水稻杂交优势配套组合技术的发明
到 20 世纪 60 年代初，我国的农业科研机构和科研人才队伍日渐壮大，具备了开展大规模协作攻关，集中力量进行稻、麦杂交育种的科研条件。稻、麦良种的选育从前期的偶然性、随机性的“一穗传”选育进入到依据育种目标进行杂交选育的新阶段。
“三系杂交水稻”技术的创立
杂交育种是指对作物的不同品种间进行杂交，并在其杂交后代中通过选择而育成纯合品种的方法，是提高农作物产量和品质的主要技术，世界各国的主要作物品种大都是采用此法育成。杂种优势是指杂交种在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应性、产量、品质等方面优于其雌雄双亲的现象；自花授粉作物利用杂种优势提高产量和品质，是 20 世纪农业科学的重大创举。
袁隆平开创了“三系杂交水稻”的先河，我国因此成为世界上第一个大面积成功应用水稻杂种优势的国家（图 1）。水稻是纯粹的自花授粉植物，当它的谷粒颖壳开花时，已经在壳内完成了授粉过程。通常情况下，如果需要进行少量谷粒的水稻杂交，就必须在颖壳开花前进行人工去雄，阻断颖内授粉。但是在大田生产的场合，实际上不可能进行人工去雄的田间操作。这时候，选择一种自身就是雄性不育（或称花粉败育）的水稻植株，就是开展水稻杂种优势利用的关键。因此，“三系杂交”需要由 3 个不同功能的水稻亲本配合组成：①雄性不育系，其谷粒颖壳内的雌蕊发育正常，而雄蕊花粉败育，不能自花授粉结实；②保持系，其雌蕊和雄蕊的发育都正常，将其花粉授予雄性不育系的雌蕊，可正常结成种子，而且其后代保持雄性不育，故称保持系；③恢复系，将其花粉授予雄性不育系的雌蕊，也可正常结成种子，但其后代恢复了可育性，成为大田生产用的种子。由此可见，“三系杂交”的关键是获得“雄性不育”的水稻植株。在过去很长的时期内，全世界的育种学家都在苦苦寻找自然界“雄性不育”的水稻植株。非常幸运的是，袁隆平和他的学生 1970 年在海南省的一个野生稻群体中发现了雄性不育株。他以敏锐的科研洞察力使这次偶然发现变成了改写水稻栽培史的大事件。
图 1 袁隆平在水稻育种工作中
在 20 世纪 70 年代，我国始终依靠社会主义集中力量办大事的制度优势，探索跨区域、跨学科、跨部门的协同攻关模式，有效解决了不同时期制约农业、农村发展的重大关键技术难题。成立了由中国农业科学院、湖南省农业科学院等几十家农业科研教学单位、生产部门共同参与的“全国杂交水稻科研协作组”，有力促进了杂交水稻研究，在世界上率先实现了“三系”配套，推动了我国粮食生产水平的飞跃。