水稻（Oryza sativa L.）是我国乃至全世界最主要的口粮作物之一,其产量占我国粮食总产的50%以上,确保水稻生产安全对保障我国粮食供给和农业的可持续发展具有重大而深远的战略意义。为了满足巨大人口增长对稻米的需求,解决粮食安全问题,必须在改变现有生产方式的同时通过水稻育种技术和种质资源的创新,实现水稻品种新的突破。本研究通过航天诱变突变体rbh1的农艺性状、红褐色标记性状基因定位与克隆、功能性分子标记的开发与应用及突变体育种应用等方面的研究,其主要结论如下:1、突变体rbh1在拔节后期茎秆节间逐渐出现红褐色标记性状,到孕穗期叶鞘、叶脉也逐渐出现红褐色;孕穗期后期颖壳开始出现红褐色,到灌浆期红褐色表型逐渐加深,并保持到种子成熟。同时,rbh1除影响粒宽变窄,千粒重降低外,对其它农艺性状和稻米品质无明显的影响。通过测定,突变体rbh1颖壳中总黄酮、花青素显著上升,木质素含量明显降低。表明rbh1突变体颖壳的红褐色表型可能是由于颖壳中总黄酮、花青素的含量上升以及木质素含量下降所致。2、通过全基因组重测序,经SNP、InDel检测及基因注释,基于野生型H9808,在突变体rbh1基因组检测到24295个SNP,2615个In Del。其中分布区域最多的是位于基因间区域。SNP类型主要是T:A＞C:G和C:G＞T:A两种类型。SNP在染色体的分布与染色体大小呈正相关。突变体rbh1基因组In Del主要以1-2bp个的插入或缺失,占比达60%左右。In Del数目在各染色体上的分布略有差异,不是均匀分布的。3、红褐色标记性状基因rbh1受一对隐性单基因控制,通过图位克隆的方法将该基因定位在第2染色体短臂上48kb的区段内,测序发现Os CAD2（LOC＿Os09g09490）基因编码区第1001碱基处,碱基T突变为C,使编码蛋白序列第334位的亮氨酸（Leu）突变成脯氨酸（Pro）。转基因互补实验证明,水稻突变体rbh1红褐色颖壳的表型是由Os CAD2基因的突变所致,该基因是已报道的控制水稻金黄色颖壳和节间Os CAD2的一个新的等位基因。通过q RT-PCR检测,野生型RBH1在根、茎、叶、叶鞘、幼穗和颖壳均有表达,主要在根、茎秆和颖壳中高表达,随着发育的进程,RBH1在节间和幼穗表达量逐渐上升,并且在抽穗期节间和幼穗中表达量最高;同时,黄酮类生物合成途径的主要结构酶基因Os CHI和Os F3H,以及直接参与花色素苷生物合成的基因Os DFR其表达水平在rbh1中显著增加;而Os CHS1、Os F3’H和Os ANS1在孕穗期的表达没有明显差异;此外,4个木质素合成相关的基因在突变体颖壳中表达显著上调。蛋白质三维结构预测突变体rbh1相对于野生型主要产生了两处α螺旋。4、针对rbh1的SNP突变位点,开发出了基于HRM技术体系水稻红褐色标记性状基因rbh1功能性分子标记RBH-T/C并成功应用于突变体rbh1基因的群体检测。同时,将该标记应用花香系列杂交水稻杂交F1种子纯度鉴定,能够有效判定杂交种子中的rbh1的纯合基因型亲本不育系及保持系,实现杂交水稻种子纯度快速鉴定。5、利用HRM功能性分子标记辅助选择、花药培养、稻瘟病田间病圃高压筛选及室内米质检测相结合的育种技术,聚合rbh1、fgr、Pi2三个优良目标基因,创制出具有红褐色标记性状的抗病香型保持系材料7份。通过病圃田间鉴定,其叶瘟病级0-1级,穗颈瘟1级,显著增强了其稻瘟病抗性。6、以突变体rbh1为直接材料或间接材料,创制出3个具有红褐色标记性状的优质新不育系锦花A、花香2A、花香7A通过专家技术鉴定。同时以花香A、锦花A分别配制出以花优230、花优357为代表的10个杂交水稻新品种11次通过四川、云南、贵州等省市审定及长江上游国审。对花香A系列杂交组合产量、米质性状的相关及通径分析表明,花香A系列组合产量的提升主要是通过提高其日产量、有效穗,并适当延长其生育期、降低株高与穗长;米质的改良主要通过适度降低籽粒长宽比,从而提高其灌浆效率,降低垩白粒率与垩白度,进而提高整精米率;系列结果为后续花香系列杂交组合的选配指明了方向。