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现代水稻科学实践表明，突破性成就依赖于特异种质的发现及其在生产上的有效作用。本研究采用ISSR分子标记分析了来源于IRRI新株型稻品系为基础的，通过杂交、辐射等育种手段获得的68个具有长穗大粒特点的特异种质资源的遗传多样性。并基于ISSR标记数据聚类结果选出6个长穗大粒品系，分别按双列杂交方式构建两套包括亲本（P）和杂交一代（F1）2个世代的遗传材料，分别是由6个长穗大粒品系按不完全双列杂交设计（6×5）／2配组而成和由6个长穗大粒品系与生产上大面积推广应用的6个杂交稻三系恢复系（IR24、密阳46、明恢86、蜀恢527、蜀恢838、多系1号）按不完全双列杂交设计（6×6）配组而成。采用包括基因型与环境互作的加性-显性遗传模型和相应的统计分析方法，分析了在不同生态条件下（福州和沙县）水稻长穗大粒种质资源13个产量相关性状的遗传效应及其在水稻超高产育种中的利用价值。主要研究结果如下：1、ISSR分子标记研究表明，在80个ISSR引物中，有9个引物可扩增出清晰且具多态性的条带。这9个引物共扩增到70条带，分子量为240-2000bp，其中多态性条带有47条，约占67.1％，平均每个引物产生多态性条带的数目为5.2条。ISSR标记可明显区分68个水稻长穗大粒特异种质资源，是一种有效分析水稻遗传多样性的分子标记技术。基于ISSR标记数据的聚类结果，以遗传相似系数0.72为阀值，可将68份水稻长穗大粒种质资源分成5个类群，包括1个单一自成体系品系、1个大类群和3个小类群。2、长穗大粒与长穗大粒杂交组合产量相关性状的遗传效应研究表明，主穗长度、一次枝梗数、二次枝梗总长、千粒重、谷粒长、谷粒宽和谷粒厚性状主要受加性效应控制，狭义遗传率较高，除了二次枝梗总长和千粒重外，其余5个性状不存在加性与环境互作效应：单株重、主穗实粒数、主穗总粒数、主穗结实率、一次枝梗总长和二次枝梗数等性状主要由显性效应控制，除了一次枝梗总长外，所考察的12个性状均存在明显的显性与环境互作效应。3、长穗大粒与恢复系杂交组合产量相关性状的遗传效应研究表明，所考察的13个性状均存在明显的加性效应，其中千粒重、谷粒长、主穗长度和谷粒厚4个性状加性方差占表型方差比率分别为85.7％、79.4％、70.9％和58.2％，狭义遗传率也达较高水平，加性与环境互作效应较低；所考察的绝大多数性状均存在明显的显性效应及其与环境互作效应。杂交后代基本综合了双亲的优良性状，可望应用于现有恢复系育种改良中。