2000年 超级杂交稻研究取得重大成果

　　2000年，中国工程院院士袁隆平及他的研究团队研制的超级杂交稻达到了农业部制定的“中国超级稻”育种的第一期目标—连续两年在同一生态地区的多个百亩片实现亩产 700 千克，这意味着我国超级稻研究取得重大突破性成果。经过多年的努力，袁隆平及其科研团队圆满完成了中国超级稻育种计划，不仅“将中国人的饭碗牢牢端在中国人自己手上”，也为世界人民带来了福音。因在杂交水稻领域的杰出贡献， 袁隆平于2001 年荣获我国首届最高科学技术进步奖、2004 年荣获世界粮食奖和以色列沃尔夫奖等 20 多项国内外大奖，其科研团队也荣获2017年国家科学技术进步奖创新团队奖。

　　将中国人的饭碗牢牢端在中国人自己手上

　　民以食为天，粮食安全始终是事关国计民生的头等大事。

　　1999 年，袁隆平领衔的科研团队培育的超级杂交稻先锋组合“两优培九”在湖南和江苏共 14 个百亩片和 1 个千亩片实现亩产 700 千克以上。2000 年共有 16 个百亩片和 4 个千亩片平均亩产 700 千克以上。经鉴定：在评定米质的 9 项指标中有 6 项达到农业部颁布的一级优质米标准，3 项达到二级优质米标准，可见“两优培九”组合不仅高产，而且质优。这完全达到了农业部制定的“中国超级稻”育种的第一期目标—连续两年在同一生态地区的多个百亩片实现亩产 700 千克。

　　一期目标的实现，意味着我国的超级稻研究取得重大突破性成果，有力地回答了西方学者对我国粮食问题的质疑，标志着我国在世界首先研制出杂交水稻之后，在世界高产水稻育种领域又一次取得历史性突破。“我国超级杂交稻研究取得重大成果”被评为 2000 年中国十大科技进展新闻之一。

超级杂交稻

　　自1996 年农业部启动“中国超级稻育种计划”以来，从2000 年实现超级稻亩产 700 千克的第一期目标，到现在正进行的每公顷 18 吨攻关，袁隆平和他的科研团队经过 20 多年的攻坚克难，不断刷新水稻大面积单产世界纪录。目前，我国年种植杂交水稻面积约 1600 万公顷，占水稻总面积的 58%，贡献了近 2/3 的稻谷产量，每年增产的粮食可多养活 7000 万人口。作为我国最大粮食作物，随着水稻的杂种优势利用水平不断提高，增产潜力不断挖掘，单产不断取得突破，中国也一定有能力将中国人的饭碗牢牢端在中国人自己手上。

　　超级稻研究中国持续领跑世界

　　20 世纪 80 年代以来，超高产育种成为世界水稻育种研究的重点、热点和难点。日本率先于 1981 年开展了水稻超高产育种，计划在 15 年内把水稻的产量提高 50%，即由当时亩产410 ～ 520 千克提高到 620 ～ 820 千克。1989 年，设在菲律宾马尼拉的国际水稻研究所提出超级稻（后改称“新株型稻”）育种计划：到 2000 年要把水稻的产量潜力提高 20% ～ 25%，即由亩产 660 千克提高到亩产 800 ～ 830 千克。我国农业部于1996 年立项并启动了“中国超级稻育种计划”，分四个阶段实施：1996 — 2000 年为第一期，单季稻在同一生态区连续两年两个百亩示范片产量指标达到亩产 700 千克；2001 — 2005 年为第二期，产量指标是亩产 800 千克；2006 — 2015 年为第三期，产量指标是亩产 900 千克；2013 — 2021 年为第四期，产量指标是亩产 1000 千克。

　　超级稻的研究是一项指标很高、难度极大的工程，日本由于局限于形态改良，研究工作陷入困境，不得不中途搁置。国际水稻研究所的超级稻育种研究未达到预期目标。我国采取了旨在提高光合效率的形态改良与亚种间杂种优势利用相结合， 并辅之以分子育种手段的综合技术路线。袁隆平率领科研团队分别于 2000 年、2004 年、2012 年、2014 年实现了中国超级稻第一期亩产 700 千克、第二期亩产 800 千克、第三期亩产

　　900 千克、第四期亩产 1000 千克的育种目标。中国超级稻研究的成功，用事实有力地回答了美国经济学家布朗提出的“未来谁来养活中国”的质疑。

超级杂交稻研究进展示意图

　　为进一步挖掘水稻产量潜力，2012 年袁隆平提出了超级杂交稻株型育种新模式，育成的超级杂交稻“超优千号”于2015 — 2016 年突破 16 吨/ 公顷，2017 年突破 17 吨/ 公顷，突破了国际水稻界公认的热带地区水稻单产极限（15.9 吨/ 公顷）， 中国的超级稻研究持续领跑世界。

　　半个世纪的追求

　　早在 19 世纪中期，达尔文就曾指出：两个遗传基础不同的植物或动物进行杂交，杂交后代所表现出来的各种性状均优于杂交双亲，这种现象称为“杂交优势”。那么作为人类食物主要来源之一，特别是在人类粮食作物中占绝对比重的水稻，能否通过杂交利用这一优势呢？在经典遗传学看来， 水稻是自花授粉植物，“自花授粉作物自交不衰退，因而杂交无优势”。但中国一位年轻学者的发现改变了人们的这一传统看法：1960 年，袁隆平在大田里观察到了一株“鹤立鸡群”的特殊水稻，比其他水稻生长、发育存在明显的优势。后经自交分离实验证明，它就是天然的“杂交水稻”！这个发现有力地证明了：水稻是有自然杂交的，也就是说水稻中存在雄性不育现象。后来人工杂交试验进一步证明水稻具有杂种优势。这是杂交水稻史上的第一个重大发现。从此，袁隆平就踏上了研究杂交水稻的征程。

安江农校青年教师袁隆平

　　作为自花授粉植物，一朵水稻花中包含雄蕊和雌蕊，如果要使水稻在开花期内杂交成功，最好的办法就是使雄蕊处于不发育或败育状态，这样才有可能使雌蕊在有限时间内接收其他稻株的花粉。由于水稻花器小，人工授粉困难，因此在生产应用中不具有可行性。于是，寻找雄性不育系即雄蕊退化但雌蕊正常的母水稻就成了袁隆平及其科研团队的首要攻关目标。1966 年，袁隆平在《科学通报》上发表论文《水稻的雄性不孕性》，在国内首次论述水稻雄性不育性的问题，提出了水稻杂种优势利用的设想。

　　找到天然具有雄性不育遗传特征的水稻试验材料以后，用什么来与这些试验材料杂交呢？起初，袁隆平与他的科研小组采用了籼稻不育型与籼稻杂交、粳稻不育型与粳稻杂交、籼稻不育型与粳稻杂交，进行了 3000 多次试验，但都没有取得理想的结果。1970 年，袁隆平改用野生稻与栽培稻远缘杂交以产生不育材料进而培育不育系的途径。他的助手李必湖和海南南红农场技术员冯克珊在南红农场收集野生稻的过程中发现了花粉败育的野生稻株（野败），为杂交水稻不育系培育打开了突破口。1972 年，全国育成首批野败型不育系及保持系， 1973 年又筛选出恢复系，至此我国杂交水稻研究的三系配套终于成功实现，标志着我国成为世界上第一个成功利用水稻杂种优势的国家。1976 年三系法杂交水稻在全国推广，亩产达到 500 多千克，比常规水稻增产 20%。1981 年，“籼型杂交水稻”荣获我国第一个国家发明奖特等奖。

1967年袁隆平在试验田介绍雄性不育水稻

杂交水稻早期研究

　　三系法杂交水稻的成功震惊了全世界，被外国媒体誉为“东方魔稻”，袁隆平也赢得了极高的荣誉。1982 年，国际水稻研究所所长及印度前农业部部长斯瓦米纳森博士称赞了袁隆平。1987 年，联合国教科文组织总干事姆博称赞袁隆平取得的成果是继 20 世纪 70 年代国际培育半矮秆水稻之后的“第二次绿色革命”。

　　1986 年，袁隆平在论文《杂交水稻的育种战略》中提出将杂交水稻的育种从选育方法上分为三系法、两系法和一系法三个发展阶段，即育种程序朝着由繁至简且效率越来越高的方向发展；从杂种优势水平的利用上分为品种间、亚种间和远缘杂种优势的利用三个发展阶段，即优势利用朝着越来越强的方向发展。为确保我国粮食安全，1987 年，“两系法杂交水稻技术研究与应用”被科技部列为国家“863 计划”生物领域 101-01-01 专题， 袁隆平院士出任专题组长、责任专家，组织全国协作攻关。

　　1995 年，两系法杂交水稻研究获得成功，比同熟期三系杂交稻增产 5% ～ 10%。两系法杂交水稻是我国独创并拥有完全自主知识产权的重大科技成果，为保障我国以及世界粮食安全提供了新的科技支撑，同时带动和促进了油菜、高粱、棉花、玉米、小麦等作物两系法杂种优势利用的研究与应用，开创了作物杂种优势利用新领域。其研究成功促进了我国水稻科技的进步和发展，进一步彰显了我国杂交水稻技术的研究实力和水平， 确保了我国杂交水稻技术的世界领先地位。

袁隆平杂交水稻创新团队

　　截至 2015 年，全国累计育成两系法杂交水稻组合 600 多个，种植区域遍布全国 16 个省（市、区），累计推广近 7 亿亩，稻谷总产量约 3220 亿千克，总产值超过 7700 亿元。2013 年， “两系法杂交水稻技术研究与应用”荣获国家科学技术进步奖特等奖。

　　我国自 1976 年开始大面积推广应用杂交水稻 40 多年来，全国杂交水稻累计种植面积约 5 亿公顷，累计增产稻谷约 6500 亿千克，为确保我国粮食安全提供了重要保障，也为改革开放的实施和中国经济的腾飞奠定了坚实基础。

　　发展杂交水稻 造福世界人民

　　杂交水稻是我国首创的重大科技成果，为保障中国乃至世界粮食安全发挥了巨大作用。1980 年，杂交水稻技术作为中华人民共和国成立以来的第一项农业技术转让美国，引起了国际社会的广泛关注。20 世纪 90 年代初，联合国粮农组织（FAO） 将推广杂交水稻列为世界产稻国提高粮食产量、解决粮食短缺问题的首选战略措施。

　　“杂交水稻覆盖全球梦”是袁隆平的伟大梦想。几十年来， 他一直致力于“发展杂交水稻、造福世界人民”，多次前往印度、孟加拉、越南、菲律宾、美国等十多个国家指导和传授杂交水稻技术。他的目标是让中国杂交水稻覆盖全球一半的稻田， 增产的粮食每年可以多养活 4 亿～ 5 亿人口。

　　在我国政府的帮助下，全球有近 40 个国家和地区开展杂交水稻研究和试种示范，其中美国、印度、越南、巴基斯坦、孟加拉、印度尼西亚和菲律宾等国家已实现商业化生产，普遍比当地品种增产 20% 以上，有的甚至成倍增产。目前，国外杂交水稻年种植面积约 600 万公顷。

袁隆平向国际友人介绍超级杂交稻

　　在袁隆平的倡导下，“杂交水稻外交”正成为我国农业“走出去”和服务“一带一路”倡议的一项重要内容，正成为我国科学发展、和平崛起、向世界展示大国责任的一个重要标志。

　　展望

　　科技创新永无止境。2016 年 5 月，全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会在北京隆重召开，吹响了把我国建设成为世界科技强国的号角。在国家创新驱动发展战略和供给侧改革大背景下，从产量、品质、抗性、广适性等方面，对杂交水稻科技创新提出了更高的要求。未来几年，杂交水稻主要从以下几个方面继续创新。

　　第三代杂交水稻技术研究第三代杂交水稻是以遗传工程雄性不育系为遗传工具的杂交水稻。

　　目前，袁隆平科研团队利用分子生物技术获得了粳稻及籼稻遗传工程核不育系。该不育系不仅具有三系法不育系育性稳定和两系法不育系配组自由的优点，同时克服了三系不育系配组受局限和两系不育系可能因气候异常导致育性恢复、制种失败以及繁殖产量低的缺点。遗传工程核不育系每个稻穗上结 50% 的有色种子和 50% 的无色种子， 无色的种子是雄性不育的，用于杂交水稻制种，有色种子是可育的，用于繁殖不育系。利用色选机可将两者彻底分开，制种和繁殖都非常简便易行。

第三代杂交水稻

　　第三代杂交水稻技术使得选育具备优质、高产、抗性强和广适特质的超级杂交稻组合的概率大大提高，将为保障国家粮食安全、提升国家粮食生产能力提供新的科技支撑。

　　镉低积累水稻研究 近年来，由稻米镉超标引起的粮食安全问题已成为我国社会关注的热点。农业部稻米质量监督检验中心曾对我国市场的稻米进行安全性抽检，结果发现镉超标率高达 10.3%，详细的数据分析显示：南方稻米的镉污染比北方更严重，如江西、湖南的一些县市，稻米镉超标的问题非常突出。袁隆平科研团队通过基因组编辑技术与水稻杂种优势利用技术的集成创新，在国际上率先建立了培育低镉籼型杂交稻亲本及组合的技术体系，可快速、精准培育出不含任何外源基因的低镉籼型不育系、恢复系及低镉杂交稻组合。经过两年三点高镉大田（总镉含量 0.6 毫克 / 千克以上）鉴定试验，其糙米镉含量稳定在 0.06 毫克 / 千克以下，远低于 0.2 毫克 / 千克的国家标准（国际标准为 0.4 毫克 / 千克），且产量、品质等综合农艺性状较原始品种（系）无显著差异，而相同情况下的对照品种，包括“应急性低镉品种”，稻米镉含量远远高于国家标准。耐盐碱水稻研发耐盐碱水稻俗称“海水稻”，因其可耐受海水的短期浸泡，故可以在海边滩涂等盐碱地正常生长。

耐盐碱水稻

　　耐盐碱水稻相比于普通水稻，具有以下优点：灌溉可以使用半咸水，能够节约淡水资源；盐碱地中微量元素较高，耐盐碱水稻矿物质含量较普通水稻高；由于在盐碱地生长，病虫害少，耐盐碱水稻基本不需要施用农药，是天然的绿色有机食品。耐盐碱水稻的另一个重要意义还在于，它的推广种植有望改良盐碱地，使之逐渐变成良田。全球有 9.5 亿公顷盐碱地，亚洲 3.2 亿公顷，而中国有 1 亿公顷（15 亿亩）盐碱地，其中 2.8 亿亩可开发利用。因此，耐盐碱水稻的研发前景非常广阔。

　　2016 年，袁隆平科研团队与青岛市政府共同成立青岛海水稻研究发展中心，开始耐盐碱水稻的研究。2016 年耐盐碱水稻试验种植亩产突破 500 千克，2017 年在 0.6% 盐度条件下测产最高亩产达到 620.95 千克。

　　2018 年 5 月，袁隆平带领的青岛海水稻研发中心在青岛城阳、黑龙江大庆、陕西南泥湾、新疆喀什和浙江温州五个试验基地同时开展耐盐碱水稻试种试验，为我国大面积盐碱地筛选优势海水稻品种。

　　超级杂交稻 18 吨 / 公顷高产攻关 我国是人口大国，解决好十几亿人口吃饭问题始终是我国政府面临的首要民生问题。近年来，城镇化进程加快、人口持续增长、耕地和淡水资源不断减少等客观因素都在频频挑战国家粮食安全底线。因此，通过科技进步，提高粮食作物单位面积产量，对于保障我国粮食安全，仍然具有十分重要的现实意义。袁隆平多次强调，追求高产更高产是个永恒的主题，要在保证产量的前提下追求优质。

　　在超级杂交稻 2017 年突破 17 吨 / 公顷再次刷新世界水稻单产最高纪录以后，袁隆平及由他带领的科研团队并没有停下继续攀登的脚步。2018 年，超级杂交稻 18 吨 / 公顷攻关在湖南、云南、江西、安徽等 13 个省的 20 个攻关示范点展开，争取到 2021 年，实现超级杂交稻产量 18 吨 / 公顷的目标，向党的一百周岁献礼。

　　（图文 / 国家杂交水稻工程技术研究中心 李承夏）

　　本文摘自《改革开放40年科技成就撷英》，经中国科学技术出版社授权发布