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水稻生产对保障粮食安全、减少贫困人口有重要作用。为了更加高效、有目的地利用现有骨干育种材料,本研究对生产上广泛应用的水稻骨干育种亲本及中间材料进行系统评价,利用关联分析策略挖掘与产量和米质性状关联的分子标记;进一步选取代表性材料配制杂交组合进行杂种优势群分析;结合RNA-seq和基因组重测序,从基因表达水平分析比较杂交组合中杂种优势水平差异形成的可能原因,获得的主要结果如下:1.对277份国内外的水稻骨干育种亲本进行了籼、粳分化分析和群体结构分析;结合表型鉴定,对256份籼稻进行了产量和米质性状的关联分析。277份骨干育种亲本划分为籼稻和粳稻两大类群,256份籼稻进一步划分为4个亚群;对274份骨干亲本进行了米质分析,筛选出十项米质指标均达国标三级以上的各类亲本材料23份;检测到29个标记与11个农艺性状显著关联,其中16个标记与已知基因紧密连锁;对显著关联的标记的等位变异的表型效应值及典型载体材料进行了分析。2.从籼稻各类群材料中选取代表性亲本材料共16份,配制39个杂交稻组合,考查杂交稻亲本和组合的产量性状、产量杂种优势和配合力,结果如下:16份亲本分成7个小类群,包含1个保持系和6个恢复系类群;产量优势及特殊配合力较好的组合为Ⅱ-32A×G5、Ⅱ-32A×G6、天丰A×G7;恢复系各类群产量由高到低依次为:G7、G6、G5、G4、G3、G2;由Ⅱ-32A配制的杂交稻组合,其产量性状的MPH、BPH、SDH、SCA均高于其他杂交稻组合;遗传距离与穗数、粒长、籽粒长宽比显著正相关（p＜0.05）,与粒宽、单株产量、结实率以及产量MPH、SDH、SCA极显著负相关（p<0.01）。3.明恢86、桂99、福恢7018、Ⅱ-32A、泰丰A、天丰A这6个亲本及其9个杂交稻组合的11个农艺性状,与单株产量显著正相关的性状有7个。母本中,这7个与产量正相关性状的一般配合力（GCA）之和由高到低的顺序为:Ⅱ-32A、天丰A、泰丰A;父本中的顺序为:福恢7018、明恢86、桂99。单株产量具有显著MPH的组合5个,具有显著BPH的组合3个。不具有产量优势的4个组合为:泰丰A/明恢86、泰丰A/桂99、泰丰A/福恢7018、天丰A/桂99。4.对上述6个亲本及其9个杂交稻组合和汕优63组合及其亲本总共18份水稻材料的穗部组织进行转录组测序,子代转录组整体特征具有较高相似性,表明杂交组合间存在广泛的基因互补;DEG数量最多的是中亲表达和趋高亲表达,说明显性和互补是杂交稻基因互作的主要方式;进一步在DEG中鉴定了非加性表达的基因（NAG）,这类基因占差异表达基因总数的46.34%。在超高亲、趋低亲、超低亲表达的DEG中,NAG 比例较高。杂交稻组合间NAG程度各异、趋势保守、大多为低亲本表达。根据父本、母本、F1基因的表达水平,首次将各个杂交组合的DEG和DEG&NAG细分为24种表达模式,不论是DEG还是DEG&NAG,都有5种表达模式与单株产量及其相关的7个性状的SCA显著（p<0.05）或极显著（p<0.01）相关,5种表达模式分别为P>M>H（BLP）、H、=P>=M（HP）、P>=M>H（BLP）、H<=P<=M（LP）和H<=P<M（LP）,此结果暗示以上几类表达模式的基因可能与杂交组合单株产量杂种优势的形成相关。5.对上述6个亲本的基因组进行重测序（汕优63两亲本基因组测序数据来自公共数据库）,在各杂交组合中,鉴定出一定数量的表达的双等位SNP和InDel标记;结合转录组测序数据,进行等位基因特异表达（ASE）分析。有四个组合具有较高水平的ASE及单等位基因表达（MAE）,分别是:泰丰A/福恢7018、泰丰A/明恢86、泰丰A/桂99和天丰A/桂99。具有父本桂99或母本泰丰A的杂交稻组合F1代中具有大量ASE,这两亲本恰好分别是父、母本中产量性状GCA值最低的亲本;而具有高水平ASE的四个组合也正是产量杂种优势（MPH）不显著的组合。尽管桂99与泰丰A和天丰A两个母本的杂合均产生高水平ASE,但其与母本Ⅱ-32A的F1杂合体却表现出正常水平ASE,说明Ⅱ-32A中可能存在某些机制,能够将桂99引起的这种高水平ASE恢复正常,由于Ⅱ-32A具有高的产量性状GCA,因此,这很可能就是杂交水稻产量杂种优势产生的关键原因。