杂交水稻技术的发展

第一代杂交水稻是以核质互作雄性不育系为遗传工具的三系法

第二代杂交水稻是以光温敏雄性不育系为遗传工具的两系法

第三代杂交水稻是以普通核不育系为遗传工具的杂交水稻，即通过遗传转化获得的能够实现大规模繁殖的普通隐性核雄性不育系，在任何地区任何时候都是稳定不育的。

第一代杂交水稻存在的问题

（1）受恢保关系限制，可利用的优良父母本有限，配组不自由。野败保持系频率低于0.1%，恢复系频率低于5%。

（2）不育系间遗传差异小，类型相似，导致杂交F1优势难以突破。

（3）与不育系杂交产生完全不育F1的亲本，不一定是保持系。微效恢复基因难以排除，导致保持系鉴定难，选育难。部分不育系易受高温影响产生自交结实。

（4）恢复基因表现不完全显性，导致杂交种结实率难达到常规品种水平，开花散粉受不良天气影响，结实率不够稳定。

第二代杂交水稻的缺陷

光温敏核雄性不育系育性对环境敏感以及不育起点温度漂变，容易造成光温敏不育系自花授粉结实而降低杂交制种种子纯度。天气变化是大范围的，风险也是大范围的。

光温敏不育系制种的育性敏感期安排在高温季节，这样带来的问题就是敏感期高温天气下异交习性变差，制种产量低。败育越彻底，开花习性越差。

第三代杂交水稻技术的优越性

普通核不育仅由一对隐性基因控制，任何品系都能够转育成为不育系；

任何品系都能够作为普通核不育系的恢复系；

普通核不育系花粉败育彻底，不育性稳定，不受环境影响。

第三代杂交水稻技术不仅兼有三系不育系育性稳定和两系不育系配组自由的优点，同时又克服了三系不育系配组受局限和两系不育系可能“打摆子”和繁殖产量低的缺点，而且制种和繁殖都非常简便易行。

第三代杂交水稻普通核不育系和父本能够不断扩大遗传差异，同时本身可以结合任何优良基因，聚合到各种优良性状，不受任何遗传背景限制。

第三代杂交水稻研究经过

1998-2001年李新奇在美国康奈尔大学研究期间，开始研究利用现代生物技术解决水稻普通核雄性不育应用问题。2003-2006年李新奇在《植物学通报》、《分子植物育种》、《IRRN》、《科技导报》等杂志相继发表8篇关于第三代杂交水稻学术论文，不断探索水稻核雄性不育利用技术。2015年成功创制了普通核不育系Gt1s、繁殖系Gt1S及其第三代杂交水稻，2017年成为第一个通过鉴定的普通核不育系。2019年第三代杂交水稻被评为国家千亿工程-生物育种重大专项重大成果，排名第一。目前已经培育出eat1优良籼稻不育系、粳稻不育系、耐盐不育系和优质不育系及其杂交组合。

中国工程院发布全球十大工程成就

2021全球十大工程成就----近五年在全球范围内完成、实践验证有效的、具有全球影响力的工程科学和技术的重大成果，能够反映某一个或多个领域当前工程科技最高水平。

杂交水稻——杂交水稻主要利用雄性不育系作为遗传工具，培育具有杂种优势的高产、抗病、优质水稻品种。2020年，中国科学家团队培育的第三代杂交水稻，创双季稻亩产1530.76千克的新纪录。杂交水稻的研发成功和大规模推广，是世界作物科学与技术的重大突破，为全球粮食安全提供了重要保障

第三代杂交水稻双季晚稻组合

第三代杂交水稻中稻组合

第三代杂交水稻应用的潜力

农艺性状：易与各种优良性状重组，聚合到各种优良性状。

抗性：引入各种抗性基因，多种抗性或者同类抗性基因聚合。

制种：接近常规种产量水平，种子价格可接近常规种子水平。

品质：可以是最好的米质，并且满足不同需要，比如杂交粳稻。

繁殖产量：常规水稻50%产量水平。不育系稳定达到250公斤/亩。

配合力：亲本的遗传差异越大杂种优势越强，亲本本身性状好容易产生超亲和对照优势，未来的工程不育系能够提高配组自由度和一般配合力、特殊配合力，提高杂种优势水平。

刚起步的第三代杂交水稻育种已经初显锋芒，被认为中长期内可使世界杂交水稻面积提高5倍以上。全国推广第三代杂交水稻1亿亩，可以增产稻谷200亿斤。

第三代杂交水稻苗头组合示范

第三代杂交水稻育种已经选育出了一批具有实用价值的高产优质适应性广的超级杂交水稻中、晚稻组合和耐盐度达到1%以上的耐盐杂交组合，杂种株型优良，分蘖力强，成穗数多，同时表现穗大粒多，茎干粗壮，耐肥抗倒，后期叶青籽黄，不早衰，后3叶功能旺盛，籽粒充实饱满。

第三代杂交水稻杂交组合衡南测产

2021年，在湖南衡南县云集镇示范展示了以第三代杂交水稻三优1号为晚稻的超高产攻关示范，晚稻平均亩产936.1公斤，加上当年7月份测产的早稻亩产667.8公斤，周年亩产1603.9公斤，刷新了2020年周年亩产1530.76公斤的记录。

第三代杂交水稻杂交组合邯郸测产

第三代杂交水稻“三优2号”在位于邯郸永年的河北省硅谷农科院超级杂交稻示范基地测产，在示范基地102亩水稻田，随机抽取了3块地，面积分别为1.014亩、1.01亩和1.006亩，进行人工收割、机器脱粒、实收实打，最终平均亩产达到1326.77公斤。

第三代杂交水稻技术适合培育杂交粳稻

第三代杂交水稻技术能够扩大父母本之间的亲缘关系，增强杂种优势，而能够提高杂交粳稻产量

第三代杂交水稻不育系能够早于父本开花，提高杂交粳稻制种产量

不育系不育性稳定，能够提高杂交粳稻种子纯度

第三代杂交水稻配租自由，可以提高杂交粳稻米质

利用第三代杂交水稻技术培育耐盐碱杂交稻

杂交稻生理代谢旺盛，在逆境条件下，杂交水稻更能显示其优势潜力，抗逆能力更强，产量受逆境的影响相对较小。

普通核不育系与耐盐品种配组筛选耐盐高产组合

将耐盐品种转育为普通核不育系，与高产优良水稻品种配组，筛选耐盐高产杂交稻

耐盐普通核不育系与耐盐品种杂交，提高耐盐能力，获得高产杂交组合

耐盐杂交稻田间水分盐度测量达到1.45%  

第三代杂交水稻

耐盐杂交稻“三优9号”及其不育系田间盐度测量

“三优9号”成熟时，田间水层盐度0.9%，产量329kg/667m2

杂交种分蘖期水层显示盐度1.03%

不育系抽穗期水层显示盐度1.45%

耐盐碱杂交水稻实地测产取得重大进展

2021年4月20号各单位的专家在三亚市崖州区考察和测产

测试组合“叁优9号”本田生长期采用0.6%的盐水灌溉，表现株叶形态优良、结实性好、籽粒充实饱满、后期落色好、生育后期不早衰等特点

折合平均亩产329公斤/亩；

耐盐碱水稻遗传工程雄性核不育系G3-66s、G3-09s和G3-07均表现出雄性不育系稳定、株叶形态优良、分蘖正常和茎秆粗壮等特点；

耐盐碱杂交水稻实地测产取得重大进展

耐盐碱恢复系Gf-16、Gf-17、Gf-18和Gf-23均表现株叶型正常，结实率高、籽粒充实饱满，后期落色好等特点；

耐盐碱杂交组合“叁优16号”、“叁优33号”、

“叁优35号”表现出株型优良、耐肥抗倒、结实性

好穗大粒多、籽粒充实饱满、后期叶青籽黄；

专家组一致认为， 该项目在耐盐水稻新种质

创制及其杂交组合选育中已经取得重大进展，

特别是杂交组合“叁优9号”在盐水灌溉下，能正常生长

发育表现出较强的杂种优势和较高的产量。

杂交海水稻海边试验

广西钦州康熙岭杂交海水稻海水倒灌试验

钦州康熙岭海水倒灌5天

钦州康熙岭杂交海水稻海水倒灌后生长正常

第三代杂交水稻未来技术攻关

（1）聚合杂种优势基因、优良性状基因，培育适合不同生态条件的高配合力，高异交、高抗性、优质普通核不育系，通过改良父母本性状和扩大父母本遗传差异不断提高水稻杂种优势水平。配组适合不同地区种植的超级杂交水稻新组合。

（2）弄清第三代杂交水稻生长发育特性、遗传规律。开展第三代杂交水稻栽培示范推广研究。为第三代杂交水稻推广提供理论基础。

（3）对普通核不育系的开花和异交习性等开展系统研究，弄清开花时间、集中度，开颖率，柱头活力、外露率等性状的遗传规律及高异交规律。