二闯优势组合关
攻破了三系配套关，就要攻克优势组合关。
20世纪70年代初，杂交水稻研究进入重要的攻关阶段。我们农科院有位老专家，他是很有成就的，培育过很多的品种。他认为自花授粉作物没有杂种优势，搞杂交水稻是没有前途的，是对遗传学的无知。由于我来自一个中专学校，只是一个中专教师的资历，那时杂交稻还没有成功，因此我为了要说服大家，只能用研究成果说话。但当时我们还只是用人工的方法做了一些杂交种，显示度还不够。在当时，这位老专家发表的讲话，肯定比我的分量重一些。我们也只能加倍努力，尽快拿出更多的成果来判定科学上的是非。
争论水稻到底有没有杂种优势，有那么一件事：那是1971年，在海南开一个会，是民间的一个会。会上请了两位老先生，其中一位是李竞雄，中科院学部委员，是中国搞杂交玉米的权威，他认为水稻是没有杂种优势的。他说玉米是异花授粉作物，有杂种优势；水稻是自花授粉作物，没有杂种优势。我说玉米自交系配组，才有很强的杂种优势，因为在选育自交系的过程中，不良基因被淘汰掉了；水稻是天然的自交系，为什么就没有杂种优势呢？当时会上有好多人站在我这边，那都是搞杂交水稻的。那个时候我还年轻，血气方刚，有点初生牛犊不怕虎。我觉得理直气壮，就和他争论，结果弄得李先生回答不上来，很生气地说："不跟你们谈了！"然后拂袖而去。后来我反省自己，不应该对老先生那样。即使观点不同，把道理讲清就行了，态度上不应该那样咄咄逼人。没有尊重他，这是不对的；有理由，也应该谦虚点、礼貌点，不要搞得人家下不了台。
水稻到底有没有杂种优势？我们打算用试验来证明。1972年夏，我们在省农科院的田中做了个试验，助手罗孝和看到田间杂交稻的优势很强，长势喜人，对照种只有大概七八寸高时，它却有一尺多高了；对照种一株只有四五个分糵，而它就有七八个分糵了，优势非常强，长得非常旺。于是，罗孝和就带着吹嘘的口气说这是"三超"杂交稻。"三超"就是指产量要超过父本、母本和对照品种。"三超"说吹出去之后，有些人对杂交稻感兴趣，有些人就反对。当时"文化大革命"中的湖南农科院还是军管时期，由一位军分区的政委在主持工作。军代表听说后就去看了，看样子的确表现不错。接着，省军区司令员也到田里去看，说杂交稻的确有希望。省里领导也来看了，大家都很关注。但到秋天收获时，发现结果不尽如人意，结实率不太高，稻谷产量比对照品种略少，但稻草的产量增产了近七成。于是，原来持反对意见的人就说风凉话了："可惜人不吃草，人要吃草呢，你这个杂交稻就大有前途。"后来，领导们开会，研究到底要不要支持这个杂交稻搞下去，有不同观点的两派在那里争论。当时，常规育种派占绝对优势，我们是"弱势小群体"。我的助手罗孝和在众多的质问下哑口无言，把头低了下去。
身处此境，我感到有些尴尬，但我并不气馁。因为关键的问题是在于争论水稻有无杂种优势，这是个大前提，对此我是有底气的。我冷静地思考了一下，于是站出来说："的确，从表面上看，我们这个试验是失败了，因为我们的稻谷减了产；但是从本质上讲，我们是成功的。为什么？因为现在争论的焦点是水稻这个自花授粉作物究竟有没有杂种优势，我们现在用试验证明了，水稻有强大的杂种优势。至于这个优势表现在稻谷上，还是稻草上，那是技术问题。这是因为我们经验不足，配组不当，使优势表现在稻草上了。我们可以改进技术，选择优良品种配组，使其优势发挥在稻谷上，这是完全做得到的。"所以说，首先我是强调这个研究是有前途的。那位认为自花授粉作物没有杂种优势，搞杂交水稻没有前途的老专家也去看过试验田。在事实面前，他也不得不承认这一点，只是还强调"优势是表现在稻草上而不是稻谷上"；但他也赞同我们要吸取经验教训，可以做到将优势转移到稻谷上。军代表和院领导被说服了，他们说："是呀！老袁说的有道理，应继续支持！"这个时候，本来低着头的罗孝和马上腰杆就挺了起来，高兴了起来，拍着我的肩膀说："袁老师，还是你高明一筹！"从此，杂交水稻继续得到经费等各方面的支持。这说明，失败是成功之母。有好多事情，失败里面包含着成功的因素，因为有经验教训。搞科学实验，要善于总结经验教训，不要一失败就灰心丧气，到此止步。
我们从中摸索出基本的规律：选择亲缘关系较远、优良农艺性状互补、亲本之一是高产品种的恢复系与不育系杂交，可以选育出营养生长和生殖生长优势都强的优良组合。
当时，我用"二九南1号 A "与恢复系IR24配组，育成了"南优2号"。我还记得，当时桂东县用盆栽"南优2号"，一苑的产量居然有1斤半！后来在安江农校试种，中稻亩产达628公斤；作双季晚稻种植20亩，每亩产511公斤。我的同学张本曾从我这里拿了"南优2号"种子去贵州金沙县种植了4亩，亩产量超过了800公斤。"南优2号"成为我国第一个大面积生产上应用的强优势组合。1973年春，我们将在海南岛配制的10多公斤杂交稻种，分给大家试种。秋天，在湖南省农科院1.2亩的试验田里，只中耕、追肥了一次的杂交稻，每亩产量达到505公斤，杂交稻的优势初步显现了。第二年，我们研究小组将试验扩大，并都取得了显著效果：在同等条件下，一般每亩增产稻谷50~100公斤，比当地优良品种增产20％左右；常规良种的草谷比为1:1，杂交稻则为1:1.14。杂交优势很大程度发挥到稻谷上来了！
1973年冬季，湖南、广西等省（区）水稻杂优协作组在海南用二九南1号不育系为母本，以IR24、IR661等为父本制种近10亩。湖南将在海南配制的种子分别在湖南省农业科学院、贺家山原种场等4个地方作中稻种植20多亩，以观察杂种优势，同时还进行了不同强优组合的比较观察。广西还选用二九南1号、革命1号、二九矮4号、广选3号等4个高代稳定的不育系和IR24、IR661、泰引1号、黄壳油占等4个强恢复系配制了16个杂交组合，并进行了区域性试验，同时还试种二九南1号不育系与IR24等恢复系配制的杂种一代20亩，在大面积生产条件下对杂种优势进行考验。
1974年秋，从湖南到广西频频传来喜讯，第一批强优组合表现出很大的增产优势。全国杂交水稻第三次会议的代表在广西南宁考察验收了杂交水稻产量，证实杂交稻亩产一般都超过了500公斤。广西农学院配制、种植"南优2号"面积1.27亩，平均亩产597.6公斤。数十个杂交组合测产结果，不少小区亩产超过650公斤。
1975年，在湖南省农科院种植杂交水稻百亩示范片，平均亩产过500公斤，高产田块亩产达670公斤。示范成功，影响很大，省里组织了全省的县、区、公社的干部来参观学习。当时，湖南省农科院发了一份《关于水稻杂种优势利用的情况简报》，认为经过多年努力，科研人员已取得了杂交水稻培育和试验推广的成功。省革委转发了这份简报，并指出这是农业科学上的一项新的技术措施，各地应高度重视，认真对待，加强领导，抓好典型，不断总结经验，有计划、有步骤地推广。这一年，杂交水稻在广西、江西、湖南、广东等10多个省（区）种植了5600多亩。其中双季早稻200多亩，中稻1400亩，双季晚稻4000亩。在较好的栽培水平下，大面积亩产一般都在500公斤以上，高的超过600公斤。小面积亩产达750公斤以上，比当地双季早稻和中稻的当家品种一般可增产20%~30%。双季晚稻增产幅度更大，有的成倍增长。中国农林科学院在长沙召开杂交水稻鉴定会，有21个省、市、自治区的专家参加了会议，认为杂交稻具有一般品种所没有的优良特性，表现为分糵力强，根系发达，生理机能旺盛，茎秆粗壮，穗大粒多，适应性强；同时许多省、市、自治区也通过大面积生产鉴定证明，杂交稻具有一般品种所没有的优良特性。这些优良特性决定了杂交水稻具有产量高、省工省种、抗风抗倒等优点。1975年10月，全国21个省、市、自治区的协作单位和有关部门，参加了由中国农林科学院和湖南省农业科学院共同主持在长沙召开的第四次全国杂交稻科研协作会，参观了湖南、江西大面积作双季晚稻栽培的杂交水稻生产示范现场。会议总结了几年来科学研究的成果，认为杂交稻大面积生产应用的时机已经成熟。
至此，杂交稻配组闯过了"优势关"，罗孝和吹牛的"三超"杂交稻变成了现实！全国陆续选配出了"南优"、"矮优"、"优"、"汕优"等系列的强优势籼型杂交水稻组合，为杂交水稻迅速走向生产做好了技术储备。我国成为世界上第一个生产上成功利用水稻杂种优势的国家！
三闯制种关
要使杂交水稻真正在大面积生产中应用，还存在一个"制种"的难题。因为杂种优势只表现在第一代上，每年都要制种，生产第一代种子。当时不少人认为，水稻属于严格的自花授粉作物，花粉量比玉米、高粱等作物少，不能满足授粉的需要；二是颖花张开角度小、柱头小，且多数品种的柱头不外露，不易接受花粉；三是每天开花时间短，花粉寿命短。因此，制种产量一定很低。如美国水稻研究中心主任 Rutgar 博士研究指出，水稻不育株的异交率只有2.4%；国际水稻研究所1970年开始研究杂交水稻，1972年放弃，主要原因就是当时该所的科学家认为很难解决制种问题。因此，一些专家认为，即使是三系配了套，有了强优势的组合，但制种这一关还是很难过的。
但是我认为，水稻仍然保留了一些有利于异花传粉的特性，例如水稻花粉小而光滑，开颖授粉，柱头外露，裂药时几乎全部散出，随风飘扬。这些保留下来的风媒花的特征和特性又是有利于异花传粉的一面，是能够进行杂交制种的前提。因而我推断，只要我们在技术上对这些方面加以利用，只要发挥主观能动性，扬其利，弃其弊，杂交制种的产量是可以提高的。
当然开始没有经验，第一年我制了2亩多田的种，每亩只收获17斤，很少。我的一个助手最低的亩产只有2斤。经过多次试验，开始以为制种低产问题的关键在于水稻的花粉量不足，于是在制种试验中，采取多插父本、母本紧靠父本种植等措施，以增加单位面积花粉量，让母本接受较多花粉，但试验得到了否定的结果。后来通过对制种田的详细调查和计算，发现虽然水稻单株的花粉量确实比玉米、高粱的单株少得多，但就制种田单位面积上的花粉量来说，差异并不大。譬如"南优2号"制种田，每天开花的2~3小时，平均每平方厘米面积上可散落花粉450粒左右，密度相当大，完全可以满足异花传粉的需要。
我们修了认识：影响制种产量的因素不是花粉量不足，而在于要使花粉散布均匀并落在母本柱头上，其中以做到父、母本的花期花时相遇为关键。于是，再重新设计试验方案，采取了一系列针对性的措施，终于形成一套比较完整的制种技术体系。按照这一体系，制种技术日益成熟，制种产量像矮子爬楼梯一样提高了。到1975年，我们制种27亩，平均亩产59.5斤。我们把种子分到湖南省的各个地方去种，表现很好，亩产一般千斤以上，增产非常显著。
随之而来的是，湖南省的各级领导，县委书记、县长们，纷纷到农科院来要求种杂交稻。你要200斤，他要300斤，当时的院长就开"空头支票"，于是就要我去海南制种。当时要求亩产60斤，我们没有把握，院长就打电报来问，要我们三天一个汇报，到底有多少产量。我们第一次回电报，告知一亩产20斤。院长拿着电报说，这怎么得了，完不成任务！第二个电报，说有25斤……到最后一个电报时，我们说有60斤了！完成任务了！
由于1975年南方各省（区）对杂交稻进行大面积生产鉴定，均取得显著的增产效果，农业部于1976年1月在广州召开南方13省（区）参加的籼型杂交水稻推广会议，决定在我国南方大面积推广杂交水稻，并由湖南省向部分省、市提供三系种源。
需要大规模地制种！全国有6万亩制种在海南，其中光湖南省就是3万亩。各路人马驻扎到海南制种，要我当技术总顾问。我去了就研究怎么搞，并马上播种。一般父本与母本之间要有个播差期，父本生长期长些，要早播，母本要迟播，然后让它们同时抽穗，令花期相遇。当时我只有几十亩的经验，这一下有6万亩，要我担个大担子，实在是感到压力太大了。而且下面是层层加码的，省里面要求3万亩制种，平均每亩60斤；各个地、县就加码，有的是70斤，有的是80斤，有的要闯100斤。各处还要我们去给他们做报告，给他们传授技术。我只有60斤的技术，绞尽脑汁想办法吧。后来，通过大家的努力，我们还是胜利完成了任务。第一个获得收获的是长沙市，制了850亩，平均亩产75斤，长沙市就回去报喜了，还庆了功，发了奖品。结果，最后我们的最终亩产是79斤。说明扬长避短，制种还是可以过关的。我们现在每年有150多万亩的制种田，平均亩产370斤左右。开始认为制种很难，我们在实践中迎着困难上，一步一个脚印，摸索出了一套技术，把制种产量一次又一次提高到新的高度。
当年冬天，各省（区）利用海南岛这个自然大温室冬季制种繁殖，使籼型杂交稻1976年的种植面积一下子跃进到207万亩。
我总结制种研究与试种栽培经验，整理、撰写了一篇题为《杂交水稻制种和高产的关键技术》的论文，1977年发表在《遗传与育种》杂志上。在制种技术方面，值得一提的是，我的助手舒呈祥同志贡献很大。通过仔细深入的研究，他提出了一套高产制种技术，切实而有效。此外，罗孝和同志也有贡献，制种要喷"920"，就是他首先提出和试用的。
现在，我们一亩制种在全国大概能够平均产出400斤，就是1亩地200公斤。我们现在用种量全国平均1亩地用1.1~1.5公斤，1亩制种地平均下来可以供150~200亩大田用种。这样就完全能够满足生产上的需要了。常规品种1亩地的种子田可以供80~100亩大田用种。
继第一次全国杂交水稻科研协作会议在长沙召开以后，先后在苏州、南宁、长沙等地召开了第二、三、四次全国性协作会议。在全国性大协作攻克三系配套关、优势关和制种关这三大难关的过程中，全国许多农业科研机构、大专院校的专业力量，分担了杂交稻的基础理论研究。他们同育种工作者密切配合，对水稻三系和杂交组合，进行细胞学、遗传学、生理生态等方面的研究，紧密配合了协作攻关。
而在此之前，国际水稻研究所的专家也搞过同类的研究，但搞了两年就放弃了。当时，国际上这样评论中国的杂交水稻：中国杂交水稻是在脱离了西方这个所谓农业科学源头的情况下，自己创造出来的一项成果。
【袁隆平（1930年9月7日—2021年5月22日），出生于北平（现北京市），江西省德安县人，杂交水稻育种专家，享誉海内外的著名农业科学家，中国工程院院士，中国杂交水稻事业的开创者和领导者，“共和国勋章”获得者。1953年8月毕业于西南农学院农学系。1953年8月—1971年1月在湖南省安江农业学校任教员。1971年1月—1984年6月任职于湖南省农业科学院，1978年9月晋升为湖南省农业科学院研究员。1984年6月—1988年1月任湖南杂交水稻研究中心主任。1988年1月—1995年5月任湖南省政协副主席、湖南杂交水稻研究中心主任。1995年5月—2015年8月任湖南杂交水稻研究中心主任、国家杂交水稻工程技术研究中心主任。2021年5月22日在长沙逝世，享年91岁。袁隆平毕生致力于杂交水稻的研究，所研究的杂交水稻累计已在中国推广约68亿亩，增产粮食6000多亿公斤，为中国乃至世界的粮食生产发展作出了重要贡献，是杂交水稻研究领域的开创者和带头人，而且始终是这一研究领域的“领头雁”，被海内外誉为“杂交水稻之父”。】
