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针对长江上游"寡日照、高湿度、小温差"的生态环境,以重穗型杂交稻育种理论为指导,选用亲缘关系远、性状差异大的国外优良种质或改良的中间材料为基础,利用无花粉核不育材料ABCG15为桥梁,构建轮回群体,扩大有益基因重组,提高优良基因频率,育成了重穗型杂交稻骨干亲本蜀恢498,组配了系列重穗型杂交稻,并得到大面积推广应用,但是重穗由哪些基因控制,其分子遗传基础不清楚。本研究以重穗抗倒的杂交稻骨干亲本蜀恢498为主要研究材料,结合RIL群体,构建了一张含有2806个bin的遗传距离总共为1408.23cM的高密度遗传连锁图谱;通过复合区间作图(CIM)进行QTL分析,检测到4个单穗重相关的QTL位点,其中多年多点检测到的qGWP1为主效QTL,贡献率达20%以上,进一步分析表明该QTL是控制穗粒数主效基因qNSP1/qNGP1。片段代换系精细定位显示,控制穗粒数基因为细胞分裂素氧化酶Gn1a的等位变异,蜀恢498携带缺失11bp无功能的gn1a位点,结合基因敲除和基因互补,表明gn1a是蜀恢R498重穗形成的主要决定因子。利用水稻功能基因组育种数据库(RFGB)中已公布的3000份水稻资源的测序数据和17份野生稻资源的重测序数据对Gn1a基因进行系统进化网络分析,发现Gn1a基因存在明显的籼粳分化,且籼稻中的Gn1a单倍型主要来源于Or-Ⅰ和Or-Ⅱ而粳稻中的Gn1a单倍型主要来源于Or-Ⅲ,且所有3014份分析品种中只发现一份材料IRIS 313-11968和R498一样在Gn1a的第三外显子上存在相同的11bp缺失,表明R498中的gn1a基因型是一个稀有的单倍型。同时,利用片段代换系对蜀恢498抗倒特性进行了系统研究,通过比较茎秆物理特性、形态细胞学结构差异及组分分析表明,蜀恢498的抗倒伏能力强主要因茎秆直径粗和维管束大,基部节间短;遗传分析表明蜀恢498抗倒也因gn1a的主要遗传效应。综合上述,蜀恢498携带无功能的稀有单倍型gn1a是其重穗形成和抗倒伏能力的内在关键遗传因子,在重穗型杂交水稻中发挥了重要作用,为穗重抗倒的遗传改良提供依据与指导。