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我国两系杂交水稻的配组成功是水稻杂种优势利用的又一重大创举,现已经大面积推广,取得令人瞩目的成就。但在北方怎样选育育性表达稳定的粳型光温敏核不育系及如何获得更高的杂种优势一直困扰育种工作者,这也大大限制了两系杂交水稻在北方的发展。为了进一步阐明北方粳型光温敏核不育系育性转换特性及杂种优势,本文利用北方粳型光温敏核不育系G317S、G321S、G326S和GB028S为试材,以“叶枕距法”标记育性转换时期,并在此基础上研究不同温度、光照及生态条件下粳型光温敏核不育系育性转换特性。同时利用北方粳型核心光温敏核不育系GB028S与籼粳交重组自交系(秋光×七山占)构建杂种F1群体,研究株高、剑叶长宽、产量及构成因素的杂种优势,为北方粳型两系杂交水稻育种提供理论依据。研究结果表明：1.当剑叶叶枕距众数为0cm时将粳型光温敏核不育系G317S、G321S和G326S 20℃处理3d,3个粳型光温敏核不育系平均花粉不育度为50.06%,平均自交结实率为60.42%。剑叶叶枕距-4-4cm育性恢复,花粉不育度呈U型曲线分布,在剑叶叶枕距-0.5-0.5cm处花粉不育度最低。各穗位在剑叶叶枕距+3cm和±4cm处花粉不育度相近,在剑叶叶枕距-2-2cm处表现为穗上部<穗中部<穗下部。2.利用不同低温、光照时长及光温组合研究粳型光温敏核不育系育性转换的结果,14.5h日长和20℃低温对GB028S处理1d、3d、5d、7d,各处理抽穗期滞后2-8d；1d和3d处理GB028S花粉不育度大于99.5%,没有发生育性转换：5d和7d处理GB028S花粉不育度为98.33%和94.33%,自交结实率为2.64%和5.04%,育性恢复。GB028S的临界温度接近20℃,其低温敏感时期为剑叶叶枕距-3-1cm。在日均温25℃不同光照时长条件下11.5h和12.5h处理育性恢复,13.5h和14.5h处理育性没有恢复。在本研究10个光温组合处理中,11.5h/24℃处理有利于不育系的育性恢复,并获得较高的自交结实率,适合不育系自身繁殖。3.不同生态区域(辽宁盘锦、海南三亚和陵水)条件下粳型光温敏核不育系的育性表现不同。在辽宁盘锦水稻生长发育时段具有长日照(15 h)和高温(25℃)条件,不育系表现不育,通过配组恢复系,可以组配两系杂交水稻。而不育系在海南三亚和陵水冬季短日照(11-12 h)和较低温度(22-23℃)条件下能进行自我繁殖。4.粳型两系杂交水稻的杂种优势研究表明,杂种F1群体的产量构成因素中穗数、千粒重具有中亲优势,穗粒数具有高亲优势,结实率具有中亲优势。因此,杂种F1在单株产量上表现杂种优势较强。单株产量的杂种优势与穗数、穗粒数、结实率的杂种优势存在极显著正相关,而与千粒重的杂种优势相关分析不显著。杂种优势利用遗传分析表明,在杂种F1群体中检测到关于产量和相关性状的QTLsl6个,其中5个QILs在RIL和F1群体中被重复检测到,5个QTLs在产量杂种优势表现为加性效应。66.75%的QTLs位点没有在RIL检测到,表现为显性效应。第1染色体RM259-RM449聚集了9个产量杂种优势相关QTLs,该区间内基因位点可能是形成产量杂种优势的重要遗传基础。据此认为现阶段北方粳型两系杂交水稻的杂种优势是以显性效应为主,加性效应为辅。5.利用程氏指数法及分子标记法的偏粳系数在群体籼粳分类上具有较高的一致性。亲本籼粳成分与杂种优势关系的研究表明,父本RIL程氏指数与F1单株产量及其杂种优势相关不显著。RIL的偏粳系数与单株产量及其杂种优势存在二次曲线关系,达极显著和显著相关水平。F1单株产量在偏粳系数0.55-0.70区间内出现高峰区,杂种优势在偏粳系数0.50-0.65区间内出现高峰区。说明就粳型光温敏核不育系GB028S(Chi:20.5, Dj:0.875)而言,当父本偏粳系数为0.55-0.65时有形成较高产量及杂种优势的潜力。Chrl和Chr12的籼粳成分与F1产量及杂种优势关系密切。双亲的遗传距离与F1产量和相关性状及杂种优势没有明显的关系。