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三系是指雄性不育系、保持系和恢復系。要想利用水稻的雜種優勢，首先必須解決大量生產第一代雜交種子的難題，解決這個問題的有效途徑首推培育一種特殊的水稻品種，叫做雄性不育系：
1、雄性不育系
雄性不育系是一種雄性退化(主要是花粉退化)但雌蕊正常的母水稻，由於花粉無生活力，不能自花授粉結實，只有依靠外來的花粉才能受精結實。因此，藉助這種母水稻(雄性不育系)，作為遺傳工具，通過人工輔助授粉的辦法，就能大量生產雜交種子。
2、保持系
這是一種正常的水稻品種，它有一種特殊的功能，即用它的花粉授給不育系後，所產生後代，仍然是雄性不育的。因此，藉助保持系，不育系就能一代一代地繁殖下去。如果沒有保持系，不育系就會絕種。
3、恢復系
這也是一種正常的水稻品種，它的特殊功能是，用它的花粉授給不育系後，所產生的雜交種雄性恢復正常，能自交結實，如果該雜交種有優勢的話，就可用於生產。
兩系雜交稻是上世紀八十年代，湖北一位農業技術員石明松在水稻品種農墾58中發現一株特別的水稻，它在夏季抽穗時表現為雄性不育，在秋季抽穗則表現雄性正常，經過進一步的研究，終於弄明瞭其育性轉換與日照長短和溫度高低有密切關係，即在長日高溫條件下，它表現雄性不育;在短日平溫條件下，恢復雄性可育，並將這種水稻命名為光溫敏不育系。
利用光溫敏不育系發展雜交水稻有兩大優越性。第一是免除了保持系，在夏季長日照下可用來與恢復系制種，在秋季或在海南春季可以繁殖自身，不再需要藉助保持系來繁殖不育系，因此用光溫敏不育系配製的雜交稻叫做兩系雜交稻。兩系法在種子生產程序上減少了一個環節，從而降低了種子生產成本。
第二是配組自由，選配到優良組合的機率大大高於三系法，大量的試驗表明，95％以上的現有水稻品種，都能使兩系不育系的育性恢復，而只有不到5％的品種能恢復三系不育系的育性。由此可知，在選擇優良組合方面，兩系法要比三系法優越得多。
兩系法雜交稻為我國獨創，於1995年研究成功，是作物育種上的重大突破，近年的種植面積在4000萬畝左右，一般比三系雜交稻產5-10％。
