同源四倍体水稻（以下简称“四倍体水稻”）是二倍体水稻通过染色体加倍获得的新种质。利用籼型和粳型四倍体水稻组配的亚种间杂种具有明显的生物学优势，蕴藏着较强的增产潜力和更大的适应性。但是，由于亚种间杂种普遍表现育性偏低、穗数和穗粒数偏少，产量优势难以发挥，限制了其在生产上的应用。本室经过近20年的研究，通过染色体诱导技术成功地获得50多份四倍体水稻，为水稻多倍体育种提供了重要的物质基础。为了有效地利用这些新种质开展四倍体水稻亚种间杂种优势利用研究，本文利用SSR分子标记技术和表型性状分析法分析四倍体水稻的遗传多样性，并进一步对四倍体水稻新种质进行SSR指纹图谱的构建。此外，还比较了不同倍性水稻之间的遗传变异程度。研究获得以下主要结果：　　 (1)基于微卫星标记（SSR标记）的遗传多样性分析。选用均匀分布于水稻基因组的177对SSR引物（平均每隔10cM取一个标记），对本实验室的90份四倍体水稻（其中品系58份，通过杂交新选育的高代材料32份）进行分析，结果表明分布于12条染色体上的99对SSR引物多态性丰富，多态位点百分率为55.9％，其中第4号染色体和第12号染色体上的SSR标记多态性高于其他染色体，在66％以上，而第1号染色体上的标记多态性最差，仅为25％。99个多态位点共检测出285个等位基因，等位基因数变化范围从2到5，平均每个位点2.87个等位基因；香农指数(I)的平均值为0.8107，其变化范围从0.0896到1.569;检测出固定指数(He)最小为0.0259，最大为0.7855，平均值为0.4852；多态信息含量(PIC)的平均值为0.4176，其变化范围从0.0345（RM559）到0.7506(RM527)。研究结果表明，供试四倍体水稻由于亲缘关系较近，遗传多样性水平整体不是很高。　　 (2)四倍体水稻品系DNA指纹图谱的构建。通过比较和选择多态性SSR引物的等位基因数目以及PIC值，进行数据统计和分析，筛选出各个材料的特异引物或者是引物组合，最终获得11对核心引物用于构建SSR指纹图谱，即利用SSR标记扩增结果构建的O-1数字矩阵作为建立四倍体水稻品系的指纹图谱数据库，从而简单有效地解决四倍体水稻品系的鉴定问题，以及分析材料间亲缘关系。　　 (3)通过表型性状分析法研究四倍体水稻农艺性状的遗传多样性，以及农艺性状之间的相关关系。结果表明：供试的90份四倍体水稻材料中，农艺性状表型值变化较大的主要是每穗实粒数、每穗空粒数、单株总粒数和每穗总粒数，而穗长、粒长和粒宽等形态差异不是很大。农艺形状主成分分析的结果显示每穗实粒数、谷粒长宽比、每穗空粒数、有效穗数、剑叶宽、剑叶长等6个性状最能解释供试四倍体水稻材料的遗传多样性。进一步利用主成分因子综合指标对四倍体水稻进行聚类分析，发现群I的第二亚类群以及群Ⅲ的综合性状优良，可为后续育种提供一定依据。　　 (4)不同倍性水稻材料之间的遗传差异。分别从分子和主要农艺性状两个方面研究一一对应的二倍体和四倍体水稻材料（合计80份），分析倍性改变后造成水稻材料的遗传变异。结果表明倍性因素与主要农艺性状之间存在相关关系，即倍性因素和水稻材料的粒长、穗长、粒宽、每株空粒数呈显著正相关，而与有效穗数、单株实粒数、单株总粒数、结实率、单穗实粒数、单穗总粒数、着粒密度呈显著负相关，另外与株高呈现负相关，与粒宽呈现正相关。而对千粒重、结实率、单株实粒数等与产量相关性状的相关分析中，发现与二倍体相比较，四倍体材料的千粒重、结实率、单株实粒数等与产量相关的性状与其他农艺性状之间的相关性更为复杂，变异程度更为显著。利用分子标记对不同倍性的水稻材料进行检测的结果亦显示二倍体和四倍体水稻之间存在差异，该差异最终导致一一对应的二倍体和四倍体群体中的等位基因数发生变化，结果表明10对引物可检测出二倍体和四倍体材料之间的遗传差异，7对SSR引物在四倍体材料中的等位基因数多于二倍体，另外3对SSR引物二倍体材料多于四倍体材料。引物RM22扩增出的差异位点最多，而编号为Jackson-4x与Jackson-2x两份材料之间的不同位点数最多，说明它们之间遗传变异较大，有利于选择改良。