将两个遗传性不同的品种或类型杂交,其杂种第一代往往表现比双亲具有较强的生活力、生长势、抗逆性和丰产性等特点,这种现象就叫杂种优势。玉米是雌雄同株异花的异花授粉作物,其异交率一般在95%以上;高梁虽属异花授粉作物,其异交率也可达50%。如果将父母本相间种植,借助风力或虫媒串粉就能比较容易地获得大量杂交种子。因此,杂交玉米和杂交高梁在上世纪50年代末期首先在生产上推广应用,使其单产得以大幅度提高。但水稻却属自花授粉作物,其花器很小,每朵花中包含有3个雄蕊和1个雌蕊,雄蕊由花药和花丝组成,雌蕊由子房、花柱和呈羽状分叉的柱头组成,开花时花药裂开,其中的花粉会自然地落在羽状的柱头上而自交结实,故其异交率不足5%。因而,要获得杂交种子,就必须用人工去掉母本花器中的花药(这叫人工去雄),而采集父本花器中的花药给其授粉结实。显然,是不可能用此法生产大量杂交种子的,也就不能大面积种植杂交水稻。后来,科学家就发现了雄性不育水稻材料,这种水稻的花,雌蕊正常,而雄蕊发育不正常,表现畸形或干瘦,无授精能力。开花时花的颖壳能张开接受外来花粉落到雌蕊柱头上而正常结实。它这种特性可以在后代稳定出现,人们就把这种水稻品种叫做“不育子”,农民也叫它“母稻”。但它有一个缺点,就是因自身无正常花粉,无法繁殖后代。科学家又专门培育了另一类水稻品种,这就是“保持子”,它是正常的水稻,能自交结实,但外表酷似不育系,同“不育系”杂交,可以使不育系结的种子下一代仍旧不育,长像也几乎没有变化。为使水稻杂种第一代高产,最后还需精心筛选出一个称之为“恢复子”的水稻品种与不育系配对,这个恢复系也是正常的水稻品种,能自交结实,但它同不育系杂交却能恢复不育系正常的自交结实能力,且因它和不育系的性状往往差异较大,杂种第一代内在矛盾大,就具有强大的生活力,表现高产。科学家有了这三件“法宝”,就誉之为“三系配套”,从而可大面积生产并种植杂交水稻了。令人自豪的是,1974年杂交水稻最先在我国开始大面积推广应用并在1980年将该技术转让给美国。据统计,到1991年底,我国杂交水稻种植面积已突破2.6亿亩,占水稻总播种面积的54%。1976~1991年间共累计推广19亿多亩,按每亩比常规水稻品种增产50~70kg计算,增产达1000-1500亿kg,从而为我国粮食生产做出了巨大贡献。作为我国杂交水稻研究的先驱和领导者,著名科学家袁隆平也因此被誉为“中国杂交水稻之父”。
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