谷粒长和谷粒宽是典型的数量性状,易受环境条件的影响,利用传统的育种方法很难改良这些性状,并且选育周期长,方法繁琐。因此,在粒形遗传改良和聚合育种中需要寻找一种快速、简便的粒形检测方法。本研究根据粒长基因GS3和粒宽基因GW5引起功能改变位点设计了功能标记GS3和GW5。并以华粳籼74、26个来自于世界各地的水稻品种以及来自于本实验室的17份单片段代换系材料作为功能标记的检测材料,以获得各材料在这些基因上的等位基因信息和表型信息；利用已选择到的带有粒长、粒宽和品质等优良性状的单片段代换系和多片段聚合系进行聚合育种；目的是探索水稻粒长基因GS3和粒宽基因GW5在以单片段代换系为材料进行谷粒长和谷粒宽性状设计聚合育种的可行性。得到了如下结果：　　 1.根据粒长基因GS3（即粒长基因）序列的第二个外显子中一个单碱基C突变为A,导致粒长变长,设计了功能标记GS3。利用该功能标记对受体华粳籼74、来源广泛的26个供体材料、其他10份长粒型SSSL以及W23-07-06-10-06/W11-15-08-10-05（短粒型）和W08-15-08-28-S7（长粒型）的F2分离群体进行检测验证。依据其PCR扩增产物电泳带型,可以准确地区分出长粒纯合基因型、非长粒纯合基因型和杂合基因型3种带型,且3种带型与其植株或品种相应的粒型性状表现完全呈一一对应关系。因此,该标记可以用于GS3基因资源的筛选和分子标记辅助育种。　　 2.根据粒宽基因GW5等位基因序列存在1212bp缺失的特征,设计了功能标记GW5。用该功能标记对受体华粳籼74和来源广泛的26个供体材料和其他1份宽粒型SSSL和6份窄粒型SSSL材料进行基因型和表型检测。依据其PCR扩增产物电泳带型,可以准确地区分出宽粒纯合基因型、非宽粒纯合基因型2种带型,且2种带型与其植株或品种相应的粒型性状表现完全呈一一对应关系。因此,功能标记GW5可以用于设计育种中,并且W07-07-02-03-02这个材料是设计育种中研究粒形的很好材料。　　 3.利用带有目标基因的单片段代换系或多片段聚合系进行设计育种,根据F2群体各单株标记带型,选出了带有纯合和杂合目标片段的双片段、三片段、四片段及五片段聚合系。在F3代共选出了9份纯合三片段聚合系,其中有3份片段长度各不相同的聚合系材料。聚合材料的目标性状包括水稻直链淀粉含量、糊化温度、粒长、粒宽和粒重等优良性状。通过聚合控制这些性状的优良等位基因来培育出高产优质的水稻品种。　　 本研究利用单片段代换系对已经克隆的水稻粒长基因GS3和粒宽基因GW5进行功能标记的设计及利用。结果表明这两个标记是切实可行的,并且大大缩短了对粒形材料的选育和筛选,为进一步利用优良的水稻粒形基因开展设计育种和深入研究等位基因变异机理及遗传分化规律奠定了基础。