在水稻重要农艺性状遗传研究的基础上，利用单片段代换系进行优良基因和QTL的聚合是改良水稻农艺性状的一个重要途径。本研究利用单片段代换系和次级单片段代换系对与水稻抽穗期、产量、粒型、品质等有关的性状进行了QTL的鉴定和定位；利用已经选择到的带有产量、粒型、品质等优良性状的单片段代换系和双片段聚合系来进行聚合育种；将聚合材料的目标性状与目标片段结合起来，分析带目标性状的片段聚合后对抽穗期、产量、粒型、品质等性状的上位性效应，得到了如下结果。 1、利用16份带有优良性状的单片段代换系和通过杂交后代筛选获得的6份次级单片段检测到水稻14个性状的72个QTL，分布在第1，3，6，7，8，11染色体上。在第1染色体上构建了1个重叠群，第6染色体上构建了3个重叠群对抽穗期、剑叶长、一次枝梗数、穗长度、总粒数、结实率、剑叶宽、倒二叶宽、实粒数、百粒重、二次枝梗数等11个性状的QTL进行了定位。 2、经过2年4季的筛选，在F<,4>代共选出240份纯合多片段聚合系，其中204份片段长度各不相同，双片段聚合系有75份，三片段聚合系有101份，四片段聚合系有28份。这些材料的聚合片段带有的优良基因是关于早熟、产量、品质、粒型性状的。对107份纯合聚合系的目标性状进行了检测，在早熟、单株产量、粒长、粒宽、粒重、直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度等性状上都获得了理想的聚合材料。 3、分析基因(QTL)聚合后对抽穗期、产量、品质、粒型等性状的上位性效应。带有早熟QTL片段的早熟效应容易被无早熟QTL的片段所掩盖，使抽穗期较早熟材料延长，只有少数聚合材料能获得早熟性状；无早熟QTL片段的聚合，部分产生上位性效应，使抽穗期比华粳籼74延迟。不带有产量QTL的片段聚合不会对产量产生影响，带有其它性状QTL的片段多数不会对产量QTL产生上位性效应，实现高产和其它优良性状的改良是可行的。通过聚合带有高产性状的片段可以实现产量的突破。大多数不带有谷粒长QTL的片段对带有谷粒长QTL的片段无上位性效应，也有特异片段对带谷粒长QTL的片段存在上位性，使粒长变短，不带有谷粒长QTL的片段大部分不会对粒长表型产生影响，也有部分出现使聚合材料的谷粒长较亲本显著变短的。通过标记筛选，实现谷粒长和其它优良性状的改良其选择效率是很高的。不带有粒宽QTL的片段之间大部分都不存在上位性效应，对粒宽影响不大；部分材料检测出不带粒宽QTL片段之间的上位性作用，使粒宽显著变小。聚合其它的性状，有部分片段不会对粒宽产生影响，也会出现片段间的上位性作用，使粒宽显著减小；带不同性状QTL的片段对带有粒重QTL的片段，以及不带粒重QTL片段彼此之间都可能存在上位性作用，影响粒重表型。通过标记筛选实现粒重和其它优良性状的同时改良，选择效率不高。通过标记筛选，实现特定直链淀粉含量和其它优良性状的聚合，在直链淀粉含量性状上选择效率非常高。在多个组合中，获得的长度各不相同的片段聚合材料，检测出了片段间特异的上位性效应。 本研究利用单片段代换系和4个重叠群进行了QTL的鉴定和定位。利用单片段代换系进行聚合育种，缩短了育种周期，提高了育种效率，获得的一批优良的聚合材料可直接用于推广应用，也可成为高水平育种中间材料。基因互作研究探讨了带不同目标性状的片段聚合后对抽穗期、产量、粒型、品质等目标性状的影响，为分子设计育种的进一步开展奠定了良好的理论和实践基础。