在生产运用中，还须选育另外一种品种给不育系授粉，这样的品种有另一种特殊功能，即它给不育系授粉之后，所产生的后代恢复正常可育，因此这种品种叫做“恢复系”。如果产生的后代正常结实，又有优势的话，就可应用于大田生产。由此可见，要利用水稻的杂种优势，必须做到“三系”配套。
在《科学通报》上发表《水稻的雄性不孕性》
早在1926年，美国人琼斯首先发现水稻雄性不育现象，并首先提出水稻具有杂种优势，从而引起了各国育种家的重视。后来，印度的克丹姆、马来西亚的布朗、巴基斯坦的艾利姆、日本的冈田子宽等都有过关于水稻杂种优势的研究报道。科学家对水稻杂种优势利用的研究，首先是从不育系的选育开始的。
1958年，日本东北大学的胜尾清用中国红芒野生稻与日本粳稻藤坂5号杂交，经连续回交后，育成了具有中国红芒野生稻细胞质的藤坂5号不育系。1966年日本琉球大学的新城长友用印度春籼钦苏拉包罗Ⅱ与中国粳稻台中65杂交，经连续回交后，育成了具有钦苏拉包罗Ⅱ细胞质的台中65不育系。
1968年，日本农业技术研究所的渡边用缅甸籼稻里德稻与日本粳稻藤坂5号杂交，育成了具有缅甸里德稻细胞质的藤坂5号不育系。但是，这些不育系均未能在生产上应用。日本甚至在1966年实现了“三系配套”，但由于杂种优势不强，或制种问题未能解决等原因，始终没有走出试验的圈子。
1961年夏天我发现那株天然杂交稻，之后我获得灵感：既然自然界存在杂交稻，也就会有天然的雄性不育株，因为水稻之所以会天然杂交，关键就在雄性不育株。鉴于美国研究的玉米和高粱的雄性不育株起初都是在自然界中找到的,而水稻与玉米、高粱又同属禾本科植物，它们之间具有一定的共性，这共性也可能会体现在都有天然雄性不育株上吧，只是过去没有这方面的有心人去关注与发掘，或是有人注意到了但还没有找到而已。
不管怎样，反正当时的实际情况是，这种天然雄性不育水稻，不仅我们自己没有见过，就连中外文献资料中也未见报道。我们知道的只有一点，即花药不开裂是许多作物的雄性不孕性性状之一，因此我们就根据这个特征来按图索骥。寻找到天然的水稻雄性不育株，用以作为培育雄性不育系的材料，再用来培育杂交水稻。
1964年6、7月，水稻开始进入抽穗扬花的时节，我开始寻找天然的水稻雄性不育株的工作，具体讲就是到稻田里仔细寻觅。为了找到我意想中的天然雄性不育株，每天我都鼓起勇气去，可都是乘兴而去，败兴而归。那是很辛苦的，我早上吃了早饭就去下田，带个水壶，两个馒头，中午不回来，一直到下午4点左右才回来。上面太阳晒，很热；下面踩在冷水中，很凉，因为没有水田鞋，都是赤着脚。就是那样差的条件和饮食，我肠胃病就是那样引起的。每天天亮时就去，在几千几万的稻穗里寻找，像大海捞针一样在稻田里一穗穗、一株株、一行行地观察。6、7月份，天气很热，却是水稻开花最盛的时候，也是寻找不正常雄蕊的最佳时机。
日复一日，没有收获，但我又总是乐观地期待着明天，这种意念支撑着我努力地寻找。头顶着似火骄阳，行走在茫茫的稻海之中，我把注意力都集中到正在开花和刚开过花的稻穗花药上，也就忘记了热和累。
7月5日，是我寻找天然雄性不育株的第14天，午后两点多，一株特殊水稻吸引了我。花开了但花药瘦得很，里面没有花粉，退化掉了，但是它的雌蕊是正常的。这就是退化了的雄花吗？我欣喜若狂，立刻将花药采回学校实验室做镜检，发现果真是一株花粉败育的雄性不育株！真叫做功夫不负有心人，坚持14天，终于拿放大镜在观察了14万多稻穗后，从“洞庭早籼”品种中发现了第一株雄性不育株！这意味着，攻克杂交稻育种难题跨出了关键的第一步。
第二年，我，加上妻子邓则，我们又继续在水稻扬花季节，在安江农校和附近农田的茫茫稻海中逐穗寻觅雄性不育水稻。由于上年观察，我有了些经验：正常植株的颖花刚开花时，花药膨松，颜色鲜黄，用手轻轻振动便有大量花粉散出。开花后不久，花药便裂开了，药囊变空，呈白色薄膜状挂在花丝上。在检查时，对发现有开花后花药不开裂、振动亦不散粉的稻穗，再用5倍放大镜进一步检视，确证为花药不开裂的，就视做雄性不孕植株，加以标记。2～3天即复查几次，并采集花药进行显微镜检验，用碘化钾液染色法进行花粉反应的观察。
这样，1964、1965两年先后检查了几十万个稻穗，在栽培稻洞庭早籼、胜利籼及矮脚南特号和早粳4号4个品种中找到6株雄性不孕植株。根据这些雄性不育株的花粉败育情况，表现为三种类型：
（1）无花粉型（2株，从胜利籼中找出）花药较小而瘦瘪，白色，全部不开裂，其内不含花粉或仅有少量极细颗粒，为完全雄性不育，简称“籼无”；
（2）花粉败育型（2株，从矮脚南特号中找出）花药细小，黄白色，全部不开裂，花粉数量少且发育不完全，大多数形状不规则，皱缩，显著小于正常花粉，遇碘-碘化钾溶液无蓝黑色反应，为完全雄性不育；
（3）花药退化型 花药高度退化，大小仅为正常的 1／4—1／5，内无花粉或很少数碘败花粉，是从南陆矮中发现的。它们就作为选育“三系”研究的起点。
我们对观察到的三类雄性不孕植株，等到成熟时便分株采收自然传粉种子，也有个别的是人工杂交后采收的。为了加速鉴定和选育的过程，对于成熟早的，则在当年就将部分种子进行“翻秋”播种，其余的种子则在次年春播。
具体是都采用盆钵育苗，分系单本移栽，每个株系种植一小区，紧挨着种一行同品种的正常植株作对照。在抽穗期进行逐株观察记载，用花粉染色法和套袋自交的结实率去鉴定孕性程度，初步认为均属于可遗传的雄性不育材料。
1965年秋天，连续两年的盆栽试验显示，天然雄性不育株的人工杂交结实率可高达80%甚至90%以上，这说明它们的雌蕊是正常的。经杂交繁殖出来的后代，的确有一些杂交组合，表现得非常好，有优势。于是我也就决心更大了，信心更强了。
这样经过反复试验，积累了正反两方面经验和教训，再经过反复分析论证，这一年的10月，我把初步研究结果整理撰写成论文《水稻的雄性不孕性》，并投稿到中国科学院主办的《科学通报》杂志上。
（论文手稿）
在这篇论文中，我正式提出了通过培育水稻“三系”（即雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢复系，简称为“不育系”、“保持系”、“恢复系”），以“三系”配套的方法来利用水稻杂种优势的设想与思路。
由于经过了两年研究，逐穗检查，已找到一批能遗传的自然雄性不育材料，因此，我得出结论为：水稻与其它作物的雄性不孕现象是大同小异的，主要表现在花药不开裂、花粉败育或不能形成花粉等方面，并将水稻雄性不育划分为无花粉型、花粉败育型和花粉退化型三种不同类型。这在历史上属首次揭示水稻雄性不育的病态之谜。
我在论文中阐述了雄性不孕性在遗传上一般分核质型和胞质型两类，核质型的多属隐性,通常只有由母本细胞质决定的雄性不孕性才能在F1中重复显现，因此，以胞质型在杂交优势育种中最有利用价值。我通过试验所获得的花粉败育型水稻雄性不孕材料与胞质型情况类似，初步认为属于胞质型的可能性较大。由此认为，通过进一步选育，可从中获得“三系”，用作水稻杂种优势育种的材料。
这篇论文对雄性不育株在水稻杂交中所起关键作用作了重要论述，并进一步设想了将杂交水稻研究成功后推广应用到生产中的方法。这实际上就是当时我对将要进行的杂交水稻研究，经分析论证，思考并绘制的一副实施蓝图。
论文稿寄往北京之后的几个月中，没有得到回信，也没有退稿。结果是1966年2月发表在《科学通报》1966年的第4期上，当时该杂志是半月刊。五一劳动节之前，我收到了30多块钱稿费。不久又收到了科学出版社计划财务科的通知，我才知道这篇论文还刊登在了英文版的《科学通报》上。我很高兴，这是我一生中第一次得稿费。那时我的月工资是73元，而中英文的稿费加在一起是60多元，几乎是我一个月的工资了。当然，更重要的是，我的论文能够发表在一份权威性的学术刊物上，意味着对我研究成果的初步承认和肯定，这就更加坚定了自己继续前进的信心。
（英文版《科学通报》中刊载的《水稻雄性不孕性》正文）
“文化大革命”不久就开始了，杂志随之停刊了。万幸的是，这篇论文算是赶上了《科学通报》的末班车。后来在“文革”中，这篇论文对杂交水稻研究工作的进程，竟然在关键时刻起到了一锤定音、扭转乾坤的作用，的确令人感慨万分！
自1956年响应“向科学进军”的号召开始起，学校以教学为主，也鼓励搞科研。安江农校直到今天仍保持着“教科相长”的良好传统。我在学校中就是既教学，又开展水稻雄性不育研究的，不但得到学校划分试验田的保证，而且所带班级里的学生也为老师承担起研辅的工作，对我确实有很大的帮助。
比如杨运春、尹华奇、潘立生等学生，在我水稻雄性不育研究的试验中，就帮我做种植、杂交、管理等工作。因此，我在《水稻的雄性不孕性》论文中作了致谢。另外，虽然我没有在文中申明致谢我的妻子邓则，但她也帮我做了不少工作。其实，她真的是对我帮助很大，所以后来我称她为“贤内助”。
成立杂交水稻科研小组的前前后后
杂交水稻的研究，以1964年寻找天然雄性不育株为起点。1966年在《科学通报》上发表《水稻的雄性不孕性》论文，对研究工作起到了助推的作用，使我劲头更足了。要继续往前走，工作量会愈来愈大，一个人单枪匹马地干是不行的。可我正在做新的筹划时，“文化大革命”开始了。
“文革”初期，黔阳地委派来的工作组进驻我们安江农校。开始搞运动，横扫一切“牛鬼蛇神”。有点历史问题的、出身不好的、说过什么“错话”的，每个单位都要“揪”出一些来。揪出之前，先要大造舆论，贴出大字报，刷大标语，点出被揪者的名字。白天造好舆论了，晚上就要批斗，批斗完之后就关到“牛棚”去，监督劳动，不许回家。牛棚里的人，集体的名称叫“黑帮”，或者是“牛鬼蛇神”。各单位揪“牛鬼蛇神”是有指标的，比例是一个单位总人数的5%。我们学校教职员不到200人，计划要揪8个“牛鬼蛇神”出来。
在五十年代末，毛主席提出农业“八字宪法”。我这个人，政治思想水平很低，平时对政治学习也不上心，对各种流行的政治熟语口号之类，也不是太关心，或记不那么清楚。我只知道有“八字宪法”的说法，却不知道是毛主席提出来的。说实在的，对那些翻来覆去的政治我真的不感兴趣。我对政治的关心就是希望国家好，在学校里我把我的工作做好，想搞农业科研，那就是把杂交水稻搞成。就这样。
我想当然地以为“八字宪法”是农业部提出来的。现在想来我当时很天真，因为有一次，在教研组与其他老师聊天的时候，我就说“八字宪法”中少一个“时”字，不违农时的“时”。那也就是想到哪里，就说到哪里，随便一说。没想到这在“文革”中可成了我的一大罪状，成了我们学校中“牛鬼蛇神”的候选人，要把我揪出来批斗！揪之前造舆论，铺天盖地的大字报，进行炮轰，揭发我有两大罪状，第一条就是“修正毛主席的八字宪法”；另一条是“引诱贫下中农的子女走白专道路”，无非是指我平时表现出重视业务学习，重视科研工作的倾向。
邓则那时生了大儿子“五一”，在农校休产假。学校贴了我很多大字报，她也看了大字报。我和她说，你可要有思想准备呀，明天我可能要上台挨批了。她说，没关系，大不了，我们一起去当农民去吧。这是我一生最大的安慰之一。那时“文化大革命”中，夫妻离婚的多得很，她这样对我，我好感动。
奇怪的是，贴完了大字报之后，当天并没有什么动静，没批斗我，也没进牛棚。后来的一天下午，工作组的王宝林组长要我晚饭后到他办公室去一趟。我当时以为真的到时候了，要挨批斗、进牛棚了。晚上我按时去王组长的办公室，他说办公室人多，到外面去说吧。
我和他就走出了校门，心里非常不安。问他找我什么事？出乎意料，王组长说：“中央的精神是要抓革命，促生产。我们工作组既要抓好革命，又要搞好生产。现在正值收早稻、插晚稻的季节，工作组要搞一块晚稻丰产田，请你选一块好田，并要你做我们的技术参谋。”我一听惊喜万分。心想：工作组是“太上皇”，要我当参谋，说明我在政治上肯定没有问题啊。压在心头上的一块又大又重的石头，终于移走了。我非常激动，表示一定要当好技术参谋，保证工作组的试验田夺得高产。
我解脱了。第二天，我怀着极其愉快的心情，边哼着歌，边去积肥。路过牛棚时，“牛蛇队”的组长是教体育的李老师，望着我居然还哼歌。他自言自语地说：“你还要唱歌，不要高兴太早！我把你的床铺已经准备好了，你名字的标签也在我口袋里准备好了。今晚你就要加入我们的队伍，还要归我管！”原来，农校要计划揪出8个“牛鬼蛇神”，已揪出了6个，还要揪两个，工作组已责成这位“组长”把我名字的牌子和床铺都准备好了。
王组长给“李组长”做了准备让我进牛棚的安排之后，为什么又安排我做工作组的技术参谋呢？
没过多久，工作组因为“执行资产阶级反动路线”也撤走了。第二年，有一次我在街上碰到了当时的王组长，这时候他与我之间已经是同志和朋友之间的关系了，他才对我说出了其中的原委，揭破了谜底。原来工作组已经决定要揪斗我之后，除了布置贴大字报揭发“现行”之外，还打算新帐老帐一起算，于是就查我的档案，看看有没有老问题。一查档案，他们居然发现一封发自国家科委的来函，函件中的基本内容是肯定了我在科学试验的基础上作出的预言：利用水稻的杂交优势，必将使水稻产量大幅度地增长，并责成湖南省科委与安江农校要支持我搞杂交水稻研究工作。
看到这份公函之后，工作组傻了，不知是要把我当批斗对象呢，还是当保护对象？因此他们马上就去向黔阳地委请示。当时的地委书记孙旭涛回答说：“是当然的保护对象！”于是工作组就来了个急刹车，不再提揪斗之事，转而请我来做工作组示范田的技术参谋。
我转祸为福了！但为了完成揪斗指标，工作组决定揪了另外一个人，就是曹老师去顶数。那时候的事，实在是太荒唐了。
此后，工作组不但愿意听我宣传培育水稻雄性不育系对增产粮食的重要性，而且默许我把杂交水稻试验秧苗从臭水沟里搬到光天化日之下，大大方方地搞。我壮着胆子请求工作组批准我每日中午请两个小时假，为试验稻穗杂交授粉，出乎意料的是工作组却批准一个上午。我仅要求连续三天，却批准为一个星期。
为什么国家科委会来函支持我搞杂交水稻呢。后来我得知，是我那篇发表的论文《水稻的雄性不孕性》救了我！具体是论文在《科学通报》上发表后，很快被国家科委九局的熊衍衡同志发现，他将此文呈报给了当时的九局局长赵石英。
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