在过去的数十年,粮食产业的发展取得了卓越的成绩。但是,随着世界人口的持续不断的增长,人均可耕种面积的日趋减少和气候环境的不断变化,粮食安全问题依然突出。因此,创新种质资源,促进水稻可持续发展对保障世界粮食安全意义重大。随着我国经济水平的快速发展,人们不仅要求水稻高产,同时对抗性和品质也提出了更高要求。品质是决定消费市场的重要因素,而抗性是实现粮食生产安全和食用安全的重要前提。因此,产量、抗性和品质的协同提升将是科学家们的终极目标。常规育种手段在应对这一需求时往往表现出效率低、精确性差、顾此失彼等一系列的问题,不利于这一育种目标的实现。分子设计育种理论的提出与实践应用为实现这一育种目标提供了新的策略。通过分子设计育种可以针对控制产量、抗性和品质的主效基因进行高效的选择和聚集,并且可以在一定程度上对其遗传背景进行选择,进而快速的实现高产、高抗和优质的育种目标。本研究通过合理的分子设计,以9311为背景选育出三份高产、优质、高抗褐飞虱水稻新种质。具体试验结果如下:1.选定了15个产量、品质、褐飞虱抗性相关基因为目的基因,以9311为背景材料进行分子设计。经过一系列筛选成功选育出三份高产、优质、高抗褐飞虱水稻新种质:MD1、MD2、MD3。其中MD1、MD2聚合了除SBE3（食味品质基因）以外的全部目的基因;而MD3聚合了所有的目的基因（高产基因:Gn8.1、APO1、Ghd7、Ghd8、Gn1a,食味品质基因:Wx、ALK、SBE3、SSIV-2、SSIII-1,外观品质基因:GW7、q SW5、GS3,抗褐飞虱基因:Bph6、Bph9）。2.MD1、MD2、MD3这三个选系具备良好的株叶形态,并且遗传了大穗供体亲本1880的高产特性,具备明显的产量优势。与优质米供体亲本YZM1相比,MD1、MD2、MD3的单株产量增幅分别为72.1%、60.2%、75.0%;与轮回亲本9311相比,其单株产量的增幅分别为30.4%、21.4%、32.6%。这说明分子设计育种选系的产量得到了大幅度的提升,其高产的预期目标得以实现。3.MD1、MD2、MD3的褐飞虱抗性能力较对照9311极显著提高,相对于抗性供体亲本珞扬6号和珞扬9号也显著提高。其中,MD1、MD3的抗性得分分别达到了1.5和1.8,显著优于抗性对照珞扬6号和珞扬9号的3.5,而MD2的抗性得分也达到了2.8,优于抗性对照。4.MD1、MD2、MD3这三个设计育种选系遗传了YZM1的品质特性,在外观品质和蒸煮品质方面均得到了改善。胶稠度方面,三个选系与供体亲本1880和YZM1相近;在粒长和长宽比方面,三个选系均高于9311,但显著低于YZM1;在垩白粒率方面,三个选系基本遗传了YZM1的低垩白特性,均较9311得到了极显著的改善;三个选系的直链淀粉均低于9311,与YZM1和1880相当;在糊化温度方面,三个选系均优于9311和1880,与YZM1无明显差异。综上所述,我们成功地通过合理的分子设计育种,选育了三份高产、优质、高抗褐飞虱水稻新种质,为后续的分子设计育种提供了一定的借鉴。