读大学时，刘后利研究的是水稻；之后遇到抗战，研究方向变成了棉花；国外学习归来，他在山东大学研究大豆。现在，国家的需要就是命令，就是号角！考虑到这些情况，刘先生决定独辟蹊径从事油菜研究，他把自己的想法与一些朋友和相关人士进行交流并得到支持与赞许。1953年，他改为从事油菜研究，为国家开辟了一个“小作物”(油菜）崭新的研究工作。
　　当时我国油菜生产水平很低，育种工作及相应的遗传研究都还是空白。刘后利凭着自己广博而坚实的理论基础和作物遗传育种的实践知识，面向生产；深入实际，很快对我国油菜生产和科研的状况有了全面的了解，并针对当时面临的突出问题，在集思广益的基础上提出了自己的见解，为我国油菜育种奠定了正确的技术路线。
　　我国的油菜种类十分丰富，但过去的分类很混乱。1956年，在农业部于四川召开的油菜试验研究座谈会上，刘后利提出了一个分类体系。即以农艺性状为基础，将芸薹属植物中称为油菜的近缘植物和栽培种，分为白菜型、芥菜型和甘蓝型三大类型。在各个类型内又包括若干个种。这种分类体系既符合我国油菜分类的历史传统和芸薹属植物分类学的系统，又能反映油菜的地理起源和分布，也便于开展不同类型油菜的品种改良和栽培研究。这种分类系统已为我国学者普遍接受。
　　中华人民共和国成立初期，我国南方油菜主产区大面积栽培的地方品种都是低产的白菜型油菜。经过大量的调查分析，刘后利在1960年中国农业科学院油料所成立大会上提出了油菜育种应以甘蓝型为重点，用高产的甘蓝型逐步取代低产的白菜型的观点。这一观点受到了全国有关人士的赞同。从此，长江流域各省很快育成了一大批甘蓝型油菜的早、中熟品种，对提高我国油菜主产区的产量起到了很大的促进作用。
　　刘后利根据油菜繁殖特点，建立了我国油菜育种体系。在这一体系中，一类是以异花授粉占优势、自交不亲和性强的基本种；另一类是以自花授粉为主、自交亲和性强的复合种。第一类按异花授粉作物的特点进行育种，第二类按自花授粉作物的特点进行育种。育种体系明确之后，我国育种步伐大为加快，各地在甘蓝型油菜上采用单株系统选择法育种，取得了明显的效果。
　　我国过去从日本引进的甘蓝型油菜，产量虽然较高，但生育期偏长。随着甘蓝型油菜的迅速推广，培育早熟品种以适应新的耕作栽培制度，就显得格外重要。因此，自1960年开始，刘后利便利用我国丰富的白菜型油菜资源，系统开展了甘、白杂交。由于将白菜型油菜的早熟性状转入甘蓝型油菜，先后育成了甘蓝型早熟和中熟高产品种“华油3号、6号、9号”和“华油11、12、13”。同时利用品种间杂交育成了“华油8号、14和16”等高产的甘蓝型早、中熟品种。这些品种在鄂、湘、赣、皖、苏、豫、陕等省累计推广100多万亩。其中“华油8号”曾经是湖北省的当家品种之一，在江西的上饶、九江以及江苏的吴县等地大面积推广，都收到了良好的增产效果。
　　在油菜中，黄籽品种以其含油量和蛋白质含量高、纤维素含量低等优点而受到各国育种家的重视。1975年，刘后利在国内首先发现了甘蓝型黄籽油菜。自那时起，他着重对这一类型品种进行了系统的研究。除了指导研究生对黄籽油菜的种皮结构、色泽的分类和遗传规律等开展研究外，还亲自主持黄籽高油育种工作。在甘蓝型黄籽油菜育种中，种皮色泽的不稳定性是一大难关。世界各国迄今还未能得到稳定的甘蓝型黄籽油菜，因而不少研究者放弃了这项工作。刘后利根据高油材料并非都是纯黄的，不完全黄籽中也有高含油量基因型的事实，提出了以提高含油量为主，逐步提高黄籽频率的育种策略。经过10多年的努力，终于育成了我国、也是世界上第一个黄籽品种——“华黄1号”。该品种含油量比普通黑籽品种高5％以上，出油率也显着高于其它黑籽品种，已在各地推广40多万亩。与此同时，他组织力量对黄籽的不稳定性进行探索，取得了较大进展。1987年他所主持的“甘蓝型黄籽油菜遗传育种研究”获国家教委科技进步一等奖。

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