水稻雜交優勢配套組合技術的發明
到 20 世紀 60 年代初，我國的農業科研機構和科研人才隊伍日漸壯大，具備了開展大規模協作攻關，集中力量進行稻、麥雜交育種的科研條件。稻、麥良種的選育從前期的偶然性、隨機性的“一穗傳”選育進入到依據育種目標進行雜交選育的新階段。
“三係雜交水稻”技術的創立
雜交育種是指對作物的不同品種間進行雜交，並在其雜交後代中通過選擇而育成純合品種的方法，是提高農作物産量和品質的主要技術，世界各國的主要作物品種大都是採用此法育成。雜種優勢是指雜交種在生長勢、生活力、抗逆性、繁殖力、適應性、産量、品質等方面優於其雌雄雙親的現象；自花授粉作物利用雜種優勢提高産量和品質，是 20 世紀農業科學的重大創舉。
袁隆平開創了“三係雜交水稻”的先河，我國因此成為世界上第一個大面積成功應用水稻雜種優勢的國家（圖 1）。水稻是純粹的自花授粉植物，當它的谷粒穎殼開花時，已經在殼內完成了授粉過程。通常情況下，如果需要進行少量谷粒的水稻雜交，就必須在穎殼開花前進行人工去雄，阻斷穎內授粉。但是在大田生産的場合，實際上不可能進行人工去雄的田間操作。這時候，選擇一種自身就是雄性不育（或稱花粉敗育）的水稻植株，就是開展水稻雜種優勢利用的關鍵。因此，“三係雜交”需要由 3 個不同功能的水稻親本配合組成：①雄性不育係，其谷粒穎殼內的雌蕊發育正常，而雄蕊花粉敗育，不能自花授粉結實；②保持係，其雌蕊和雄蕊的發育都正常，將其花粉授予雄性不育係的雌蕊，可正常結成種子，而且其後代保持雄性不育，故稱保持係；③恢復係，將其花粉授予雄性不育係的雌蕊，也可正常結成種子，但其後代恢復了可育性，成為大田生産用的種子。由此可見，“三係雜交”的關鍵是獲得“雄性不育”的水稻植株。在過去很長的時期內，全世界的育種學家都在苦苦尋找自然界“雄性不育”的水稻植株。非常幸運的是，袁隆平和他的學生 1970 年在海南省的一個野生稻群體中發現了雄性不育株。他以敏銳的科研洞察力使這次偶然發現變成了改寫水稻栽培史的大事件。
圖 1 袁隆平在水稻育種工作中
在 20 世紀 70 年代，我國始終依靠社會主義集中力量辦大事的制度優勢，探索跨區域、跨學科、跨部門的協同攻關模式，有效解決了不同時期制約農業、農村發展的重大關鍵技術難題。成立了由中國農業科學院、湖南省農業科學院等幾十家農業科研教學單位、生産部門共同參與的“全國雜交水稻科研協作組”，有力促進了雜交水稻研究，在世界上率先實現了“三係”配套，推動了我國糧食生産水準的飛躍。