超級雜交稻研究進展

袁隆平

（國家雜交水稻工程技術研究中心，長沙410125）

0 引言

為滿足21世紀全國人民的糧食需求，農業部于1996年啟動了超級稻育種計劃。該計劃分四期進行，每期的產量目標是：第一期(1996—2000)10.5 t/hm2；第二期(2001—2005)12 t/hm2；第三期(2006—2015)13.5 t/hm2；第四期(2016—2020)15 t/hm2（連續2年在2個6.7 hm2示范田的平均產量）。

通過形態改良和亞種間（秈/粳）雜種優勢利用，超級雜交稻研究取得了良好成績。

至2000年，育成了幾個達到第一期產量目標的超級雜交稻先鋒組合，并于2001年起投入大面積生產。近年來，這些超級雜交稻先鋒組合的種植面積約為100萬hm2，平均產量為8.3 t/hm2。

第二期超級雜交稻育種目標于2004年成功，2014年二期品種的種植面積接近100萬hm2，平均產量約9 t/hm2。

令人振奮的是，2011年超級雜交品種‘Y兩優2號’在兩塊7.2 hm2示范田的平均產量達到了13.9 t/hm2，意味著超級稻育種計劃第三期目標已經實現。

自2012年起，筆者開始努力專注于第四期超級雜交稻的培育，產量目標為15 t/hm2。2013年，新品種‘Y兩優900’在隆回縣6.8 hm2示范田產量達到了14.82 t/hm2，2014年，該品種在溆浦縣6.8 hm2示范田產量達到15.4 t/hm2。至此，第四期超級稻育種取得成功。

基于上述發展，第五期超級雜交稻育種計劃于2015年啟動，產量目標為16 t/hm2。更令人興奮的是，2015—2017年連續3年新品種‘超優千號’在云南個舊6.8 hm2示范田產量達到了16 t/hm2。2016—2017連續兩年在河北永年縣每公頃產量在16 t以上。

1 技術途徑

作物改良的實踐表明，通過植物育種提升作物產量潛力有兩種有效途徑，即形態改良和雜種優勢的利用。然而若僅采取形態改良，提升潛力十分有限，雜種優勢育種若不與形態改良相結合也將無法產生令人滿意的結果。包括諸如基因工程等高科技在內的任何其他育種途徑和手段，都必須結合優良的形態特征和強雜種優勢，否則不會對產量提升帶來實際貢獻。

1.1 形態改良

良好的株型是超高產的基礎。根據筆者的研究，超高產水稻品種有以下形態特征，見圖1。

1.1.1 高冠層 上三葉葉片長、直、窄、V形、厚（圖1）。長而直立的葉片擁有更大的葉面積，兩面都能接受光照，且互相不會遮蓋。因此，能更有效的利用陽光，這樣的冠層內空氣流通也更好。窄葉占用空間相對較小，因此葉面積指數更高。V形使葉片更硬挺，不易下垂。厚葉的光合功能更強且不易衰老。這些形態特征意味著能產生充足的同化物，是超高產的基礎。

1.1.2 矮穗層 成熟期穗頂僅距地面70～80 cm（圖1）。因為植株的重心很低，這種構型使植株能高度抗倒。抗倒伏也是超高產水稻品種的基本特征之一。

1.1.3 中大穗 單穗粒重約為6 g，每平方米約250穗（圖1）。理論上來說，在此情況下，水稻的產量潛力為15 t/hm2。

1.2 提高雜種優勢水平

根據研究結果，水稻的雜種優勢水平有以下的總體趨勢：秈/粳＞秈稻/爪哇稻＞粳稻/爪哇稻＞秈/秈＞粳/粳。秈粳雜交品種庫大源足，其產量潛力比已大面積種植的秈秈交品種高30%。因此，利用秈粳雜種優勢發展超級雜交稻是努力的重點。然而，秈粳雜交存在許多問題，尤其是結實率較低，若要利用其雜種優勢必須先解決這個問題。采用廣親和(WC)基因(S5n)，并用中間型代替典型粳稻品種作為父本，已經選育出了一些雜種優勢強、且結實率正常的亞種間雜交品種。

圖1 超高產水稻的形態特征

目前，收獲指數(HI)已經非常高了（超過0.5）。因此，進一步的提升水稻產量上限應依賴于提高生物量。從形態學的角度來看，提升株高是增加生物量的一項有效且可行的方法。筆者培育超級雜交稻的實踐表明了一個普遍趨勢，即只要HI保持0.5以上且作物抗倒伏，那么植株越高，生物量和糧食產量越高。圖2描述了這個趨勢。

除了提升株高，另一個提高生物量的有效途徑是增大莖稈壁厚度。例如，表1中列出了超級雜交稻新組合‘超優千號’和另一種超級稻組合‘Y兩優900’的一些農藝性狀。

盡管‘超優千號’的株高比‘Y兩優900’低7.2cm，兩者的單莖生物量幾乎相同，這歸功于‘超優千號’的莖比‘Y兩優900’更厚重。這種發展超級雜交稻方法的優勢是雜交品種高度抗倒。然而提升莖粗比提升株高更困難。

圖2 發展超高產雜交水稻的株型趨勢

表1 ‘超優千號’和‘Y兩優900’的農藝性狀對比（長沙，2014年10月）

2 展望

科技的發展是永無止境的。追求農作物高產、高產、更高產是一個永恒的主題。水稻仍有很大的增產潛力，筆者的下一個目標是在兩到三年內使產量達到17 t/hm2。超級雜交稻前景光明，它將為世界糧食安全與和平做出杰出貢獻！