超级杂交水稻

超级杂交水稻，简称超级稻，是“中国超级稻育种”计划的项目成果，分为超级常规稻品种和超级杂交稻组合两大类。从优势水平、品质、耐肥性等方面，超级稻又可分为耐肥型超级稻和广适型超级稻。

1996年，中国农业部立项启动“ 中国超级稻育种 ”计划，由袁隆平院士主持，组织包括袁隆平院士、谢华安院士、陈温福院士等在内的20多个科研团队确定攻关目标，共分四个阶段实施。中国于2000、2004、2011、2014年先后实现了大面积示范亩产700、800、900、1000公斤的四期目标。2015年，袁隆平及其团队正式开展第五期超级稻研究，目标每公顷产16吨。随后，超级杂交水稻最高单产突破每公顷18吨，刷新世界纪录。

随着超级稻项目不断推进，一系列超高产典型实例也不断出现，如中国水稻研究所选育的协优9308 亩产达818.8千克，创浙江省水稻单产最高纪录。2017年，超级稻品种“ 湘两优900 （超优千号）” 河北省百亩片平均亩产1149.02公斤，创造了世界水稻单产的最高纪录。2021年，由袁隆平团队研发的杂交水稻双季测产最终结果为1603.9kg/亩，成功突破亩产1600公斤。截至2023年，“ 中国超级稻育种 ”计划已育成一批经农业农村部确认的超级稻品种(组合)。

20世纪90年代，联合国粮食及农业组织将推广杂交水稻列为解决发展中国家粮食短缺问题的首选战略，袁隆平被聘为首席顾问。截至2016年底，已有100多个国家的相关人员到中国国家杂交水稻工程技术研究中心接受杂交水稻技术培训，杂交水稻在解决世界粮食问题中起到至关重要的作用。

“中国超级稻育种”计划立项后，外界曾指出试验产量与平均产量差距悬殊，关于“超级稻品种”万亩绝收、不环保、增量不增产等质疑也相继出现。袁隆平院士曾回应质疑表示，不否认超级稻存有待解决技术问题，但农业科研和生产不能一蹴而就，呼吁社会理性看待超级稻研究。

2023年10月14日，2023年超级杂交稻单季亩产1200公斤超高产攻关测产验收会在凉山彝族自治州德昌县举行，最终测定3块田平均亩产1251.5公斤，创造了杂交水稻单季亩产的世界新纪录。

研究背景

全球范围内的超级稻研究

20世纪80年代，随着人口持续增长、耕地不断减少，人类生活质量要求急剧上升，世界粮食面临着数量日益短缺、质量要求更严的危机，水稻作为占世界消费人口最多的作物，世界对其在产量和质量上的需求量都明显提高。然而，自20世纪60年代栽培品种 IR8 ，20世纪70年代杂交稀稻南优2号，80年代汕优63 育成以后，水稻生产处于长期的徘徊局面，选育高产、优质、多抗统一的水稻新品种的育种目标进展缓慢。在此背景下，世界范围内关于超级稻的研究相继开展。

1980年，日本制定的水稻超高产育种计划要求在15年内育成比原有品种增产50%的超高产品种，即到1995年要在每公顷原产5.00~6.50t 糙米的基础上提高到7.50~9.75t(折合稻谷约9.38~12.19t)。然而，1981年至1988年间，整个计划共育成5个品种，但大多在抗寒性、品质和结实率方面存在问题。1994年，日本宣布选育超级稻新品种已获成功，由于技术方面缺陷，未能大面积推广。1989年，国际水稻研究所提出培育"超级稻"，后又改称"新株型"育种计划，目标是到2005年育成单产潜力比现有纯系品种高20%~25%的超级稻，即生育期为120d的新株型超级稻，其产量潜力可达12 t/hm²。

1996年，中国农业部立项"中国超级稻"育种计划，由袁隆平院士主持。该计划通过推广应用“中国超级稻研究”育成品种或杂交组合，推动中国水稻平均单产到 2010年达到6.9t/hm²，并为2030年跃上7.5t/hm²做好技术准备，意味着中国超级稻研究除育种目标外，还包括超高产栽培目标。

杂交水稻超高产育种的创新构想

1996年，中国超级稻攻关项目启动后，袁隆平于同年发表了"杂交水稻超高产育种"的指导性论文，袁隆平院士认为，超高产水稻的指标理应随时代、生态地区和种植季别的不同而异，但在育种计划中，则应以单位面积的日产量而不用绝对产量作指标。因为生育期的长短与产量的高低密切相关，对生育期相差悬殊的早熟品种和迟熟品种要求具有相同的或相差很小的绝对产量，显然是不科学的。根据20世纪90年代中国杂交水稻的产量情况、育种水平和突破性进展，袁隆平院士建议在"九五"期间，超高产杂交水稻育种的指标定为：每公顷每日的稻谷产量为100kg，与国际水稻研究所提出的指标相同。

最终，袁隆平以其从事水稻育种近40年所积累的经验和理论知识得出结论：要达到良好的效果，必须把形态改良与杂种优势结合起来，并指出在育种过程中长期存在着"重库轻源"的的弊端。从"培矮64S/E32"这个苗头组合中得到启迪，创造性地提出了杂交水稻超高产育种的技术路线与超高产稻株形态模式，尤其超高产稻株的形态模式，纠正了长期以来"重库轻源"的倾向。这一新构想也得到农业部、科技支部组织的专家给以肯定的论证。

发展历程

1996年，中国农业部立项并启动了“中国超级稻育种计划”，分四个阶段实施：1996-2000 年为第一期，单季稻在同一生态区连续两年两个百亩示范片产量指标达到亩产 700 千克；2001-2005 年为第二期，产量指标是亩产 800 千克；2006-2015 年为第三期，产量指标是亩产900千克；2013-2021年为第四期，产量指标是亩产1000 千克。

1997年，袁隆平提出“形态改良与杂种优势利用相结合”的超高产育种技术路线，助推超级杂交稻育种发展。其中，先锋品种两优培九于2000年实现第1期超级稻育种目标，累计推广超过700万公顷；第2期超级稻育种目标于2004年实现，其代表品种 Y两优1号自2010年以来成为中国年推广面积最大的杂交水稻品种，累计推广400万公顷；2011年， Y两优2号百亩连片均产13.9吨/公顷，实现了第3期超级稻育种目标；2014年，第4期超级稻代表品种 Y两优900 创造百亩连片均产15.4 吨/公顷的高产新纪录，两倍于中国水稻大面积平均产量。

第一期

从高产杂交稻汕优63 到第1期超级杂交稻两优培九，主要技术创新来自于两方面：一是应用了两系法的配组自由，进行广泛测交筛选；二是通过母本培矮64S的粳稻血缘渗透，部分利用了亚种间杂种优势，扩大了库容量和提高了生物学产量。

第二期

从第1期超级杂交水稻两优培九到第2期超级杂交稻 Y两优1号：一是通过母本Y58S引入了热带粳稻血缘，进一步提高了亚种间杂种优势利用水平;二是通过全生育期动态理想株型塑造，显著提高群体光能利用率;三是进一步协调改良“源”、“库”、“流”关系，并显著提高生态适应性。

第三期

从第2期超级杂交稻 Y两优1号到第3期超级杂交稻 Y两优2号，主要技术创新是进一步增“库”、扩“源”、畅“流”：Y两优2号每穗总粒数提升到230粒左右，比Y两优1号增长15%，实现增“库”;通过提升冠层光合面积，提高群体光能利用率实现扩“源”;通过增厚茎壁、缩短基部节间长度，提升维管束物质运输能力和抗倒伏能力，实现畅“流”。

第四期

从第3期超级杂交水稻 Y两优2号到第4期超级杂交稻 Y两优900 ，主要技术创新有：一是大幅度提高了籼粳亚种间杂种优势利用水平;二是突破了超级杂交稻超大穗与高结实率难以协调的技术瓶颈，在高库容和耐肥抗倒的基础上进一步有效增“源”，实现了超级杂交稻超大穗同时又高结实的统一;三是Y两优900具有卓越的节间配置，既改善了冠层受光姿态，又显著增强植株抗倒伏能力，实现了超高产与强抗倒的有机结合。

第五期

2012年，为进一步挖掘水稻产量潜力，袁隆平提出超级杂交稻株型育种新模式，育成的超级杂交稻“ 湘两优900 ”于2015至2016年突破 16 吨/公顷，2017年突破 17 吨/公顷，突破了国际水稻界公认的热带地区水稻单产极限（15.9 吨/ 公顷）。从第4期超级杂交水稻 Y两优900 到第5期“超优千号”，主要是选用高产优质品种，采用绿色轻简栽培技术，进行水稻高效生产。2021年5月9日，“超优千号”超级杂交稻高产攻关测产验收后，最终平均亩产1004.83公斤。

特性特征

形态特征

高冠层：上三叶：长— 增加叶面积；直—两面受光；窄—所占空间小，叶面积系数大；凹—叶片坚挺不披；厚—较高的光合功能，不易早衰。

矮穗层：穗尖离地面60~70cm，高度抗倒。

中大穗：穗重5g左右，每667 平方米有18万~20万穗

习性特性

生态适应性

水稻品种产量高低受遗传特性和栽培环境的共同影响，适宜的生态环境有利于品种高产潜力的发挥。对于超级杂交水稻的栽培更要求适宜的生态环境。

生长发育

由于中国地域宽广，各地气候差异显著，形成了超级杂交水稻多种种植制度，主要包括一年一熟、一年二熟、一年三熟、两年三熟。北方由于低温，降水量少，生长季相对较短，主要种植单季稻；而南方地区则高温而且降水充沛，生长季相对较长，双季稻的分布相对要广，主要分布于北纬30°以南；长江流域以及华南地区的超级杂交稻往往还与其他作物相搭配，形成各种轮作制度。

生理特性

水稻籽粒产量最终决定于光合生产能力和光合产物的运转和分配，超级杂交稻在形态上构建了较大的库和源，即库大源足表现出超高产特点。高产水稻干物质生产的比例顺调，表现为拔节期占成熟期干重的20%-25%，孕穗期约占50%，齐穗期约占70%，比例过高或过低均不利于产量形成。

头季稻有较高的粒叶比、较多的单株干物质积累量（尤其是茎鞘干物质积累量)、较高的茎节可溶性总糖与淀粉含量、较低的丙二醛含量、较高的过氧化物酶及过氧化氢酶活性；净光合速率较高，根系活力强（伤流量大)，叶绿素含量较高等。

育种

选育方法

雄性不育系选育

水稻雄性不育系根据遗传特点，可分为配子体不育系和孢子体不育系，按恢保关系可分为“ 野败 ”型、红莲型和包台型。

遗传分析揭示：普遍采用的"野败"型不育系的育性恢复受两对显性基因控制，三系的基因型是：不育系为S(r 1 r 1 r 2 r 2 )，保持系为F(r 1 r 1 r 2 r 2 )，恢复系为F(r 1 r 1 r 2 r 2 )。

恢复系选育

三系杂交水稻恢复系的选育方法主要有测交筛选、杂交选育和辐射诱变等。早期的杂交水稻恢复系主要以测交筛选为主，80年代后则以杂交选育为主。在常规育种中，杂交选育恢复系是目前效率最高、目的性最强的方法。

组合序选育

“ 杂种优势 ”是指两个遗传性不同的亲本杂交产生的杂种一代，在生长势、生活力、抗逆性、产量、品质等诸方面优于其双亲的现象。将杂种第一代这种超亲现象应用于农业生产，以获取最大的经济效益，称为杂种优势利用。水科的杂种优势强弱有如下的总趋势：籼粳交>籼爪交>粳爪交>籼籼交>粳粳交。依据水稻育种家研究，籼粳杂交水稻库大源足，其产量潜力比现行在生产上应用的品种间杂交稻可高30%以上。

优良品种

参考资料

发展成果

产量成果

2021年10月17日，在湖南衡南县第三代杂交水稻试验示范基地，湖南省农学会组织专家，对袁隆平团队研发的第三代杂交稻晚稻组合“叁优一号”进行测产。中国科学院院士谢华安现场公布结果，加上该基地7月测产的早稻“株两优168”亩产667.8公斤，周年亩产稻谷突破1600公斤，达到1603.9公斤。

推广应用

2000年，中国工程院院士袁隆平及他的研究团队研制的超级杂交稻达到了农业部制定的“中国超级稻”育种的第一期目标——连续两年在同一生态地区的多个百亩片实现亩产 700 千克，这意味着中国超级稻研究取得重大突破性成果。经过多年的努力，袁隆平及其科研团队圆满完成了中国超级稻育种计划，不仅“将中国人的饭碗牢牢端在中国人自己手上”，也为世界人民带来了福音。因在杂交水稻领域的杰出贡献，袁隆平于2001 年荣获我国首届最高科学技术进步奖、2004年荣获世界粮食奖和以色列沃尔夫奖等 20 多项国内外大奖，其科研团队也荣获2017年国家科学技术进步奖创新团队奖。

2016年，“中心” 杂交水稻创新团队在袁隆平院士率领下，按照科技部等部委部署，继续组织跨部门、跨学科、跨领域的超级杂交稻超高产协作攻关，积极开展第三代杂交水稻新技术研究，取得了系列重大进展。在云南省、四川省、陕西省、山东省、江苏省、广东省、海南省等16个省、市、自治区，建立了42个超级杂交稻百亩连片高产攻关示范点，采用南方一季稻超高产攻关、华南双季稻超高产攻关、南方一季加杂草稻超高产攻关、长江中下游平原双季晚稻超高产攻关等模式，实施“良种+良田+良法+ 良态 ”的“四良”配套技术，开展超级杂交稻超高产攻关研究，创造了一个又一个水稻高产奇迹。在同一热带生态稻作区连续两年突破了国际水稻界公认的单产15.9t/公顷的极限；云南省个旧市一季稻“ 湘两优900 ”百亩片平均亩产1088.0公斤，再创世界水稻百亩片单产最高纪录；广东省兴宁市双季稻“ 超优千号 ”百亩片平均亩产双季合计亩产1537.8公斤，创世界双季稻最高产量纪录。