雜交水稻國家重點實驗室（湖南雜交水稻研究中心、武漢大學）

雜交水稻國家重點實驗室的組建是適應國際糧食安全新形勢，立足我國雜交水稻研究實際情況，面向國家中長期科技發展需求所實施的一項重大戰略舉措，對於增強我國雜交水稻研究的原始創新能力，持續保持我國雜交水稻基礎理論與應用研究的領先地位，提升國際競爭力，確保國家糧食安全具有重大意義。該實驗室主要依託單位湖南雜交水稻研究中心始終堅持以“理論技術—產品—產業”為導向，健全了雜交水稻學科，形成了一批原創性的基礎理論成果和應用成果，引領了雜交水稻產業的發展，為我國糧食安全做出了重大貢獻。

實驗室依託單位湖南雜交水稻研究中心與武漢大學合作緊密、共建優勢突出。湖南雜交水稻研究中心袁隆平院士和武漢大學朱英國院士十分認同雙方在學科、研究方向、研究條件、人才隊伍等方面的互補性，一致認為雙方聯合共建雜交水稻重點實驗室更利於整合科技資源，提升整體科研能力。

實驗室將圍繞雜交水稻持續增產這一主題，從水稻雜種優勢機理、水稻發育與育性機理、雜交水稻種質創新與基因發掘、超級雜交稻育種、雜交水稻繁育與種子學、雜交水稻超高產生理生態等方向開展雜交水稻學科理論與技術的基礎、應用基礎研究。同時，實驗室將打造成為一個聚集和培養一流優秀人才、開展高水平學術交流的重要基地。

雜交水稻國家重點實驗室先後通過了由科技部組織的前期調研、專家評審、現場評議、複評等環節而最終確立。申報過程中得到了湖南省政府及湖南省科技廳、湖南省農科院等單位的高度重視與大力支持。

袁隆平院士殷切希望，湖南雜交水稻研究中心與武漢大學應充分利用共建實驗室的發展契機，加快科技資源的整合，緊密聯繫雜交水稻學科發展中面臨的重大科學問題而開展基礎與應用基礎研究，共同開創雜交水稻研究新局面，為保障我國乃至世界的糧食安全做出貢獻。 ^[1] 

湖南雜交水稻研究中心是國內外第一家雜交水稻專業科研機構，“雜交水稻之父”袁隆平院士擔任主任。 “中心”以雜交水稻育種為重點，進行高產、優質、多抗三系法、兩系法雜交水稻新組合選育，並開展遠緣雜種優勢利用、雜交水稻分子育種、轉基因應用技術研究以及雜種優勢機理研究；進行雜交水稻親本繁殖技術、雜交制種技術、高產栽培技術等配套應用技術研究；進行雜交水稻資源收集與鑑定、種子純度檢測和米質分析等研究與服務；進行雜交水稻技術集成、中試和開發，促進研究成果的應用轉化；進行雜交水稻技術的國際培訓。主持承擔了國家攻關計劃、“863”計劃、“973”計劃、科技支撐計劃和國家自然科學基金等國家重大項目、總理基金項目以及多項省部級重點課題。至2008年止，已取得科研成果100多項，其中育成雜交水稻組合及親本94個、獲得品種權和專利42項，並大面積推廣應用，增產效果顯著，產生了巨大的社會經濟效益；獲國家級獎勵15項、省部級獎60多項，其中，“實用光温敏不育系培矮64S的選育及其應用”榮獲國家科技進步一等獎；“秈粳亞種間優良雜交稻金優207的選育與應用研究”榮獲國家科技進步二等獎。在國際上有着廣泛的交流與合作。成功舉辦了20多期雜交水稻技術國際培訓班，主持召開了6次國際學術討論會。有12名專家被聯合國糧農組織聘請為技術顧問，其中袁隆平院士為首席顧問。與國際水稻研究所和美國、菲律賓、越南、幾內亞、印度尼西亞、巴基斯坦、孟加拉和以色列等國的一些機構建立了研究與開發的合作關係。

武漢大學水稻研究歷史悠久。水稻的遺傳和發育研究始於上世紀50年代，特別是從20世紀70年代初至今，一直進行水稻生殖與發育、水稻雄性不育與雜交優勢利用研究，先後在紅蓮型、馬協型水稻細胞質雄性不育新質源的發現與利用、光敏核不育系研究與開發、水稻生殖生物學與細胞工程、野生稻資源研究等方面取得一系列原創性成果。每年發表SCI論文40餘篇，申請發明專利和品種保護10多項。研究成果先後獲得國家自然科學二等獎、國家技術發明二等獎和湖北省突出貢獻獎等國家級省部級獎10多項，出版教材和專著10多部，並獲得教育部創新團隊發展計劃和國家基金委創新研究羣體項目資助。 ^[1] 

雜交水稻發展總的趨勢是：從基因結構、功能、表達與調控、信號轉導、網絡調控、新品種選育、制種、生理生態等方面進行研究，揭示水稻個體發育規律及雜種優勢機理，科學指導、人工調控雜交水稻的生長髮育、產量、品質等形成過程，培育高產、優質、多抗、廣適雜交水稻新品種。

根據雜交水稻學科前沿發展趨勢和水稻超高產科技發展需求，結合實驗室的研究特色和優勢，主要開展以下六個具體方向的研究： ^[2] 

農作物雜種優勢利用是提高農作物產量最有效的途徑，其基礎研究一直落後於應用研究，探討水稻雜種優勢的分子機理和如何利用秈粳雜種優勢是解決進一步提高雜交水稻產量潛力的重要科學問題。我國利用秈粳雜種優勢的概念的提出已經30多年，但秈粳雜種優勢始終沒有應用到生產中，秈粳雜種優勢不能在生產中利用，不僅僅是育性問題，還存在株高偏高、株型鬆散和生育期過長等問題，因此，如何利用秈粳雜交優勢首先從遺傳上探討引起這些不良性狀的遺傳區段或染色體區段，研究如何利用秈粳雜種優勢的技術策略，為保障我國糧食安全，保持我國雜交水稻的理論和應用研究繼續引領世界前沿具有重大的學術價值和理論指導意義。

主要研究內容：

（1）水稻重要性狀雜種優勢QTL/基因的克隆和功能解析

（2）雜種優勢相關QTL/基因的轉錄調控機制研究

（3）秈、粳亞種間強優勢形成機理和亞種間雜種不育機理研究

植物發育包括形態建成、配子發育、授粉受精和種子發育等，是水稻不育系選育、繁殖、制種以及產量和品質形成的重要基礎。本方向重點研究水稻雄性不育及其育性恢復、株型和產量形成的遺傳學機制和細胞分子機理，水稻性細胞發育和授粉受精的分子細胞生物學基礎，探討和揭示水稻生殖發育的規律和分子機制，為有效控制水稻育性併為水稻雜種優勢利用和新品種選育奠定理論基礎，指導優良水稻雄性不育系和恢復系的選育。

主要研究內容：

（1）三系雜交水稻育性分子機理研究

（2）兩系雜交水稻育性基因與調控

（3）水稻性細胞發育、授粉受精和種子發育的分子基礎

（4）水稻植株發育和產量形成機理研究

為進一步解決常規技術難以解決的技術難題，大規模研創符合未來社會需求、農業與環境可持續發展要求的高產、抗病蟲、功能性稻種以及利於雜交稻生產製種的雜交水稻種質，本方向充分發揮基因工程技術在新功能基因（如表達為高產/高光效、抗病蟲、營養功能蛋白或育性相關基因）挖掘與克隆、定向轉移與表達調控、選擇與聚合等的優越性，創新雜交水稻育種方法、技術，為高產優質多抗廣適雜交水稻新品種選育提供新種質，並獲得水稻重要基因的知識產權。

主要研究內容：

（1）稻種資源優異基因的克隆與功能研究

（2）雜交水稻高光效種質研創

（3）抗病蟲、抗逆雜交稻種質創制

（4）適合機械化制種的基因工程親本的創制

緊密結合超級雜交稻育種發展趨勢、最關鍵科技需求與工作基礎，以第四期超級雜交稻組合及其親本培育為中期目標，集成分子育種與三系法、兩系法等雜種優勢利用的技術體系與材料基礎，綜合利用品種間雜交、亞種間雜交、遠緣雜交、分子標記輔助選擇及理化、航天、體細胞無性系、分子等各種誘變技術開展超級雜交稻育種研究。

主要研究內容：

（1）亞種間雜種優勢利用研究

（2）遠緣有利基因聚合育種研究

（3）第四期超級雜交稻育種研究

本實驗室在雜交水稻制種理論與技術方面做了大量的研究工作，已初步探明影響雜交種子純度的主要原因、水稻異交生物學和兩系不育系育性遺傳變異的基本原理以及親本生育期的光温反應特性、異交結實率與生態因子的相關性等，為進一步系統形成雜交水稻種子工程領域的理論和技術體系奠定了堅實基礎。

主要研究內容：

（1）水稻異交生態學研究

（2）水稻異交生物學研究

（3）水稻異交栽培生理生化機理研究

（4）雜交水稻機械化制種及種子純度快速鑑定技術研究

（5）水稻光温敏不育系核心種子生產和繁殖技術研究

在“十五”和“十一五”期間，本實驗室系統研究了第一期（畝產700kg）和第二期（畝產800kg）超級雜交稻的產量穩定性及其影響因素、養分吸收積累規律及其基因型差異、高產羣體質量和配套栽培技術等，提出了超級雜交稻改良型強化栽培技術、“三定”栽培技術和節氮栽培技術等。為了闡明第三期（畝產900kg）超級雜交稻的生理生態機制和栽培理論，探討第四期（畝產1000kg）超級雜交稻的產量形成特點。

主要研究內容：

（1）高產理論與栽培技術

（2）提高光能利用效率途徑研究

（3）栽培生理生態

（4）抗逆栽培生理

實驗室學術委員會主任：袁隆平院士

實驗室主任：符習勤研究員

2022年3月，被中國科學技術協會命名為2021-2025年度第一批全國科普教育基地。 ^[3-4]