，都是一次新突破，会把水稻的产量推向一个更高的水平。”1986年，袁隆平在其论文《杂交水稻的育种战略设想》中说。
    今天，这位中国杂交水稻育种伟大战略家的预言实现了。我国杂交水稻育种进入了其战略的第二阶段，两系法杂交水稻普遍比同期的三系杂交稻每公顷增产750—1500公斤，且米质有了较大提高。
    运用两系超级杂交稻育种技术，我国分别于2000年、2004年、2012年实现了超级稻育种计划第一期亩产700公斤、第二期亩产800公斤、第三期亩产900公斤的育种目标，并正助力冲击第四期亩产1000公斤育种目标。
    掀起“两系法杂交水稻技术”研究热
    三系法，即利用不育系、保持系和恢复系配套，来培育和生产杂交水稻的方法，一直是杂交水稻育种最经典的方法，但该法程序复杂、制种环节多、成本高，难以解决杂交水稻高产与优质间的矛盾。
    1981年，两系法（即只需不育系和恢复系进行杂种优势利用的方法）创始人石明松，摘下了“水稻皇冠上第三颗明珠”，育成粳型光敏核不育水稻“农垦58s”，其在长日照条件下，表现完全雄性不育；短日照条件下，表现可育，自交结实。
    这种遗传工具的发现与育成，增加了选育出优良组合的几率，能一系两用（即长日照下制种，短日照下自身繁殖），同时避免不育细胞质的负效应。研究证明，运用三系法，只有现有籼稻品种中的0.1%可转育成不育系，5%可用作恢复系。运用两系法，现有水稻品种中95%以上可转育成不育系或可用作恢复系。
    基于我国水稻史上这个重大发现，袁隆平提出战略设想：杂交水稻的育种程序将由繁至简，且效率越来越高，杂种优势水平则会越来越强，可综合划分为三系法为主的品种间杂种优势利用、两系法为主的亚种间（籼、粳）杂种优势利用和一系法远缘杂种优势利用三个战略发展阶段。他认为，这项发现，将使得杂交水稻的发展跨入“两系法技术”的新阶段。
    很快，湖南杂交水稻研究中心研究员邓华凤也育成了籼型光敏不育系“安农s-1”。这两种光敏不育水稻的发现，为两系法杂交稻研究提供了基础新材料。
    人们普遍认为，光敏不育系的育性，只受变化很有规律的光照长度的影响，两系法的研究将很快能应用于生产。一时间，业界掀起“两系法杂交水稻技术”研究热。
    大胆创新两系法育种新思路
    用“生死存亡”形容1989年7月底异常低温给“两系法育种”带来的挫折与挑战再合适不过。忆起当年，邓华凤仍然“心有余悸”。
    那次失败让大家意识到，农垦58s和安农s-1的育性转换，不仅受光照影响，还与温度极为有关。这无疑给“两系法”的研究带来巨大挑战：首先，自然温度变化频繁不像光照时间那么有规律，且不能人为控制；其次，人们完全不清楚不育系光、温的作用机制；还有安全制种难度大，不育系繁殖困难和不育系起点温度不稳定等难题。这让“两系法”的研究变得前途未卜。
    两系法是否能应用于生产，科技界和管理部门有质疑。部分学者放弃甚至反对两系法的研究与应用。袁隆平并未气馁。在查找原因和反复思考后，他认为，不育系在温敏感期的温度低于临界温度，表现可育，高于临界温度，表现不育，应为“光温敏不育系”。他大胆提出选育“实用光温敏不育系”的新思路。
    最终，项目在国家863计划“两系法水稻品种间杂种优势的利用及光敏核不育基因研究”、“两系法水稻亚种间杂种优势利用及广亲和基因的研究”等连续支持下，展开了全国协作性攻关。
    1995年8月，袁隆平宣布：历经9年，两系法杂交水稻研究取得突破性进展，可以在生产上大面积推广。
    截至2012年，两系杂交水稻累计种植4.99亿亩以上，总产2358.2亿公斤以上，增产稻谷近111亿公斤，总产值5777.59亿元，增收近272亿元。
    “两系法”获七大创新突破
    近20年攻关，袁隆平和该项目18个协作单位的科研人员一道，实现了“两系法”育种与应用的七大创新与突破。
    项目组建立了杂交水稻育种理论体系，提出了杂交水稻育种战略，研究出水稻光温敏不育系育性转换的光温作用模式，探明了不育系温敏感时期和敏感部位，提出“不育起点温度低”是实用光温敏不育系与关键技术指标的选育理论，阐明了光温敏不育起点温度遗传漂变的机理；
    团队创立了两系法育种的核心技术——“实用光温敏不育系选育与鉴定技术”，育成的170个不育系通过审定应用于生产；
    建立了形态改良、亚种间杂种优势及远缘有利基因利用相结合的两系超级杂交稻育种技术路线，设计出超级杂交稻理想株型模式，运用此株型模式可协调高生物学产量、高收获指数和高度抗倒伏三者间的矛盾，达到有效增源，实现超高产；
    建立了安全高产制种技术体系，解决了两系法杂交水稻规模化安全高产制种技术难题，为两系法杂交稻大面积推广提供了技术支撑，制种平均亩产高达210.6公斤，比三系法提高16.5%；
    解决了不育系繁殖困难的难题，通过建立低纬度海南冬繁、常温加冷水灌溉夏秋两季繁殖和高海拔自然低温夏繁三种不育系高产稳产繁殖技术体系，为规模化种子生产奠定了基础，繁殖平均亩产高达386.5公斤，比三系法增产153.4%，成本减少50%；
    建立了核心种子与原种生产技术，为安全制种提供了保障，有效防止了不育系育性起点温度的漂变，保证了不育系群体不育起点温度的稳定性；
    突破了两系杂交粳稻育种与种子生产技术瓶颈，建立了粳型光敏核不育系及杂交种子安全高产生产技术体系，不育系繁殖亩产200公斤以上，选育出7001s、n5088s等10个粳型光敏不育系，选配出一大批两系杂交粳稻新组合。
    实践证明，两系法杂交稻比三系法增产10%以上，品质优良，抗性强，繁殖、制种方法均较前者简单。目前，两系法杂交水稻已在我国16个省（市、自治区）推广，有20个两系杂交稻组合被农业部确认为超级稻主推品种。两系法杂交水稻在美国，年推广面积占其水稻总面积的30%以上，平均增产20%以上。
    先后有来自美洲、非洲、东南亚地区67个国家的3000多名专家，来我国学习，希望引进这项技术。推广“两系”杂交水稻，现已被联合国粮农组织列为解决世界粮食短缺国家的首选技术。