水稻是世界上最重要的粮食作物之一，是世界近一半人口主要的粮食作物，是我国60％以上人口的主食，我国稻米消费量占全部粮食消费量的40%左右。目前，我国水稻需求约在1850~1900亿kg左右，产需缺口仍在100~150亿kg左右。
如何进一步提高水稻单产，是解决世界粮食安全问题的关键。黑龙江省农垦科学院水稻研究所刘永巍、田红刚等对水稻超高产育种研究进展进行了综述，研究发表在汉斯《植物学研究》2014年7月的期刊上。
超级稻(亦称水稻超高产育种)最早由日本提出，1981年日本农林水产省组织全国主要水稻研究机构，开始实施历时15年的大型协作攻关项目“超高产作物开发及栽培技术的确定”。然而这项计划因米质原因途而废。1989年，国际水稻研究所(IRRI)也正式启动了新株型(New lant type)超级稻育种计划，目标是通过塑造新株型，培育公顷产量潜力13~15t的超级稻。遗憾的是IRRI的新株型超级稻同样存在米质、抗性和适应性问题，与日本的超级稻一样，也未能推广应用。中国的超级稻育种研究最早可追溯到20世纪80年代中期。袁隆平“超级杂交稻育种”等研究被列入“国家863计划”，由此拉开了中国超级杂交稻育种的序幕。
文中指出，中国的超级稻育种虽然起步略晚于日本，但由于理论与方法研究系统、深入，采取的技术路线正确，因此获得了全面成功。目前，无论是南方超级杂交籼稻育种，还是北方常规超级粳稻育种，均处于国际同类研究的领先水平。
综合我国各种超高产育种理论，包括以下几点：1)重塑株型；2)利用籼粳亚种间杂交产生的强大优势；3)兼顾理想株型与优势利用，即形态与机能相结合。从株型设计上看，无论哪种理论或途径，所设计的株型一般都具有适度增加株高，降低分蘖数，增大穗重，生物产量与经济系数并重等共同特点。从育种方法上看，都注意到了利用亚种间杂交来创造中间型材料，再经复交或回交并辅之其他高新技术，选育超高产品种或超级杂交稻。
水稻超高产育种的实质是如何利用杂种优势，改良现有的品种(组合)，创制新材料，培育出新品种(组合)，实现预期目标；也就是水稻杂种优势的有效利用、目标性状选择和评价的过程。其理论基础是杂种优势。水稻基因工程，重要性状的基因定位、克隆和功能研究，高密度遗传、物理、表达图谱的构建、功能基因组学、生物信息学等领域的长足发展，为阐明水稻杂种优势的分子生物学基础，开发和利用有利基因，提高育种效率创造了条件。
研究表明，水稻超高产育种要加强产量及其相关性状在基因组水平(基因定位，基因互作及效应、基因结构、基因表达和调控、基因表达产物)、细胞水平生理过程和形态水平目标性状的构成相互关联的研究。在理论上深入研究水稻杂种优势的分子生物学基础，杂种优势有效利用新途径及其机理，诸如重要农艺性状杂种优势基因利用及QTL的精细定位，杂种优势比较基因组，基因表达谱分析及特异表达基因分离，转录因子基因表达和激素代谢调控，探索代谢基因差异表达及产量构建机理，细胞质雄性不育与育性恢复的分子机理。
通过对重要农艺性状杂种优势的基因或QTL的精细定位及其遗传效应研究，表明决定水稻产量重要因素的遗传基础；对决定重要农艺性状基因表达的大规模分析，鉴定和分离出差异表达的基因，揭示它们在基因组中的位置、遗传效应、时空表达模式、对应的代谢支路的表达调控机理，在分子水平建立基因表达调控模型。实现杂种优势的遗传学基础与分子基础的整合，利用水稻分于生物学功能基因组、生物信息学、生理生态学的研究成果，逐步建立起综合的水稻超高产育种学理论。
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