袁隆平是世界雜交水稻之父，由他探索創(chuàng)立的雜交水稻，拯救了無數(shù)忍饑挨餓的人，也為國(guó)人贏得了崇高的榮耀。但是袁氏雜交水稻的基本原理并沒有多少人講得清楚。
我們知道，雜種優(yōu)勢(shì)是生物界普遍存在的現(xiàn)象。所謂雜種優(yōu)勢(shì)，是指遺傳基礎(chǔ)不同的兩個(gè)親本雜交所產(chǎn)生的雜種在某些性狀上優(yōu)于其親本的現(xiàn)象。比如混血兒一般比純色人種聰明。我國(guó)先民早就注意到公馬和母驢交配所產(chǎn)生的雜種騾子，具有優(yōu)于雙親（馬和驢）的強(qiáng)大體力。不同品種間的作物雜交也有雜種優(yōu)勢(shì)。雜交玉米就是人們最早利用雜種優(yōu)勢(shì)的大宗糧食作物。
人們首先在玉米上應(yīng)用雜種優(yōu)勢(shì)，是因?yàn)橛衩资堑湫偷漠惢ㄊ诜圩魑?。它的雄花在植株的頂部，它的雌花在植株的葉腋處，也就是說它的雌雄花是分開的，因此人工授粉雜交特別容易操作。而水稻就不同了，水稻是典型的自花授粉作物，雌雄同花，人工去雄難度大，加上稻田用種量大，用人工去雄雜交的方法生產(chǎn)雜交稻種顯然是不可能的。
如何才能實(shí)現(xiàn)水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用呢？袁隆平最初設(shè)計(jì)的雜交水稻優(yōu)勢(shì)利用的技術(shù)路線，稱為三系雜交水稻，所謂三系配套，就是在雜交稻種子生產(chǎn)體系中，需要不育系、保持系和恢復(fù)系配套。具體思路是這樣的：
首先，要找到天然的雄性不育株，即母禾。接著，要找到一種特殊水稻品種作父本，即保持系，用父本給母禾授粉，使其后代仍然保持雄性不育特征。通過這一過程，繁殖母禾成不育系。然后，選擇另一個(gè)稻種與不育系雜交，使其后代恢復(fù)生育能力，且表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢(shì)，這就是恢復(fù)系。三系配套，便可制種，生產(chǎn)的種子就是雜交稻種。
雜交水稻的雜種優(yōu)勢(shì)強(qiáng)弱，決定于其雙親（不育系母本、恢復(fù)系父本）之間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，優(yōu)勢(shì)越強(qiáng)，親緣關(guān)系越近，優(yōu)勢(shì)越弱，這就和人一樣，近親是不能結(jié)婚的。所以雜交稻育種，為了獲得較強(qiáng)大的雜種優(yōu)勢(shì)，需要選配多個(gè)組合，然后擇優(yōu)錄取，找到最強(qiáng)組合。
雜交水稻的種子，在F1代表現(xiàn)出強(qiáng)大的雜種優(yōu)勢(shì)，但是到了F2代就要出現(xiàn)性狀分離，（符合孟德爾的生物遺傳分離規(guī)律）表現(xiàn)為高的高，矮的矮，早的早，遲的遲，已不適合生產(chǎn)用種，所以農(nóng)民種植雜交水稻后，收獲的水稻是不能自己留種的。
那么袁隆平的兩系雜交稻又是怎么回事呢？
隨著三系雜交稻的推廣應(yīng)用，品種間雜種優(yōu)勢(shì)增產(chǎn)潛已經(jīng)發(fā)揮到了極限，必須開展秈粳亞種間的遠(yuǎn)緣雜交；而且三系法雜交水稻育種工藝比較復(fù)雜，選擇新組合的周期長(zhǎng)、效率低，種子成本高、價(jià)格貴。因此，袁隆平又提出由三系雜交稻向兩系雜交稻升級(jí)的思路，既簡(jiǎn)化育種環(huán)節(jié)，又充分利用秈粳亞種間的遠(yuǎn)緣雜交優(yōu)勢(shì)。
怎樣實(shí)現(xiàn)由三系到兩系的跨越呢？
原來，科學(xué)家在研究水稻不育性過程中，發(fā)現(xiàn)一些水稻不育材料的不育特性會(huì)隨環(huán)境光溫的變化而變化，主要有光敏型和溫敏型兩種基本類型。簡(jiǎn)單地說，光敏型是在長(zhǎng)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?/p>
但也有光溫敏互作型特殊的不育材料，只能在一定的溫度范圍內(nèi)才表現(xiàn)光敏特性，如超過這個(gè)溫度范圍，光的長(zhǎng)短對(duì)育性轉(zhuǎn)換不起作用。這個(gè)溫度叫做臨界低溫?？萍既藛T掌握了這種水稻光溫敏育性轉(zhuǎn)換規(guī)律后，就可以實(shí)現(xiàn)一系兩用，在一定條件下是不育系，可以配制雜交種，條件改變后又成了保持系，繁殖不育種子。這就是兩系雜交水稻。
水稻主要有秈稻和粳稻兩個(gè)亞種，它們之間的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，相互之間存在不親和性，表現(xiàn)為雜交結(jié)實(shí)率極低。后來，科學(xué)家找到了既能夠與秈稻雜交，又能與粳稻雜交的廣親和水稻材料，借助于這種廣親和材料，搭建“橋梁”和“通道”，從而實(shí)現(xiàn)了秈稻與粳稻兩種亞種間的雜交，這種新型的雜交稻具有更加強(qiáng)大的雜種優(yōu)勢(shì)。
袁隆平生前還有一個(gè)心愿，就是要把玉米的C4高光效基因?qū)氲诫s交稻中，育成更高產(chǎn)的新型雜交水稻，這就是他的“禾下乘涼夢(mèng)”。同時(shí)采用現(xiàn)代基因組編輯技術(shù)，來永久固定雜交一代的雜種優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)雜交水稻的無融合生殖，這就是他的“一系法”雜交稻夢(mèng)想。
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