籼粳稻杂种F1具有强大的杂种优势，但由于小穗的部分不育限制了其在生产上的直接利用。花粉不育和胚囊败育是导致杂种不育的主要原因。由于胚囊不育对结实率的影响是致命的，从细胞学和遗传学水平上弄清籼粳杂种胚囊败育的原因，对阐明杂种不育的机制具有重要意义。目前对胚囊不育基因的定位主要是通过对结实率的考察而间接得到的，直接对胚囊育性或异常胚囊进行检测将使定位的结果更加准确。作者所在的实验室经过研究建立了曙红整体染色透明激光扫描共聚焦显微术。该技术可以清晰地显示胚囊内的各种细胞并准确区分败育胚囊的各种类型。本研究首先利用WE—CLSM技术对一个典型籼粳稻杂种F1的胚囊发育过程进行研究，探索了杂种F1出现各种异常胚囊的细胞学原因。其次，利用WE—CLSM技术对一个BC1F1分离群体的成熟胚囊进行检测，统计各种异常胚囊类型的出现频率，并利用SSR标记构建连锁图，对各种异常胚囊类型进行QTL定位分析。最后，对利用SSR标记所揭示的籼粳稻亲本间的遗传差异的大小来预测杂种F1各种异常胚囊频率的多少的可行性进行了研究。主要结果如下： ⑴对PDER—2B/盐粳48杂种Fi的成熟胚囊进行观察，发现存在五种主要的异常胚囊类型：a、胚囊退化；b、异常小胚囊；c、雌性生殖单位退化；d、卵器退化；e、极核异常胚囊。这五种异常胚囊类型要么没有卵细胞，要么极核位置异常，所以是不能正常受精的，因此将它们定义为败育胚囊。为了探寻这五种异常胚囊的细胞学成因，对杂种F1的胚囊发育过程进行观察，发现胚囊异常发生在功能大孢子形成期及其以后的各个时期。功能大孢子形成期至四核胚囊时期出现的异常将主要导致成熟胚囊时期出现“胚囊退化”的类型；其它4种异常胚囊类型主要是在八核胚囊发育期产生的。本研究认为，籼粳稻杂种Fi胚囊发育过程中，是在哪个主要的时期出现异常，是与成熟胚囊中的各种异常胚囊类型的频率有关的，也就是说，不同的杂种F1材料在胚囊发育过程中出现败育胚囊的主要时期并不相同。 ⑵利用WE—CLSM技术对BC1F1分离群体(盐粳48/PDER—2B//PDER—2B)126个单株的成熟胚囊进行检测，平均每株检测124个胚囊，发现分离群体中主要出现上述的五种异常胚囊类型。统计后发现，异常小胚囊的频率、雌性生殖单位退化频率、胚囊退化频率、卵器退化频率以及极核异常胚囊频率在分离群体中的变异幅度分别为0％—63.85％、0％—66.94％、0％—18.80％、0％—13.11％和0％—16.54％。此外还统计了回交群体各单株的小穗育性及胚囊育性，变异幅度分别为0％—90.66％、3.03％—94.53％。将偏态分布的性状数据反正弦平方根转换后进行QTL分析。 ⑶用408对SSR标记在盐粳48与PDER—2B之间筛选多态性，利用分布于12条染色体上的138个SSR标记构建连锁图。连锁图全长1288.2cM，相邻标记的平均图距为10.917 cM。138个标记中，有135个标记的排列顺序与目前已经发表的连锁图一致。 ⑷利用复合区间作图法对上述的5种异常胚囊类型以及小穗育性、胚囊育性共7个性状进行QTL分析。7个性状共检测出LOD值>2.0的QTL33个(其中LOD值>2.5的QTL20个，LOD值>3.0的QTL13个)。其中，胚囊退化频率、异常小胚囊频率、雌性生殖单位退化频率、卵器退化频率和极核异常胚囊频率分别检测出7、6、3、2、4个QTL，小穗育性和胚囊育性分别检测出7、4个QTL。 ⑸雌性生殖单位退化频率检测出的3个QTL分别位于第2、第3、第7染色体上，其中第3染色体上的QTL qESWF—3是效应最大的QTL，解释表型变异的24％，加性效应值为—15.03。异常小胚囊频率检测出的6个QTL中，位于第7染色体上的QTL qASES—7—1是效应最大的QTL，解释表型变异的21％，加性效应值为—11.96。胚囊退化频率检测出的7个QTL中，位于第12染色体上的QTL qESD—12是效应最大的QTL，解释表型变异的12％，加性效应值为2.54。卵器退化频率检测出的2个QTL分别位于第3、第12染色体上，这两个QTL的效应相当，都解释表型变异的7％。极核异常胚囊频率检测出的4个QTL中，位于第12染色体上的QTL qESWA—12是效应最大的QTL，解释表型变异的9％，加性效应值为—2.42。小穗育性检测出的7个QTL中，位于第3染色体上的QTL qSF—3是效应最大的QTL，解释表型变异的18％，加性效应值为23.75。胚囊育性检测出的4个QTL中，位于第3染色体上的QTL qESF—3是效应最大的QTL，解释表型变异的13％，加性效应值为14.94。 ⑹在第3染色体的标记RM523到RM517之间检测到4个QTL，分别为胚囊退化的QTL qESD—3、雌性生殖单位退化的QTL qESWF—3、小穗育性的QTL qSF—3以及胚囊育性的QTL qESF—3。在第8染色体上检测到异常小胚囊的QTL qASES—8以及胚囊退化的QTL qESD—8。到目前为止，在第3、第8染色体上仍未有雌配子不育基因的报道，因此本研究检测到的可能是新的胚囊不育座位。 ⑺小穗育性检测出的7个QTL中，其中5个QTL所处的位置与胚囊育性QTL的位置，或者异常胚囊QTL的位置相重叠。证明了胚囊育性或者各种异常胚囊类型对结实率有很重要的作用，由于各种异常胚囊的共同作用影响胚囊育性进而对小穗育性产生影响。 ⑻在第1、第3、第7、第12染色体上存在一些区域，在这些区域上发现异常胚囊QTL有集中成簇分布的现象，在这些区域上均同时检测出两种不同的异常胚囊类型的QTL。 ⑼利用QTLMapper软件对上述的7个性状进行上位性效应分析，除极核异常胚囊频率未检出上位性QTL，其他的6个性状均检测出上位性QTL。 ⑽挑选能比较均匀地覆盖12条染色体的131对SSR标记检测了35个籼粳稻杂种F1的12个亲本材料，12个亲本中包括5个粳稻及7个籼稻。共在12个亲本材料中检测到401个等位基因，平均每个标记检测到3.061个等位基因。利用SSR标记数据分析35个杂种F1籼粳稻亲本间的遗传差异，计算亲本间的遗传距离，同时结合利用WE—CLSM技术检测出的35个杂种F1的各种异常胚囊频率的数据，计算亲本间的遗传距离与杂种F1出现的各种异常胚囊频率的相关系数。发现亲本间的遗传距离与杂种F1的雌性生殖单位退化频率以及结实率间存在显著性相关关系(P<0.05)，但是相关系数很低，分别为0.377和-0.447。因此，认为不能根据SSR标记所揭示的籼粳稻亲本间的遗传差异的大小来预测杂种F1各种异常胚囊频率的多少。 ⑾本研究的结果对育种实践的指导意义有：①典型籼粳稻杂种F1存在多种异常胚囊类型，要提高胚囊育性必须同时降低各种异常胚囊类型的频率。对某一种特定的异常胚囊类型来说，往往存在多个与其相关的QTL，若要利用分子标记辅助选择的手段来降低其频率，必须对多个QTL座位同时进行选择。②如果要利用SSR标记揭示的籼粳稻亲本间的遗传差异大小来预测杂种F1异常胚囊频率的多少，由于相关性太低，实际的应用价值不大。直接对控制某一种异常胚囊类型的QTL座位进行分子标记辅助选择，可能更具有实际意义。