水稻抽穗期决定了品种的地区和季节适应性,而水稻产量是人们最关心的农艺性状,选育高产而早熟的品种一直为水稻育种工作者所重视。水稻品种的抽穗期主要由其感光性、感温性和基本营养生长性决定,感光性和基本营养生长性组合的多样性及强弱的不同,使得抽穗期呈现多种多样的变化；这一方面为不同生态型育种提供了丰富的资源,另一方面也使得抽穗期的遗传表现异常复杂。而水稻产量主要由有效穗数、穗粒数、千粒重等产量因子决定。同时株高、分蘖等株型相关性状也对水稻产量至关重要。本研究首先分析了我国各地区粳稻品种的感光性、感温性和基本营养生长性,并利用一套近等基因系分析了所有品种的抽穗期基因型。另外以粳稻品种Asominori、籼稻品种IR24衍生RIL群体对抽穗期QTL进行了定位,并精细定位了抽穗期QTL-qDTH-8,克隆了其候选基因OSHAP3H,研究表明,OSHAP3H同时在水稻抽穗期、株高和产量方面都具有重要的作用。另外,本文还探讨了如何利用已知基因型和QTL信息开展水稻合适生育期的分子设计育种。具体研究结果如下：1.在南京设置短日照处理（9hL/15hD）,并以自然长日照（14h L/10h D）为对照,在海南陵水县设置温室高温处理,以自然低温为对照,分析了来自我国东北、西北、华北、长江下游地区及西南地区的83份主栽粳稻品种的抽穗期感光性、感温性及基本营养生长性。结果表明我国粳稻品种的抽穗期与其感光性、基本营养生长性呈显著正向线性相关,我国粳稻主栽品种抽穗期的多样性主要由品种的感光性与基本营养生长性的强弱决定。2.利用一套抽穗期主基因近等基因系EG0、EG1、EG2、EG3、ER、LR、T65m、 T65EBm及抽穗期QTL近等基因系NIL（Hd1）、NIL（Hd2）,对我国83份粳稻品种抽穗期基因型进行了分析。结果表明,E1与E-1位点的不同基因型对我国主栽粳稻品种抽穗期多样性起着重要的作用。大多数带有非感光等位基因e1品种感光性与基本营养生长性都相对较弱,抽穗期较短；而带有感光效应的E1、E1t的品种感光性与基本营养生长性都相对较强,抽穗期较长。在Ef-1位点,携带显性早熟等位基因Ef-1的品种,其基本营养生长性较弱,抽穗期较短；而携带早熟效应较弱的等位基因Ef-1t的品种,其基本营养生长性较强,抽穗期较长。而感光基因位点Se-1（Hd1）和Hd2不同的的基因型与我国主栽粳稻品种感光性、基本营养生长性的强弱以及抽穗期的长短并没有明显的对应关系。各主基因的各种基因型在我国各稻区的分布频率是不一样的。在E1位点,东北稻区粳稻品种主要携带的是不感光的e1等位基因,华北稻区主要为显性感光等位基因E1,西北地区、长江下游地区、西南地区品种主要为E1‘、E1；在Se-1位点,我国所有稻区都表现为大部分品种为非感光的Se-1e,部分品种为主效感光等位基因Se-1n；在Ef-1位点,我国所有稻区大部分粳稻品种都为显性早熟等位基因Ef-1,但是西南地区有很大比例的品种携带的是早熟性较弱的Ef-1t；在Hd2位点,西南地区主栽粳稻品种主要为非感光的hd2,而其它地区部分品种为Hd2,部分为hd2。3.利用粳稻Asominori与籼稻IR24构建的重组自交系（RIL）群体在南京自然长日照下连续5年对抽穗期QTL进行检测,在第2、3、6、8、12染色体共检测到7个抽穗期相关QTL,其中位于第8染色体短臂上的qDTH-8,连续5年都能被重复检测到,LOD值、贡献率都在所有检测到的QTL中最大,为一个稳定表达的主效QTL。在长日照环境中,当Asominori在qDTH-8处置换成IR24染色体片段后,置换系家系CSSL61等的抽穗期缩短,株高下降,产量减少。4.利用CSSL61×Asominori次级F₂群体,我们将qDTH-8定位于第8染色体标记Ind8-47和Ind8-15之间47kb范围之内,通过序列比对,确认在两标记间的一个编码CCAAT-box转录因子复合体HAP3亚基的基因OsHAP3H即qDTH-8的候选基因。OsHAP3H在IR24中由于一个碱基的缺失导致氨基酸序列提前终止。为了进一步确认OSHAP3H的功能,我们构建了OsHAP3H的过表达及RNA干涉载体。5.RT-PCR分析显示OSHAP3H在水稻各组织中都有表达,亚细胞定位结果显示OsHAP3H定位于细胞核中。同时OsHAP3H的表达具有节律性,长日照下在傍晚有一个表达峰。在Asominori与CSSL61中OsHAP3H的表达水平并没有发生差异。分析发现,长日照下OSHAP3H通过抑制Ehdl的表达来抑制Hd3a的表达,最后导致水稻迟抽穗。表明OsHAP3H在水稻光周期开花途径中起着重要的作用。6.OSHAP3H在水稻茎杆及穗的发育中也起着重要的作用,OsHAP3H的突变会导致水稻植株茎杆各节间都明显缩短,细胞学观察表明节间组织细胞的缩短是植株矮化的直接原因。osHAP3H的功能缺失导致产量下降,主要表现为每穗粒数减少、千粒重减小。7.最后本文针对如何解决水稻育种中存在的籼粳交超亲晚熟问题；怎样提高不同生态区适宜生育期杂交稻组合的选育效率；如何利用抽穗期QTL信息选育适宜生育期品种等问题,探讨了如何利用水稻抽穗期基因信息开展适宜抽穗期的分子设计育种。结果表明可以通过将亲本中主效感光基因置换成非感光等位基因来克服籼粳交F1的超亲晚熟问题；基于对我国各地区主栽水稻品种及杂交骨干亲本基因型的分析结果,我们提出了选育合适生育期杂交组合的策略；另外,以利用Q,TL信息改良粳稻品种Asominori生育期为例,首先设计了目标基因型,然后借助遗传育种模拟软件QuLine,给出了最佳的育种及分子标记选择方案。以上结论表明,利用已知基因信息开展水稻适宜抽穗期的分子育种是可行的。