谁能解释一下杂交水稻的原理？
杂种优势是生物学中的普遍现象，利用杂种优势提高作物产量和品质是现代农业科学的主要成就之一。
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种族发生
袁隆平1971 2月调入湖南省农科院，专门从事杂交水稻研究。为了加强和协调杂交水稻的科研工作，1984年6月成立了国家杂交水稻专门研究机构湖南杂交水稻研究中心，随后成立了国家杂交水稻工程技术研究中心，袁隆平任中心主任。1995当选中国工程院院士。被誉为杂交水稻之父。
从65438到0960，袁隆平从一些期刊上了解到，杂交高粱、杂交玉米、无籽西瓜已经在国内外生产中广泛应用。这让袁隆平意识到，遗传学家孟德尔、摩尔根及其追随者提出的基因分离、自由组合、链交换定律对作物育种具有重要意义。于是，袁隆平跳出了无性杂交理论的圈子，开始了水稻有性杂交实验。
1960年7月，他在早稻常规品种试验田里发现了一株独特的水稻植株。第二年春天，他把这种突变体的种子播进了试验田，结果证明，去年脱颖而出的这株水稻是不折不扣的“天然杂交水稻”。他认为:既然自然界中客观存在着“天然杂交水稻”，只要我们能探索其规律和奥秘，就一定能按照我们的要求培育出人工杂交水稻，从而利用其杂交优势，提高水稻产量。这样，袁隆平从实践和推理上突破了水稻是无杂种优势的自花授粉植物的传统观念。于是，袁隆平马上把精力转向培育人工杂交水稻这一新课题。
在1964到1965的水稻花期，他和助手们每天站在烈日下，踩着泥土，低头，终于在稻田里找到了6株天然雄性不育株。经过两年的观察和实验，他对水稻雄性不育材料有了丰富的认识。基于积累的科学数据，他写了一篇论文《水稻雄性不育》，发表在《科学通报》上。这是国内第一次讨论饭男。
关于不育性的论文不仅详细描述了水稻雄性不育株的特征，还将当时发现的材料分为无花粉、花粉败育和部分雄性不育三种类型。从1964发现“天然雄性不育株”开始，袁隆平和他的助手们用了6年时间，与1000多个品种进行了3000多次杂交组合，但仍然没有培育出不育株率和不育度达到100%的不育系。袁隆平总结6年来的经验教训，根据自己观察到的不育现象，认识到有必要跳出栽培稻的小圈子，重新选择亲本材料，提出了“用栽培稻杂交远缘野生稻”的新思路。在这一思路的指导下，袁隆平带领助手李碧湖于6月23日在海南岛普通野生稻群落中发现了雄性不育株1970+065438+并与方矮、静音66等品种进行了试验，发现其具有保持野生不育株的能力，为培育水稻不育系及后续的“三系”打开了突破口。
是把“野败”这一珍贵资料封存起来，关起门来研究，还是动员更多的科技人员协同攻关？在这个重要的原则问题上，袁隆平毫不含糊、毫无保留地及时向全国育种专家和技术人员通报了自己的最新发现，并慷慨解囊，将历尽艰辛才发现的“野败”分发给有关单位研究，配合攻克“三线”支援关。
从65438到0972，农业部把杂交水稻列为国家重点科研项目，形成了全国协作攻关网络。1973在突破“不育系”和“保持系”的基础上，广大科技人员选择了1000多个品种进行测交筛选，发现了1000多个具有恢复能力的品种。张显成、袁隆平等人率先发现了一批以IR24为代表的恢复系，优势强，花粉量大，恢复度达90%以上。
1973 10袁隆平发表了一篇题为《利用野生败育选育三系的进展》的论文，正式宣告了我国籼型杂交水稻“三系”配套的成功。这是中国水稻育种的重大突破。接着，他和同事们先后攻克了“杂种优势障碍”和“制种障碍”，为水稻杂种优势的利用铺平了道路。
其实袁隆平就有这个顾虑。早在1986，他的论文《杂交水稻育种策略》中就提出杂交水稻的育种方法分为三个阶段:三系法、两系法、一系法，即育种程序由复杂向简单发展，效率越来越高；从杂种优势利用水平来看，可分为品种间杂种优势利用、亚种间杂种优势利用和远缘杂种优势利用三个发展阶段，即杂种优势利用正朝着越来越强的方向发展。按照这种思路，每一次杂交水稻进入一个新阶段，都是一次新的突破，都会推动水稻产量更上一层楼。1995年8月，袁隆平郑重宣布，历时9年，我国两系杂交水稻研究取得突破，可在生产上大面积推广。正如袁隆平的育种策略所设想的那样，两系杂交稻确实表现出了更好的增产效果，普遍比同期的三系杂交稻每公顷增产750-1500公斤，米质有了很大的提高。截至目前，在生产示范中，全国已种植两系杂交水稻18万亩以上。目前，国家“863”计划已将培矮系列组合作为两系杂交水稻的先锋组合，并在全国加大推广力度。
1998年8月，袁隆平向新的制高点发起进攻。他向朱总理提出了培育超级杂交水稻的研究课题。朱总理闻讯后非常高兴，当即拨款10万元予以支持。袁隆平受到了极大的鼓舞。在海南三亚农场基地，袁隆平带领来自全国十多个省区的合作科研单位团队，日夜奋战，攻克了两系杂交水稻的难关。经过近一年的努力，超级杂交稻小面积试种成功，亩产800公斤，并在西南农业大学等地引种成功。目前，超级杂交稻正走向大规模试种和推广。
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相关术语
雄性不育系:是一种雄性退化(主要是花粉退化)但雌蕊正常的雌性水稻。因为花粉无法生活，无法自行授粉结实，只能靠外来花粉受精结实。因此，借助这种母稻作为遗传工具，通过人工授粉可以产生大量的杂交种子。
保持系:是正常的水稻品种，它的特殊作用是它的花粉给不育系后，产生的后代仍然是雄性不育的。因此，在保持系的帮助下，不育系可以代代繁殖。
恢复系:是正常的水稻品种。它的特殊作用是其花粉产生的杂交雄性恢复正常，可以自育。如果杂种有优势，可以用于生产。
三系杂交稻:指雄性不育系、保持系、恢复系的三系选育。不育系为大量生产杂交种子提供了可能。用保持系繁殖不育系，用恢复系给不育系授粉，生产雄性恢复有优势的杂交水稻。
两系杂交稻:一种命名为光温敏不育系的水稻，其育性转换与日照长短和温度密切相关，在长期高温条件下表现雄性不育；在短日平均气温条件下，男性生育能力恢复。利用光温敏不育系育成的杂交稻，在夏季长日照条件下，可与恢复系配合制种，在海南秋季或春季可自行繁殖，不再需要利用保持系繁殖不育系，因此光温敏不育系配制的杂交稻称为两系杂交稻。
超级杂交水稻:超高产水稻育种是近20年来许多国家和研究机构的重点项目。日本在1981率先发展超高产水稻育种，计划在15年水稻增产50%。1989年，国际水稻研究所启动了“超级稻”育种计划，要求在2000年培育出比当时最高品种产量高20%-25%的超级稻。但是他们的计划至今没有实现。中国农业部于1996年启动了中国超级稻育种计划，其中杂交水稻一季产量指标为第一期(1996-2000)亩产700公斤，第二期(2001-2005)亩产800公斤。
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超级杂交稻育种技术路线
(1)两系、三系同步发展，形态改良与亚种间杂种优势利用相结合。
(2)面向长江中下游地区，构建“冠层高、穗层短、重心低、库大而均匀、抗倒伏高”的优良株型杂交稻组合；针对西南单季稻区，选择亚种间重穗型杂交水稻组合。
(3)利用籼粳杂种优势选育亲本，利用亚种间杂种优势。
(4)借助生物技术，利用远缘有益基因。
(5)根据超级杂交稻的特点，建立了超高产栽培技术。
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一种杂交水稻施肥方法
根据有机肥基础施用量的测定，杂交水稻需肥总量中50%-60%的氮和70%的磷、钾来自土壤。施肥不足会消耗土壤中过多的养分，降低肥力。增施有机肥是提高肥力的重要途径。因此，在杂交水稻生产中，有机肥的施用量应占总施肥量的40%。
分蘖肥可在插秧后5天施于早稻，插秧后3天施于晚稻。分蘖肥应分期施入，第一次每亩施尿素6-7.5公斤，每隔7天左右，根据苗情，对长势较差的田地每亩施尿素4公斤；有机肥少、缺钾的地，每亩施钾肥5-7.5公斤。
根据施用时间的不同，穗肥可分为促花肥和保花肥。前期施肥适宜，苗情良好的地方，一般以保花增粒为主，只施保花肥，每亩施尿素2.5公斤左右。如果前期施肥不足，群体苗数少，个体长势差，既要施促花肥，又要施护花肥，每次每亩施尿素5公斤。杂交水稻对钾肥需求量大，太阳复水后应配合追施氮肥，追施钾肥每亩2.5公斤左右。
用颗粒肥抽穗前看苗色太浅的田，每亩施尿素22.5公斤；齐穗后过早落黄的地，每亩施尿素2.5-3公斤；正常生长的田块，每亩要喷50斤水，喷5-7.5斤尿素。由于杂交水稻生育后期对磷钾的需求量很大，每亩需用150-200克磷酸二氢钾，在抽穗前4-6天或齐穗后2-3天喷50公斤水。
如果你想获得种子用于生产，你不能使用杂交后代留下的种子，尤其是水稻。看得出来你有一些生物学和遗传学的知识。要知道，杂种是育种家经过长时间与不同亲本杂交，最终选出的优势最强的组合。通常基因之间存在互补效应，如与抗病但品质差的亲本和优质但不抗病、产量低的亲本杂交，可能产生抗病、高产、优质的杂交种。杂交中自交后，基因会分离重组，这样不同的基因可能会先组合在一起，可能会出现病害，产量低，类型次等，这肯定不是你想要的。为什么水稻特别不能用杂交种的后代作为生产种子？目前，水稻杂交多采用雄性不育系作为母本。由于核基因和细胞质基因的相互作用，杂种是可育的。但自交后可能会分离出不育株，这部分水稻植株不能结实，产量当然受到影响。这当然不是你需要的。
当然，如果你想培育自己的品种，可以从杂交种中分离出优良的材料。事实上，许多育种家已经从优良杂种的后代中选择了他们所需要的材料。就像你说的，你不仅可以分离它的双亲，还可以获得超越其双亲的优秀材料。但这需要时间、耐心、经验和一点运气。
你说比袁隆平在田里东张西望强，这是不对的。袁不是“四处寻找”，而是寻找自己需要的自然变异(通常变异的频率只有几十万分之一)。这种变异可能是前所未有的新类型，可以带来革命性的变化，而不是从通常的材料中分离出来。事实上，好事多磨和他很幸运地发现了它并充分利用了它，从而使中国的杂交水稻研究能够处于世界领先地位。
你说:“从你买的种子里研究杂交水稻的秘密，难度很大，但还是有一些信息的。”没错。理论上可以从买的种子中解开杂交的秘密。但这需要很长时间，因为要五代以后才能得到稳定的纯合子。这个纯合子能否作为亲本材料，还需要育种者的经验和眼光。所以从这个角度来说，育种不仅是一门技术，更是一门艺术。
这么说吧，杂交种子长出的水稻不好制种，因为性状不稳定。起初，亲本的性状可能符合种植要求，但后代的形态分离后，就会产生劣质种子，因为性状是由基因型和表现决定的。通过杂交，我们把纯的、最优的性状聚集在一起，但要用于农业生产，就要经过多代的自我筛选，取出杂合子，保持性状稳定。
Ps:(袁隆平当时在实地四下张望)，这是科学严谨的悲哀！
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水稻超高产株型模型
株高:100厘米
茎高:75厘米
分蘖能力:中等。
植物类型:适度紧凑
上三叶:长、直、窄、凹、厚。
穗型:下垂
穗数:270万/公顷
单耳重量:5克左右
收获指数:0.55
日产量:100公斤/公顷
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亚种间杂种优势的利用
水稻有两个亚种:籼稻和粳稻。理论上，亚种间杂交稻产量可提高30%以上。
目前，亚种间杂种优势利用的主要问题已基本解决。新育成的亚种间超级杂交稻穗大粒多，品质好，在生产试验示范中比现有杂交稻增产20%以上。
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袁隆平——世界杂交水稻之父
中国农民说，吃饭要看“两个层次”，邓小平(责任制)和袁隆平(杂交水稻)。按照西方世界的说法，杂交水稻是“东方魔稻”，它的另一个称谓是“中国魔稻”。他的成就不仅在很大程度上解决了中国的吃饭问题，而且被认为是下世纪解决世界饥饿问题的法宝。在国际上，杂交水稻甚至被视为中国继四大发明之后的第五大发明，被称为“第二次绿色革命”。
袁隆平，1930年9月7日出生，中国工程院院士。现任国家杂交水稻工作技术中心、湖南省杂交水稻研究中心主任，湖南省政协副主席。中国，杂交水稻研究的创始人，是世界上第一个成功利用水稻杂种优势的人。袁隆平长期从事杂交水稻育种理论研究和制种技术实践。1964年首次提出培育“不育系、保持系、恢复系”利用水稻杂种优势的思想，并进行了科学试验。1970年，他和助手李碧湖、冯克善在海南发现了一种雄性不育野生稻，成为突破“三系”配套的关键。1972年育成我国第一个水稻雄性不育系“二九南1号A”和相应的保持系“二九南1号B”，次年育成第一个强优组合“南优2号”，并研究了一整套制种技术。1986提出了杂交水稻育种分为“三系法利用品种间杂种优势、两系法利用亚种间杂种优势、一系法利用远缘杂种优势”的战略设想。被同行誉为“杂交水稻之父”。
先后获得联合国知识产权组织杰出发明家金奖、联合国教科文组织科学奖、英国让-克洛德基金会让-克洛德奖、美国范斯特基金会拯救世界饥饿奖、联合国粮农组织粮食安全奖、日本日经亚洲奖、作物杂种优势利用先驱科学家奖、日本岳光国际水稻奖。
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饥饿的启示
65438年至0960年，中国发生了全国范围的饥荒，袁隆平和他的学生也受到饥饿的威胁。
有一次，他带着40多名农校学生到千阳县喜洲公社修建大队参加生产劳动。有一天，地主总是冒雨扛着一车米回来。他告诉袁隆平，这是他从另一个村子买来的大米。
“为什么要换稻种？”袁隆平问。
“那里是高坡开阔地，粮食饱满，产量高。施肥不如勤种。”老向说:“去年我们用了从那里买来的稻种，地里产量提高了。今年国家卖回来的粮，我们都没吃。”
面对饥荒，村民没有坐等国家救济，而是主动想办法增产。袁隆平很感动。
这件事给他很大启发:改良品种，增加产量，对克服饥饿意义重大。他想，除了教好课，还应该在农业科研上出点成绩，为老乡们培育高产的好种子。
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袁隆平杂交水稻增产原理
杂交水稻是由不同的水稻种子相互杂交产生的，水稻是自花授粉作物，不利于制备杂交种子。为了使两个不同的水稻品种杂交，首先要将一个品种的雄蕊人工去雄或杀死，然后将另一个品种的雄蕊花粉给去雄的品种，这样就不会出现去雄品种自花授粉的假杂交水稻。但如果用人工的方法对数以万计的水稻花进行去雄授粉，工作量是巨大的，实际上不可能解决生产中使用的大量种子。于是育成了一种水稻作为母本，这种水稻有着特殊的个性，雄蕊变细退化，花药干瘪畸形。你不能靠自己的花粉来受精和播种。
为了不切断母方的后代，要给它找两个对象。这两个对象的特征是不同的:第一个对象看起来非常像母本，但有健全的花粉和发达的柱头。当它的花粉被给予雌性父母后，它产生了一个女儿。她长得和母亲一模一样，也是母本，雄蕊单薄退化，花药枯萎畸形，没有生育能力。另一个对象在外形上与母本完全不同，一般比母本高，也有健全的花粉和发达的柱头。它的花粉给了母本后，产生了一个儿子，比双亲都强。这就是我们需要的杂交水稻，一个母本和它的两个对象。根据它们的不同特性，人们分别给了三个名字:母本叫不育系，两个对象，一个叫保持系，一个叫恢复系，简称“三系”。有了“三系”体系，我们就知道了杂交水稻在生产上的准备:生产上要种一个育种田和一个制种田，育种田要种一个不育系和一个保持系。当两者都开花时，保持系的花粉会被风转移到不育系上，不育系得到正常的花粉结果，后代仍然不育，从而达到育成不育系的目的。我们可以将繁殖好的不育系种子保留一部分用于来年进一步繁殖，另一部分可以和恢复系一起用于制种。当制种田的不育系和恢复系都开花时，恢复系的花粉就会转移到不育系上，不育系产生的后代就是种在田里的杂交水稻种子。因为保持系和恢复系的雌雄雄蕊都是正常的，是自花授粉的，所以它们产生的种子仍然是保持系和恢复系的后代。
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同名杂志
《杂交水稻》是迄今为止国内外唯一公开发行的杂交水稻领域专业技术刊物。以“推动杂交水稻的开创性研究开发，尽快将研究成果转化为生产力，促进杂交水稻科研生产的不断发展，更好地为我国社会主义现代化建设服务”为宗旨，坚持“普及与提高相结合，以提高为主”的出版方针。刊物内容涉及杂交水稻研究、开发、应用的各个方面，集学术、技术、推广、信息于一体，先后开设了专题与综述、育种与选育、育种与制种、栽培技术、基础理论、新组合、翻译、简报、时事通讯、国外动态、米质、学术争鸣、专题报道等栏目。已发行到全国所有有水稻种植的省(市、区)，国外已发行到美国、印度、越南等10多个国家和地区。读者是农业科技人员、农业院校师生、农业生产经营人员和知识农民。