雜交水稻
雜交水稻，是指父系、母系為不同品種的水稻，雜交水稻種的大量生產利用到某些水稻品種的雄性不育特性。雜交水稻是一種常規技術，是把兩個遺傳性不同，但是優良性狀，特性能夠互補的（品種）雜交，利用雜交優勢在子代中獲得親代的特性。比如說，有一個穗子很大，但是籽粒很小但很多，另外一個品種，籽粒很大，這樣雜交起來，這個雜種就有優勢：又多又大。
歷史
[編輯]1917年日本學者發現了野生水稻雄性不育。美國農學家瓊斯於1926年提出水稻具有雜種優勢理論[1]。第二次世界大戰後，世界各國科學家進行了長期的努力，提出了多種基於雄性不育來實現大規模水稻雜交技術路線，著名的有歐內斯特·羅伯特·希爾斯的「三系法」技術路線設計、愛德華生（Edwardson,J.R.,1956）的「二系法」以及日本科學家新城長有的「三系法」育種方案。亨利·畢徹於1964年在國際稻米研究所（IRRI）使用台灣低腳烏尖（DGWG）水稻和印度尼西亞Peta水稻雜交，培育了新品種IR8，他因此獲得1996年的世界糧食獎。1968年，新城長有經過多年努力提出了一系列諸如趕粉等等雜交水稻育種新方法，首次成功實現了基於「三系法」配套育種。但是無論是亨利·畢徹還是新城長友，其方案都無法進行大規模的推廣，使得水稻雜交停留在實驗室階段，未能完成雜交水稻的產業化[2]，少量雜交種僅僅用於進一步育種，成為一種新的純種水稻種。
1958年大躍進中，中國就有農技人員與農民相結合，普遍開展了各種糧食作物的雜交育種試驗。包括雜交玉米、雜交高粱，以及小麥、秈稻、粳稻、黑麥、大麥等雌雄同蕊、自花授粉的雜交試驗[3]。例如，中國農業科學院首任院長丁穎主持的雜交育種科研通過人工授粉手段；有的用化學去雄；雲南發現溫敏不育；湖北發現光敏不育；運用花粉單倍體育種等等。並得到共識：雜交水稻不增產是由於親緣太近[4]。
中國湖南的農學家袁隆平在栽培稻中研究雄性水稻不育並取得成果，其論文以《水稻的雄性不孕性》，發表在中國科學院《科學通報》第17卷第4期（1966年2月28日）[5][6]。論文發表後，受到國家科委重視。1967年，由袁隆平、尹華奇、李必湖三人組成「水稻雄性不育科研小組」正式成立，全力尋找不育系[7]。1970年，首先在湖南省隨後推廣到全國稻作區開展了由農技人員與農民社員相結合尋找不育系的群眾運動[8]。1970年11月23日上午，袁隆平的科研助手李必湖與海南島南紅農場技術員馮克珊在離農場不遠的一片沼澤地里約0.3畝野生稻中成功地尋找到了一株野生的雄性不育株，並立即電話通知了在北京查資料的袁隆平，經研究鑑定後命名為「野敗」，並被全國雜交水稻大協作組選中，全國動員培育以實現「三系」配套。1972年冬，江西省萍鄉農業局的顏龍安採取遮光處理，首先從「野敗」種子成功抽穗育成了「二九矮1號」[9]不育系及同型保持系，並向全國提供不育系種子。全國水稻科研協作全力攻關「恢復系」，從國內與東南亞、非洲、歐洲等地的1000多個品種里篩選出100多個有恢復能力的品種，直到1973年廣西農學院教師張先程在東南亞的水稻品種中找到第一個結實率在90%以上的強恢復系IR24。至此，秈型雜交水稻「三系」配套成功，突破了雜交水稻育種技術，完成了雜交水稻研究工作的最後一步，選配出強優勢組合。1976年在洞庭湖區大力推廣第一個得到大面積應用的雜交水稻品種——「南優2」。「全國秈型雜交水稻科研協作組」1981年榮獲中國第一個國家發明特等獎，獲獎人排名為：袁隆平、顏龍安、張先程、李必湖等[10][11]。
與此同時，福建謝華安等培育了「汕優63」解決了第一代大面積推廣的雜交稻不抗病（稻瘟病）問題，1986年成為全國雜交稻播種面積第一，並在此後16年連續穩居首位。四川省周開達等培育的岡型（原始品種出自非洲岡比亞）、D型雜交稻，在長江中上游及雲貴川廣泛種植，約佔全國水稻種植面積的三分之一。遼寧楊守仁等培育北方粳稻超級稻。
國際稻米研究所（IRRI）也建立了雜交水稻研究部門，培育了許多適合東南亞潮濕炎熱氣候的雜交水稻種。[12]亞洲各國、美國孟山都、RiceTec也有開發自己的雜交水稻。
產量
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雜交水稻單位產量比普通水稻一般要高20%，但需要每年購買新種子，到2014年，中國雜交稻約1550萬公頃，佔中國稻穀種植面積的52%；印度約250萬公頃，佔6%；越南、印度尼西亞、孟加拉國各自約60萬-70萬公頃，菲律賓、巴基斯坦各自約20萬公頃，緬甸10萬公頃。[13] 截止2016年，雜交水稻在中國已經累計佔地80億畝，生產6000億公斤稻穀，並推廣到東南亞、南亞、南美、北美的40多個國家和地區[14]:3740，在美國的種植面積也超過51%[14]:3745。然而，隨着常規稻產量的提升，由於雜交水稻口感較常規稻差，種子價格高，雜交水稻的全中國播種面積在2019年跌至45%[15]:7。
耐鹽鹼雜交水稻
[編輯]耐鹽鹼雜交水稻，俗稱「海水稻」。1986年，廣東農業科學家陳日勝發現了一種可抵抗海水鹽鹼性的野生水稻，開始長期培育。海水稻天然抗蟲、不需化肥，但收割困難、不抗倒伏。1987年至2015年，陳日勝一直獨自進行「海稻」育種工作。陳日勝最早的育種基地是遂溪縣虎頭坡育種試驗田。1987年在海邊培育，僅普選稻種便用5年：1987年種植400株，選擇出51株優良單株；1988年種植51個株系，入選15個株系，選擇80株株高、熟期一致的單株。1991年，最終定型品系是「海稻86」。2014年11月收割最近一季稻穀時，陳日勝已經將海水稻從畝產100斤提高到300斤[16]。2014年末，陳日勝因「發現」、培育海水稻而獲得媒體大量報道。2015年陳日勝將「海稻86」的種子送到黑龍江省、吉林省、遼寧省、內蒙古自治區、河北省、河南省、山東省等全國16個省、自治區進行試驗種植[17]。
陳日勝的海水稻得到了袁隆平關注。2014年10月18日，國家雜交水稻中心副主任馬國輝受袁隆平委派，到湛江海水稻發源地考察並申請海水稻項目國家立項[17]。2017年5月7日，由青島市人民政府、青島市李滄區人民政府和袁隆平院士、國家雜交水稻工程技術研究中心共建的青島海水稻研究發展中心揭牌，袁隆平任中心主任，該中心總部位於青島市李滄區國際院士港，海水稻研發實驗基地位於李滄區白泥地公園[18]。袁隆平在2017東亞海洋合作平台黃島論壇上發表《海洋科技與糧食安全》主題演講，稱將在3至5年內選育出在鹽分濃度3-8‰海水灌溉種植條件下，產量300公斤/畝以上的耐鹽鹼水稻新品種，他還表示全球有鹽鹼地9.5億公頃，其中亞洲3.2億公頃佔全球的1/3以上，中國有鹽鹼地1億公頃，其中2.8億畝可開發利用，其中2億畝具備種植水稻潛力，如果試種和推廣成功以後，按每畝產值200至300公斤計，可增產500億公斤糧食，多養活約2億人。2017年9月28日，由袁隆平掛帥的「海水稻」項目在青島海水稻研究發展中心的試驗基地以及金口鎮海水稻稻作改良國家示範基地進行實地測產[16]。2018年，海南南繁基地從上千份海水稻材料中選出176份優良品種，全國大範圍試種。[19]
進展
[編輯]2019年10月21日至22日，第三代雜交水稻首次試驗在湖南省衡陽市衡南縣青竹村進行。畝產1046.3公斤（每公頃約15噸）[20]。該第三代雜交水稻技術是以基因工程不育雄性係為遺傳工具，理論上可以讓所有水稻找到「另一半」 適合它們並產生優秀的後代。
參見
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ Jenkin W. Jones, 1926. Hybrid vigor in rice. J. Am. Soc. Agron. 18, 423–428.
- ^ 盛文林主編. 人类在生物学上的发现. 北京：北京工業大學出版社. 2011.11: 215. ISBN 978-7-5639-2880-4.
- ^ 譚世珍著. 湘西人. 中國文聯出版公司. 1987.07: 11.
- ^ 王海泉著. 文明巅峰的竞争 科技发展. 北京：中國物資出版社. 1998.10: 79. ISBN 7-5047-1555-7.
- ^ 郭久麟. 袁隆平传. 重慶：西南師範大學出版社. 2016.04: 278. ISBN 9787562178873.
- ^ 袁隆平，《水稻的雄性不孕性》，1966，「水稻具有雜種優勢現象，尤以秈粳雜種更為突出，但因人工雜交制種困難，到現在為止未能利用。顯然，要想利用水稻的雜種優勢，首先必須解決大量生產雜種的制種技術，從晚近作物雜種優勢育種的研究趨勢和實際成果來看，解決這個問題的有效途徑，首推利用雄性不孕性。為了獲得水稻的雄性不孕材料，我們最近兩年在水稻大田裏進行了逐穗檢查工作，觀察到一些雄性不孕植株，現將初步觀察結果，報導如下」
- ^ 方志輝，瞿建波著. 稻可道. 長沙：中南大學出版社. 2015.05: 322. ISBN 978-7-5487-1449-1.
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- ^ 「二九矮」是始於1956年廣東省培育出水稻矮種化之後的一個品種。
- ^ 董兆祥，彭小華主編. 中国改革开放20年纪事. 上海：上海人民出版社. 1998.12: 162. ISBN 7-208-03047-2.
- ^ 李雄藩主編；王永平等編寫. 新中国第一志. 鄭州：河南人民出版社. 1986.06: 189.
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- ^ 17.0 17.1 荒滩变良田！海水稻多养活2亿人!. 搜狐. 2016-10-20. （原始內容存檔於2021-01-12）.
- ^ 青岛建立海水稻研发中心. 多彩貴州網. 2017-05-10. （原始內容存檔於2017-09-29）.
- ^ 我国今年首次大范围试种海水稻 数亿亩盐碱地有望成粮仓. 新華社. 2018-04-08 [2018-04-08]. （原始內容存檔於2018-04-08）.
- ^ 第三代杂交水稻首次公开测产 (PDF). 新華社. 2019-10-23 [2019-10-23]. （原始內容存檔 (PDF)於2024-02-01）.
