人口不断增长、可利用耕地面积日益减少，导致粮食问题日益突出。杂种优势的利用已成为作物增产的重要途径，自20世纪30年代玉米杂种优势得到有效利用以来，玉米、水稻、油菜、高粱、小麦等农作物和许多蔬菜作物杂种优势的广泛利用，已获得了良好的经济效益和社会效益。杂种优势是一种非常复杂的现象，常规育种中人们常通过配合力测定来研究杂种优势，但大量的测交和田间评价耗时费力，易受环境的影响，并缺乏预见性，这给杂种优势利用提出了新的挑战。早期人们尝试利用形态指标、生化标记等方法来预测杂种优势，这些方法有一定的参考价值，但预测准确性不高。自20世纪80年代分子标记技术问世以来，杂种优势预测研究进入了一个崭新的阶段，近年来，预测杂种优势已成为分子标记研究的一个热点。许多学者借助RFLP、RAPD、AFLP、SSR等分子标记，结合NCⅡ设计等方法预测杂种优势。目前分子标记预测杂种优势研究存在两方面的问题：一、多数研究者用所有标记位点来预测杂种优势。在杂种优势的多基因系统中，每个基因的作用大小不同、而且作用性质也可能不同，有些基因对杂种优势具有增加的作用，而有些基因则具有降低的作用，如果不将二者加以区分而混合进行预测，一方面二者将相互抵消，同时也会出现不同环境下相关性质相反的情况，这是导致不同研究者结论不同，有的认为可以预测，多数认为不能预测的重要原因。张启发等提出阳性标记的概念并应用于杂种优势研究，一度取得了较好的效果，但因材料和环境而存在差异。二、只分析了分子标记与性状的相关，而没有做真正意义上的预测。由于不同的研究材料和不同的性状所得到的结果都存在极大差异，对某些实验材料存在遗传距离与杂种优势高度相关时，亲本组合变化后不一定仍高度相关，遗传距离与杂种优势的相关性可能受材料、环境等因素的影响而变化。本研究用两套籼型杂交水稻NCⅡF₁和亲本，分别在重庆和四川泸州两个不同环境下进行试验，结合SSR和AFLP技术，通过阳性和增效位点筛选，以探讨分子标记，特别是增效位点在不同材料、不同试验环境下用于杂种优势预测的可行性和可移植性，为杂种优势的准确预测提供新的思路和方法。主要结果如下：1．不同时期水稻主要不育系、恢复系的遗传差异变化杂交水稻成功配套30年来，我国培育出了大量优良的野败型恢复系和不育系。但对不同年代的恢复系内、不育系内及不同年代的恢复系与不育系间的遗传差异，还未见系统研究报道，而这项研究，将有助于揭示我国水稻亲本育种历程中恢复系和不育系的遗传差异变化趋势，对提高杂交水稻亲本的选择效率及产量具有重要意义。选用31对AFLP引物和174对SSR引物，检测了我国不同年代广泛使用的19个野败型恢复系和13个不育系（32个水稻材料为本研究中两套不完全双列杂交组合的亲本）的遗传差异，并对不同时期恢复系内、不育系内、恢复系与不育系间等遗传差异进行了研究。（1）基于标记（AFLP，535条多态性带；SSR，550条差异带）和性状（15个）两种聚类在不育系和恢复系的区分上一致，而在恢复系内和不育系内的遗传差异检测上有较大差异。（2）我国水稻亲本间的遗传差异较大，其中，不育系与恢复系间＞恢复系内＞不育系内，不育系与恢复系间较大的遗传差异是杂交水稻高产的基础。（3）恢复系内的遗传差异以早期小于中期、近期，其与不育系间的遗传差异也存在同样的关系，这与20世纪80年代中、后期我国杂交水稻产量大幅度提高，90年代后一直徘徊不前的变化趋势一致。分子标记揭示的遗传差异可为杂交育种中恢复系的选择提供参考。（4）不育系内的遗传差异后期大于前期，但它与恢复系间的遗传差异前、后期不显著。引入或改良不育系和恢复系，是杂交水稻产量进一步提高的迫切需要。2．亲本分子标记遗传距离对其F₁产量性状值的预测利用AFLP、SSR两种标记，结合在重庆和泸州两个环境试验的两套不完全双列杂交（7×10和9×9）（母本×父本）籼型水稻组合，利用F₁性状值对标记位点进行筛选（二组法），获得与性状有关的阳性位点、增效位点，进一步分析了亲本一般遗传距离、阳性遗传距离、增效遗传距离与F₁性状值的相关性，同时对相同环境下不同亲本组合、不同环境下相同亲本组合、亲本部分相同组合F₁性状值进行了预测。（5）亲本一般遗传距离与F₁7个产量性状不相关或相关性不高，不能用所有标记位点来预测F₁性状值。（6）阳性遗传距离与性状相关性有所提高，但套间和环境间性状预测效果均差，达不到预测要求。（7）增效遗传距离与性状的相关性很好，7个性状相关系数均值在0.7以上，环境间性状预测较为理想（单株粒重除外），预测水平在0.6以上，但对套间性状的预测不理想。（8）对2套亲本部分相同组合——固定恢复系组合、固定不育系组合，阳性位点预测效果不理想，而增效位点预测效果有很大提高，对固定恢复系组合预测效果总体好于对固定不育系组合的预测。其中两种标记合并后的增效位点对固定恢复系组合的有效穗数的预测水平在0.7以上，对固定恢复系组合结实率、单穗重，对固定不育系组合结实率的预测也在0.6以上。对固定亲本组合部分性状预测达到了可利用的水平，因此，各育种单位可用本单位的骨干恢复系、不育系亲本建立预测模型，减少育种的盲目性。3．标记型值对F₁产量性状值的预测通过三组法筛选，获得了阳性位点和增效位点。阳性位点中，一些只有加性效应，一些只有显性效应，一些既有加性效应又有显性效应。利用阳性位点和增效位点的加性、显性效应值和亲本的标记型（0或1），可推导出杂交组合的标记型（1／1，1／0，0／0），进而得到组合在每个标记位点的效应值，用双列组合产量性状值和组合标记位点的效应值对阳性、增效位点进行逐步回归分析，得到预测模型。（9）预测模型中，杂种标记型值与性状的相关性很高，高于亲本遗传距离与杂种性状值的相关，前者的相关系数在0.9左右，其中相关系数最小的单株粒重也在0.7以上。（10）预测模型对亲本完全不同的组合产量性状值预测，阳性位点和增效位点的效果均差。对产量性状的预测，相关性数约2／5达到显著，但其中1／3负相关。（11）总体来看，对固定不育系组合的预测效果低于对固定恢复系组合的预测，对7个产量构成性状平均预测水平分别为0.29和0.50。（12）在利用标记型值对固定亲本组合的预测中，阳性位点与增效位点的总体效果相近，而用遗传距离预测时，增效位点的预测效果远远好于阳性位点，说明通过逐步回归，去除了阳性位点中的部分干扰位点，提高了阳性位点的预测准确性。