北京
本文转自：人民网-科普中国
说到杂交水稻，就绕不开袁隆平先生。袁隆平先生推动了三系配套、杂交水稻的大面积推广应用。1976年以来，杂交水稻在全国累计推广面积约85亿亩，增产稻谷8.5亿吨。每年因种植杂交水稻而增产的粮食，可以多养活约8000万人口，为中国人牢牢掌握自己的饭碗作出了突出贡献。
杂交水稻的核心原理，其实可以用一句话概括：让两个不同水稻亲本“取长补短”，让下一代更优秀。这里就涉及一个重要概念，叫“杂种优势”。
所谓杂种优势，简单说，就是两个不同亲本杂交以后，下一代表现得比父母更健壮、更高产、更抗病。就比如两个团队合作，一个擅长速度，一个擅长耐力，如果两个团队配合得好，整体表现可能比单独一个团队更强。
不过，知道“让两个亲本杂交”还不够。水稻有一个特点：它通常是自花授粉作物，每一粒稻谷都有雌蕊和雄蕊。也就是说，一粒稻谷开花以后，自己雄蕊上的花粉就可以给自己的雌蕊授粉，然后结出种子。这个特点有利于品种稳定，但对“杂种优势”的利用带来了难题：如果想让两个不同品种杂交，母本很容易“自己先给自己授粉了”。
这就好比本来想给水稻安排一场“指定对象的联姻”，希望它接受某个优良父本的花粉，但它却习惯于“自己和自己配对”。那么，怎样才能让母本不自己授粉，而是接受指定父本的花粉呢？三系杂交法，就是为了解决这个制种难题而形成的一套方法。
所谓“三系”，就是三类水稻材料：不育系、保持系和恢复系。听起来专业，其实可以把它们理解成三个分工不同的角色。
一、不育系：专门当“妈妈”的水稻
不育系，也常叫A系，可以理解成“专门当妈妈的水稻”。它的雌蕊是正常的，但是它的雄蕊不能产生正常的花粉（通常称之为“雄性不育”），不能自我受精，发育形成种子。
在这里，“雄性不育”说的是水稻自己的花粉不育，不是米有问题，它只是杂交育种中的一个环节。不育系为什么重要？因为它不能自己授粉，只能接受外来的花粉。这样，育种家就可以比较准确地控制它和哪个父本杂交。简单说，不育系解决的是“让母本不要自己授粉，而是接受指定父本花粉”的问题。
二、保持系：不育系的“后勤保障员”
问题来了：既然不育系自己花粉不正常，那它怎么一代代保存下来呢？这时候就需要保持系，也就是B系。
保持系可以理解成“不育系的后勤保障员”。它和不育系遗传背景很接近，但能产生正常花粉。用保持系给不育系授粉，得到的后代仍然是不育系。这样，不育系就可以一代一代保存和繁殖下去。所以，保持系的主要作用是在育种和制种过程中帮助不育系繁殖和保存。
三、恢复系：提供优良花粉的“爸爸”
恢复系，也叫R系，可以理解成“当爸爸的水稻”。它能产生正常花粉，而且通常带有育种家想要的优良性状，比如产量高、抗病性强、植株健壮、适应性好等。
在杂交制种时，不育系作为母本，恢复系作为父本。恢复系把花粉传给不育系，不育系结出的种子，就是杂交一代种子，也就是农民常说的杂交稻种子。
为什么叫“恢复系”？因为不育系自己的花粉不正常，但它和恢复系杂交以后，产生的杂交一代水稻可以恢复正常结实能力。也就是说，农民把杂交一代水稻种子播到田里以后，可以正常开花、正常结实、正常收获稻谷。
划重点：杂交稻品种为什么不能连续种植？杂交稻生产的稻谷并不是“不能繁殖”，而是可以种下去长出水稻的。只不过，杂交稻生产的稻谷的基因型是杂合的，再继续留种种下一代时，后代性状会发生分离。简单说，下一代可能高的高、矮的矮，抗病性、产量、成熟期等表现不再整齐一致，杂种优势也可能下降。所以在生产上，农民通常需要购买新的杂交一代种子，而不是自己留种。
四、三系法合起来，是一套分工合作的制种方法
把三系法放在一起看，它其实就是一套分工合作的方法。
第一步，保持系给不育系授粉，帮助不育系繁殖和保存，让“不育系妈妈”能够一代一代保留下来。
第二步，恢复系给不育系授粉，生产杂交一代种子，让不育系接受优良父本的花粉，结出农民真正要种的杂交稻种子。
第三步，农民播种杂交一代种子，田里长出来的水稻能够正常开花结实，且抗性更好、产量更高。
一句话概括：A系当母本，B系帮它保存，R系提供优良花粉，三者配合，才能稳定生产出高产优质的杂交水稻种子。所以，杂交水稻并不神秘，它本质上是一套利用水稻遗传规律和杂种优势的育种与制种方法。（来源：中国农学会）
作者：彭廷 中国农学会科学传播专家/河南农业大学农学院教授
科学审核：王克剑 中国农学会科普工作委员会副主任委员/中国水稻研究所副所长 研究员
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