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为满足国家粮食安全重大需求，确保我国杂交水稻研究保持国际领先地位，科技部于2011年批准由湖南杂交水稻研究中心和武汉大学联合共建“杂交水稻国家重点实验室”。该重点实验室探索完善共建共管制度与协同创新机制，吸收、汇集全国优势力量，共同攻关，显著提升了研究条件和科研创新能力，加速了科技成果转化，实现基础研究、应用基础研究、生产实践的一体化发展。
两年来，以袁隆平院士领衔的团队，瞄准杂交水稻学科前沿发展趋势，着力从水稻杂种优势机理、水稻发育与育性机理、杂交水稻种质创新与基因挖掘、超级杂交稻育种、杂交水稻繁育与种子学、杂交水稻超高产生理生态6个方面，开展杂交水稻基础与应用基础研究。承担国家“973”、“863”计划等国家级、省部级及国际合作课题110余项，新增“973”、“863”计划首席科学家各1人，“强优势水稻杂交种创新团队”入选国家重点领域创新团队，在水稻光敏不育系育性调控关键基因的克隆及作用机理研究、红莲型杂交稻育性分子机理研究、水稻纹枯病基因组进化及致病机制研究、C3光合作用系统模型（e-Photosynthesis）研究，以及两系法广适性超高产杂交水稻技术研究与应用等方面取得了重要进展。发表学术论文162篇（其中SCI收录论文120篇），获授权发明专利32项，审定以超级杂交稻Y两优2号为代表的杂交稻品种35个，获国家科技进步特等奖、二等奖各1项，省部级科技奖8项。其中，袁隆平院士主持的“两系法杂交水稻技术研究与应用”，荣获2013年度国家科学技术进步特等奖；第三期超级杂交稻先锋组合Y两优2号百亩超级杂交稻试验田亩产突破900公斤，入选2011年度中国十大科学进展新闻；第四期超级杂交稻苗头组合Y两优900百亩试验田平均亩产达988.1公斤，创下世界杂交水稻较大面积亩产最高纪录。