我省20个项目夺得国家科技大奖　两系法开启杂交水稻新纪元

1月10日，国家科技奖励大会在北京举行，由袁隆平院士领衔攻关的"两系法杂交水稻技术研究与应用"项目获得了科技进步奖特等奖。这是继三系法杂交水稻技术1981年获得国家技术发明奖特等奖后，杂交水稻研究又登上国家科技奖励大会特等奖的领奖台。与此同时，由国家电网湖南省电力公司为首攻克的"电网大范围冰冻灾害预防与治理关键技术及成套装备"项目，获得了科技进步一等奖。这也是我国电网防灾领域获得的首个国家科技进步一等奖。

为此，本报记者采写了2篇特稿，详细解读两项大奖获奖的台前幕后，以飨读者。

本报记者 胡宇芬 通讯员 段爱珍从700公斤、800公斤到900公斤，杂交稻大面积亩产的世界纪录不断在中国诞生。这些水稻品种中的佼佼者，都有一个共同的身份--两系法杂交水稻。

如果说三系法杂交水稻为中国开启了自己养活自己的时代，那么，两系法杂交水稻则为中国开启了更高产、更优质、更高效的杂交水稻新纪元，确保了我国杂交水稻技术的世界领先地位，并推动了世界杂交水稻的快速发展，是对遗传育种学科的巨大贡献。

1月10日，由袁隆平院士领衔攻关的"两系法杂交水稻技术研究与应用"项目获得了国家科技进步奖特等奖。这是继三系法杂交水稻技术1981年获得国家技术发明奖特等奖后，杂交水稻研究第二次登上国家科技奖励大会特等奖的领奖台。

从三系法到两系法，仅一字之别，却带来了杂交水稻技术的伟大飞跃。背后，是全国10多家科研单位、几十位科研人员历经20余年不懈探索的汗水和心血。

三系法遇瓶颈呼唤育种突破三系法是杂交水稻最初培育成功时采用的方法，也是最经典的方法。在上世纪八十年代中期我国实现粮食自足中，三系法杂交水稻立下了汗马功劳。

但是，三系法也是一个复杂的方法。雄性不育系即杂交水稻母本是杂交水稻育种的关键材料，三系法要求必须给她找到两个功能各异的"丈夫".一个确保她生下的杂交宝宝恢复成常规水稻一样雌雄都正常，也就是杂交种子，种在大田里成为高产的杂交水稻，所以叫恢复系。另一个确保她生下的宝宝保持她雄性不育的遗传特征，日后用于制作杂交水稻种子，所以叫保持系。

"这两个丈夫可不容易找，特别是保持系。按照三系法的要求，现有籼稻品种中，只有0.1%可转育成不育系，只有5%可用作恢复系。"获奖项目第三完成人、国家杂交水稻工程技术研究中心邓华凤研究员告诉记者。

由于三系法杂交水稻种子生产程序复杂、配组不自由和稻种资源利用率低，很难协调高产与优质、早熟与高产等问题，杂种优势利用长期徘徊不前。三系法走到了瓶颈之地，杂交水稻的进一步发展寄希望于育种新材料的发现和新技术的运用。

光敏不育系的发现点燃了两系法火种两个重大的发现，改变了历史。

1981年，湖北石明松报道发现粳型光敏核不育水稻 "农垦58S",提出一系两用的思路。即光敏不育系在长日照条件下表现不育，用于生产杂交稻种子，在短日照条件下恢复可育，自交繁殖生产不育系种子，不需要保持系这个"丈夫".

1987年，邓华凤发现并随后育成籼型光敏不育水稻"安农S-1".

光敏不育系就像两栖动物一样功能强大，只不过根据日照条件来决定当下到底表现不育还是可育。由于其生育功能只受细胞核的隐性不育基因控制，所以理论上现有水稻品种中95%都可以转育成不育系或用作恢复系，选到优良组合的几率大大提高。

有了这样的新材料，两系法杂交水稻育种顿时海阔天空。全国出现了研究高潮。

1986年，袁隆平在其论文《杂交水稻育种的战略设想》中提出，将杂交稻的育种从选育方法上分为三系法、两系法和一系法3个发展阶段，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3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，优势利用朝着越来越强的方向发展。

一次异常低温天气让研究走入低谷天有不测风云。

1989年7月，长江中下游地区出现持续数天异常低温，导致已经过鉴定的"光敏不育系"变成了可育，出现了"打摆子"现象，制出的还是常规种子。

这一变故，给了育种家们当头一棒。随后的研究证明，"农垦58S"和"安农S-1"的育性转换都受温度影响，而且，温度起主导作用。光敏不育系于是改名为光温敏不育系。

"自然界温度的变化更为频繁，不像光长变化那么有规律，利用这种易受温度影响的不育系进行繁殖和制种，其繁殖的稳产性和制种的安全性都将受到极大的挑战，生产应用的难度将非常大。科技界和管理部门都对两系法能否应用于生产产生了质疑，很多学者甚至放弃对两系法的研究。两系杂交水稻研究陷入低谷。"邓华凤回忆道。

"看透"光温敏不育系攻关取得大突破在这紧要关头，袁隆平及时提出了选育实用光温敏不育系的新思路，明确指出不育起点温度低是实用光温敏不育系的关键指标。

所谓实用，是指不育系的育性转换特征明显，制种风险低，自身繁殖也可靠。

随后，该研究得到总理基金立项和"863"计划的大力支持，组织全国性协作攻关，解决了系列技术难题，逐渐掀起两系法研究的新高潮。

"经过近20年的协作研究，实现了7个方面的创新与突破，取得了国际独创的具有完全自主知识产权的重大科技成果。"邓华凤告诉记者。

哪个温度是合适的不育起点温度？项目组以低于23.5 ℃为标准，提出了实用光温敏不育系关键技术指标选育理论及选育与鉴定技术。应用该技术，全国育成了170个不育系通过审定和应用于生产。

温度是如何影响不育系？项目组探明了温敏感时期和敏感部位，为种子生产提供了理论依据。

光温敏不育系繁殖几代后，出现了不育起点温度升高如何办？项目组阐明了这种遗传漂变的机理，创新了光温敏不育系核心种子和原种生产程序，有效防止了不育系育性起点温度的漂变，保证了制种的安全性。

两系法制种虽然少了保持系这个"丈夫",但对制种的时间和地点要求很高，稍不满意就"赌气"变成常规种子。项目组建立了两系杂交稻的制种气象分析决策系统，建立了两系法高产制种技术体系和规范，制种平均亩产高达210.6公斤，比三系法提高16.5%.

对光温敏不育系来说，适宜繁殖的温度范围很窄。项目组研创了低纬度海南冬繁、常温加冷水灌溉夏秋两季繁殖、高海拔自然低温夏繁等技术体系，繁殖平均亩产386.5公斤，比三系法增产153.4%,成本减少50%.

袁隆平提出形态改良、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。项目组据此设计出高冠层、矮穗层、中大穗，上三叶长、直、窄、凹、厚的超级杂交稻理想株型模式，先后实现了我国超级稻育种计划前三期目标。这些超级杂交稻新组合不仅超高产，而且米质优，抗2种或2种以上主要病虫害。

两系法成全球杂交稻发展方向由于在制种和产量、质量方面的明显优势，两系杂交稻尽管研究起步晚、历时长，推广速度却后来居上。

2005年至2012年推广面积最大的杂交稻组合中，两系杂交稻连续8年蝉联第一。近3年，全国推广面积前3名均为两系杂交稻。目前，两系杂交稻推广区域遍布全国16个省（市、区）。安徽、湖南等省的两系杂交稻种植面积超过了三系杂交稻。

截至2012年，项目组培育的两系杂交水稻已累计种植4.99亿亩，总产2358.2亿公斤，增产稻谷110.99亿公斤；总产值5777.59亿元，增收271.93亿元。

67个国家先后派专家来我国培训学习，希望引进两系法杂交水稻技术。在美国，两系杂交水稻年推广面积占水稻总面积的3成，平均增产20%以上。2012年9月，第6届国际杂交水稻学术研讨会把两系法杂交水稻的应用定为全球杂交水稻发展方向。

有意思的是，两系法杂交水稻研究还带来了一个额外收获。借鉴其理论和经验，两系油菜、高粱、小麦等相继研究成功，纷纷开启新时代。