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水稻高产在相当长的一段时间是中国育种的首要目标。如何通过遗传改良进一步提高水稻产量潜力是水稻育种工作者面临的巨大挑战。本文针对水稻产量的遗传理论研究与育种实践脱节以及传统QTL分析在剖析大量QTL间复杂关系上的技术缺陷等问题,应用分子标记和多点表型试验鉴定对我国华南稻区高产优质水稻品种丰矮占1号背景下的2套选择导入系群体(FAZ/Khazar和FAZ/IR64)的产量表现进行了深入的遗传剖析,获得了以下几方面的研究结果,为逐步建立水稻高产育种的分子设计理论和方法奠定了重要的基础。一,本研究培育了一批高产、抗旱和广适的水稻新品系,实现了遗传理论研究与育种实践相结合。将导入系群体于2005年广州早季、晚季、晚季旱作和武汉中季4种环境中进行后代验证,选育在单一环境中或在不同环境中均能增产的优良株系,在群体FAZ/Khazar中分别有24、11、5和19个株系在4种环境中比轮回亲本显著超产,群体FAZ/IR64中分别有17、9、11和14个株系在4种环境中产量显著高于轮回亲本,而且有33个株系在多种环境中均比回亲本显著增产。二,应用随机群体和选择群体两种方法发掘产量相关QTL及其遗传网络,深入剖析了导入系基因型与环境的互作。重要包括以下几方面:1.在单一环境下在高代回交群体中对产量或其组分性状进行定向选择(无论是表型选择或基因型选择)都能有效地改变群体性状的平均数,但入选群体标准差和平均杂合度都没有明显改变,即群体内遗传变异度没有下降。而基因型与环境互作是保持群体内遗传变异的主要动力;2.基于该研究群体的随机性和非随机性,可用one-wayAVOVA和χ2-test两种方法在4个环境、2个群体中对产量及其相关性状进行定位,检测出了大量QTL。在群体FAZ/Khazar和FAZ/IR64中,分别有25和32,22和27,20和30,17和27,29和23以及23和24个QTL与籽粒产量、每株有效穗数、每穗实粒数、千粒重、株高和生育期相关,并且分别有18、14、14、11、14和12个QTL在2个群体中均能检测出。这些QTL在染色体上是成簇分布的,其中有19个染色体区段上各性状QTL重叠程度较高。3.利用具有极端产量表型的导入系供体片段的多位点分析,在2群体中检测到不同环境下控制水稻产量及其组分的复杂QTL网络。这些结果表明各QTL并不是孤立存在的,而是与其它QTL相互作用的,处于一种层次结构中,相互间有包含与被包含的关系,相互促进(正向关联)或相互抑制(负向关联)的关系,即处于复杂的网络关系中。构成遗传网络的许多区段用单向方差分析的方法可检测出与目标性状显著相关,进一步证实了这些遗传网络的可靠性,另外在构成网络的许多区段有许多区段是杂合体,这些杂合区段暗示着显性或超显性效应可能与高产表型和杂种优势有关并有待于验证。4.对这些遗传网络的深入分析揭示了水稻产量与环境互作的重要遗传基础。同一性状在不同环境中所检测出的遗传网络存在一定程度的异同,构成遗传网络的分支在不同环境下均能表达(与环境互作不明显),有些仅在一种环境中表达(与环境存在强烈的互作),这些遗传信息是选育水稻广适性和专化性高产品种的分子基础。对这些QTL及遗传网络的进一步研究将深化我们对水稻产量遗传基础的了解,以提高我国未来水稻高产育种的效率。