杂交水稻为什么产量高?

20世纪70年代，农业上取得了一项重大的科研成就，这就是杂交水稻在中国的育成和推广。这一成就震动了全世界，吸引了几乎所有产稻国的科学家，掀起了杂交稻选育的热潮。杂交水稻选育的带头人一一湖南省的袁隆平也因此先后受到国家及联合国产权组织、联合国教科文组织等国际机构的奖励，被誉为“杂交水稻之父”。

杂交水稻引起如此轰动，不仅因为它可使世界主要作物之一的水稻增产20％左右，还因为它突破了自花授扮作物杂种优势利用的难关，推动了杂种优势更广泛的研究和利用。

所谓杂种优势，是指遗传基础不同的两个亲本杂交所产生的杂种在某些性状上优于其亲本的现象。杂种优势是生物界普遍存在的现象，早在两千多年前我国农民就注意到母马和公驴交配所产生的杂种——骡，具有优于双亲的强大体力，并开创了人类利用动物杂种优势的先例。1776年德国学 者J. G.克尔罗伊特首先描述了植物的杂种优势现象，之后陆续有不少学者进行了这方面的研究。

杂交水稻的优势主要表现在根系发达、植株生长旺盛，穗大粒多，并具有较广泛的适应性，这些无疑都是杂交水稻高产的原因所在。

杂种优势在遗传上主要有三种解释。显性假说认为，对植物生长发育有利的基因多为显性或半显性的，而不利的基因多为隐性的，杂种集中了有利的显性基因，通过对隐性基 因的掩盖作用，以及有利基因间的互作和累加，从而使杂种 表现出优于双亲的强大优势。现代遗传学也认为显性基因多编码具有生物学活性的蛋白质，而隐性基因多编码失活或低活性的蛋白质。所以杂合体的生活力高于其纯合体的亲本。 超显性假说则认为，杂合性本身就是杂种优势产生的根本原因。优势的太小取决于杂合体内等位基因间差别的大小。现 代分子遗传学对其解释为杂合位点上的两个基因，可以分别编码代谢功能和催化活性不同的酶，并可彼此互补，使杂合体可选择生物合成路线，从而表现出优势。遗传平衡假说则 试图把显性说和超显性说综合起来解释杂种优势，其中心思想是通过杂交，使彼此不同的基因相互作用，改变了基因组的遗传平衡，经选择创造出遗传平衡更好的杂合系统，是产生优势杂交种的基础。不过遗传平衡这个概念还过于抽象， 其内容尚待充实。

杂种优势虽在各种作物中普遍存在，却不是必然现象。杂种不如亲本，出现“负优势”也是随处可见的，特别是对于 水稻等自花授粉作物，选出一个优势很强，能创造出明显经济效益的杂交组合也决非轻而易举。