本试验以6个胞质雄性不育材料为被测验种、6个烤烟品种为测验种,采用不完全双列杂交方法组配36个杂交组合,进行随机区组实验,调查了株形、叶色和叶形等植物学性状,测定了株高、茎围、节距、有效叶片数和产量等农艺性状,调查了 TMV、赤星病、气候斑点病和蚀纹病的田间自然发病率和病情指数,并测定初烤烟叶中总糖、还原糖、烟碱、总钾、总氯和总氮含量,对杂交一代的主要农艺性状、自然抗病性和常规化学成分含量进行方差分析、遗传力、遗传相关、配合力、基于配合力分析的双标图以及杂种优势分析;从280对SSR引物中选出56对稳定性高、多态性好的SSR引物,利用56个SSR标记对12份烤烟材料进行遗传差异评价,根据遗传距离探讨亲本的育种潜力以及烤烟杂种优势。主要结果如下:1、主要农艺性状除了下二棚长、上部叶单叶重和上部叶产量组合间未达显著水平外,其他均达到显著或者极显著水平;只有节距、腰叶长宽和下部叶产量的一般配合力和特殊配合力效应均达到了显著或者极显著水平。常规化学成分含量除了下部烟叶氯组合间未达到显著水平外其他化学成分含量均达到了显著或者极显著水平;下部烟叶氯、下部叶钾、中部叶总糖、中部叶烟碱、中部叶钾和上部叶烟碱的一般配合力或特殊配合力效应差异不显著,其他化学成分含量均达显著或者极显著水平。主要病害发病情况中TMV发病率、TMV病情指数以及气候斑点病发病率在组合间达到了显著或者极显著水平。2、所有性状中节距、下部叶产量、下部叶总糖、下部叶还原糖、下部叶烟碱、中部叶总氮、中部叶氯、上部叶总糖和上部叶还原糖的广义遗传力超过50%,而其他性状广义遗传力均较低;株高、节距、有效叶片数和中部叶烟碱的狭义遗传力超过40%,其他性状的狭义遗传力均在40%以下。腰叶长宽和上部叶产量可能受基因的加性效应和非加性效应共同控制,其他农艺性状的遗传变异可能以加性效应为主;烟碱可能受加性效应控制,总氮可能受非加性效应控制,总糖、还原糖、氯和钾可能受基因的加性效应以及非加性效应共同作用;赤星病和气候斑点病的抗性可能受加性基因控制,普通花叶病毒的抗性可能受非加性效应控制,蚀纹病的抗性可能受基因的加性效应和非加性效应共同作用。3、各农艺性状间的相关系数多数呈正相关,其中茎叶角、株高、节距与产量呈负相关,其他农艺性状与产量呈正相关。不同部位中,总糖与还原糖的表型相关系数和基因型相关系数均为正值,烟碱与总氮之间各相关系数均为正值,总糖、还原糖与含氮化合物之间呈负相关,其他性状间有的呈正相关有的呈负相关。4、由一般配合力效应值可知,6个胞质雄性不育材料中PVH1452可能降低后代株高、节距、上二棚长、中部叶还原糖、中部叶总氮、上部叶总糖、上部叶还原糖,提高后代下部叶还原糖、下部叶烟碱、中部叶氯、中部叶钾、上部叶烟碱和氯;川烟1号可能降低后代有效叶片数,提高后代单叶重、下部叶还原糖、中部叶钾、上部叶总糖和还原糖;MS云烟85可能降低后代茎叶角、茎围、节距、腰叶宽、单叶重、下部叶烟碱、上部叶总糖、还原糖和TMV抗性,提高后代下部叶还原糖;NC102可能降低后代节距、腰叶宽、上二棚宽、下部叶还原糖、下部叶总糖、上部叶氯和钾,提高后代有效叶片数、产量、上部叶烟碱和赤星病抗性;MS云烟87可能降低后代腰叶宽、中部叶钾、上部叶烟碱、氯、钾和TMV抗性,提高后代下部叶产量、下部叶总糖、中部叶总糖、中部叶还原糖、上部叶还原糖和总氮;MS Y01可能降低后代有效叶片数、下部叶产量、下部叶总糖、下部叶还原糖、中部叶钾、赤星病抗性和气候斑点病抗性,提高后代茎叶角、株高、节距、叶宽、下部叶总氮、中部叶总氮、上部叶总糖、氯、钾、TMV抗性和蚀纹病抗性。5、对配合力方差分析显著的性状进行双标图分析,节距只存在1个杂种优势群,腰叶长存在4个杂种优势群,腰叶宽存在2个杂种优势群,下部叶产量存在3个杂种优势群;下部叶总糖、还原糖和总氮均存在3个杂种优势群,烟碱存在2个杂种优势群;中部叶还原糖存在2个杂种优势群,总氮和氯均存在4个杂种优势群;上部叶总糖存在2个杂种优势群,还原糖、总氮和钾均存在3个杂种优势群,氯存在4个杂种优势群。可以参照杂种优势群对不同的育种目标进行亲本组配,为以后的杂种优势利用提供一定的理论基础。6、杂交组合MS云烟87×红花大金元和MS云烟87×净叶黄在农艺性状、化学成分和抗病性等方面整体表现比较好。MS云烟87与红花大金元、净叶黄之间的遗传距离分别为0.327、0.375,遗传距离较大,其可能具有较强的杂种优势。7、12份烤烟材料之间遗传距离的变化范围为0.065～0.452,平均遗传距离为0.243,其中红花大金元与净叶黄的遗传距离最大为0.452,MS云烟85与MS云烟87、PVH1452与NC102的差异最小,遗传距离均为0.065。聚类结果表明在遗传距离为0.11处可将12份烤烟材料划分为1个大类群、1个小类群和2个由单一烤烟种质形成的独立个类,聚类结果与烤烟材料的实际亲缘关系基本一致。