完成人：袁隆平 石明松 鄧華鳳 盧興桂 鄒江石 等
完成單位：湖南雜交水稻研究中心
推薦單位：湖南省
兩系法雜交稻具有育性受核基因控制，沒有恢保關係，配組自由；種子繁育程序簡單，成本低；稻種資源利用率高，選育出優良組合機率高等優點。該項目經過20多年的攻關，建立了光溫敏不育系的兩系法雜種優勢有效利用的新途徑，解決了三系法雜交稻的土要限制因素，使水稻雜種優勢利用進入一個新階段，在7個方面取得了創新與突破。
1、建立了完善的雜交水稻育種體系，提出了育種方法從三系法→兩系法→一系法，優勢水平從品種間→亞種間→遠緣雜種優勢利用的雜交水稻育種戰略；闡明了育性轉換與光溫變化的關係；探明了不育系溫敏感時期和敏感部位的不育系光溫作用機制。
2、提出了不育起點溫度低於23．5℃的實用光溫敏不育系關鍵技術指標選育理論，研創了不育起點溫度低於23．5℃的實用光溫敏不育系選育與鑑定技術。
3、建立了形態改良、亞種間雜種優勢及遠緣有利基因利用相結合的兩系法超級雜交稻育種技術路線。運用該育種技術，分別於2000、2004、2012年先後實現了我國超級稻育種計劃畝產700公斤、800公斤、 900公斤的三期育種目標，實現了超級雜交稻超高產、米質優、抗性強的有機結合。
4、建立了兩系雜交稻制種氣象分析決策系統和高產制種技術體系，制訂了制種技術規範，制種平均畝產可達210．6kg，比三系法增產16．5％。
5、研創了低緯度海南冬繁、常溫加冷水灌溉夏秋兩季繁殖、高海拔自然低溫夏繁等3套兩系不育系高產穩產繁殖技術體系，繁殖平均畝產可達386．5kg，比三系法增產153．4％，成本減少了50％，解決了不育系繁殖困難的難題。
6、闡明了光溫敏不育起點溫度遺傳漂變的機理，創新了光溫敏不育系核心種子和原種生產程序，有效防止了不育系育性起點溫度的漂變，保證了制種的安全性。
7、突破了兩系雜交粳稻育種與種子生產技術瓶頸，促進了雜交粳稻的發展。
目前，兩系法雜交水稻推廣區域遍布全國16個省，有20個兩系雜交稻被農業部確認為超級稻主推品種。2005-2012年，兩系法雜交稻連續8年蟬聯雜交稻品種年推廣面積第一，近3年，全國推廣面積前3名的雜交稻均為兩系雜交稻。安徽、湖南等省的兩系法雜交稻種植面積超過了三系法。截止2012年，該項目組培育的兩系法雜交稻已累計種植4．99億畝，總產2358．2億公斤，增產稻穀110.99億公斤；總產值5777．59億元，增收271．93億元，為保障國家糧食安全提供新的科技途徑。
兩系法雜交水稻是國際首創的擁有自主智慧財產權的科技成果，為農作物遺傳改良提供了新的理論和技術方法，確保了我國雜交水稻研究與應用的世界領先地位。借鑑兩系法雜交稻的理論和經驗，兩系油菜、高梁、小麥相繼研究成功，為難以實現三系法雜種優勢利用的作物提供了新方法。
通過技術轉讓與合作，兩系法雜交水稻技術已在美國推廣應用，並較當地主栽品種增產20％以上。兩系法雜交水稻為我國種業開拓國際市場，參與國際種業科技競爭提供了核心技術支撐。