20世紀70年代,我國農(nóng)業(yè)科技界的一項重大發(fā)明—秈型三系雜交水稻,掀開了人類水稻生產(chǎn)史上嶄新的一頁,并使我國成為世界上第一個成功培育雜交水稻并大面積應用于生產(chǎn)的國家。袁隆平院士因在雜交水稻研究上取得的巨大成就1981年榮獲我國第1個特等發(fā)明獎、2000年榮獲我國第1屆國家最高科學技術獎,在國際上被譽為“雜交水稻之父”。自1991年以來,我國雜交水稻種植面積已占全國水稻面積的50%以上,平均每畝增產(chǎn)20%左右,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益,為解決我國的糧食自給難題做出了重大貢獻。
現(xiàn)在中國種植的雜交水稻可分為兩系法雜交稻和三系法雜交稻。三系法雜交稻(三系雜交稻)是我國研究、推廣應用最早的雜交水稻。那么什么是三系雜交稻呢?簡單的說,就是三種具有特殊能力的水稻配合所生產(chǎn)出的具有雜種優(yōu)勢的雜交水稻。
三系就是生產(chǎn)這種三系雜交稻所需要的水稻細胞質(zhì)雄性不育系、水稻細胞質(zhì)雄性不育保持系和水稻細胞質(zhì)雄性不育恢復系。
水稻細胞質(zhì)雄性不育系(簡稱不育系,代號A)是指一種外部形態(tài)和普通水稻相似的特殊水稻。它的雄性器官發(fā)育不正常,花粉不育;并且這種雄性不育現(xiàn)象由細胞質(zhì)基因所控制,自然界存在的大部分水稻中不存在修復這種不育性的核基因,只有少數(shù)水稻存在修復這種不育性的核基因。它的雌性器官發(fā)育正常,能接受正?;ǚ凼芫Y實,是方便大量獲得水稻雜交種的必備遺傳工具。
水稻細胞質(zhì)雄性保持系(簡稱保持系,代號B)是指能夠保持不育系的細胞質(zhì)雄性不育性的一種水稻。它的核基因型與不育系相同,但細胞質(zhì)基因是正??捎?,具有可育花粉,能夠自交結實繁殖。由于保持系的核基因型與不育系一樣,不能夠修復這種由細胞質(zhì)基因所控制的不育性,因此它給不育系授粉產(chǎn)生的雜種也是不育的,用于繁殖不育系,即AхB→A。
水稻細胞質(zhì)雄性不育恢復系(簡稱恢復系,代號R)是指能夠修復細胞質(zhì)雄性不育性的一種水稻。它具有能夠恢復細胞質(zhì)雄性不育性的核基因(恢復基因),與不育系雜交產(chǎn)生的雜種(即雜交稻)正??捎揖哂须s種優(yōu)勢。
雜交水稻是兩個遺傳組成不同的水稻品種(即不育系與恢復系)雜交產(chǎn)生的后代(代號F1),它在產(chǎn)量等重要農(nóng)藝性狀方面優(yōu)于雙親或?qū)φ掌贩N。水稻細胞質(zhì)雄性不育系與細胞質(zhì)雄性不育恢復系雜交,就產(chǎn)生了三系雜交稻,即AхR→F1。
三系法雜交水稻系統(tǒng)可用如下圖示概括: