当前水稻杂交优势利用的主要途径是三系法和两系法杂交水稻。前者包括质核互作型雄性不育系及其保持系和恢复系。目前三系法在籼型杂交稻中得到广泛应用。后者包括光温敏核雄性不育系和恢复系。上世纪末以来两系杂交稻应用面积逐步增长。两系法和三系法杂交水稻育种体系各有其优缺点。就两系法而言，光温敏核雄性不育系一系两用，繁殖简单，配组自由，育种周期短，但繁殖制种风险大。对三系法而言，质核互作型雄性不育系育性稳定，但繁殖程序复杂，增加了保持系机械混杂的风险，而且质核互作型雄性不育系育种周期长。因此能否将两种杂交水稻育种体系的优点结合起来，并减少其不利的一面，是杂交水稻研究领域中的一个重要课题。本研究以水稻雄性不育为研究对象，以籼型质核互作型雄性不育系和光温敏核雄性不育系为主要研究材料，研究了质核互作型雄性不育系和光温敏核雄性不育系的不育基因互作效应，比较了质核互作型雄性不育系和光温敏核雄性不育系的配合力，同时还对水稻雄性不育系的育性稳定性进行了研究。结果如下：1以自育的温敏核雄性不育系6311S为研究材料，在人工气候室和自然条件下研究了温敏核不育系6311S育性转换特点；通过与保持系、恢复系和其他温敏核不育配组，获得F₁、F₂以及BC₁F₁，研究了6311S温敏核不育基因遗传，并对6311S配合力及育种利用前景进行了评价。结果表明：6311S虽然来源于光敏核不育水稻农垦58S的衍生系，但在高温下表现不育，在低温下表现可育，育性转换临界温度为23.0℃，是典型的温敏核雄性不育系。6311S与恢复系和保持系杂交，F₁代可育，F₂代中可育株与不育株比例为3：1，BC₁F₁群体中不育株和可育株的分离比均为1：1，说明温敏核雄性不育性状由一对隐性基因控制。6311S与来源于农垦58S的培矮64S和来源于安湘S-1的360S温敏核不育基因等位性研究，结果发现，6311S与培矮64S温敏核不育基因是不等位的，与360S温敏核不育基因是等位的。用6311S和培矮64S与7个不同类型的恢复系配组，研究了一般配合力，结果表明：6311S的一般配合力显著优于培矮64S，6311S与7个恢复系测配的7个F₁平均单株产量34.97g，比培矮64S与7个恢复系测配的F₁平均单株产量为30.86g，增产13.3％，说明温敏核不育系6311S具有较好的一般配合力。因此，6311S既可直接应用于两系杂交水稻育种，也可作为选育优良的两系不育系和进行温敏核不育基因研究的优良材料。2用3个温敏核不育系培矮64S、6311S和360S与7个野败型质核互作型水稻雄性不育系及其相应的保持系、3个恢复系配组，观察了51个组合的F₁，19个F₂及6个BC₁F₁代的育性表现，研究了温敏核不育基因在野败型不育细胞质背景下的表达。结果表明：1)培矮64S与恢复系和保持系杂交，F₁代可育，F₂代中可育株与不育株比例为15：1，BC₁F₁群体中不育株和可育株的分离比均为3：1，说明培矮64S温敏核不育性状可能由2对隐性基因控制：6311S、360S与恢复系和保持系杂交，F₁代可育，F₂代中可育株与不育株比例为3：1，BC₁F₁群体中不育株和可育株的分离比均为1：1，说明6311S、360S温敏核不育性状可能由1对隐性基因控制。2)以培矮64S、631lS、360S为父本，与野败型不育系杂交，F₁代分别表现正常可育、部分可育、完全不育，说明培矮64S具有对质核互作型雄性不育系的强恢复基因，6311S可能具有1对弱恢复基因，360S没有恢复基因。进一步研究野败型不育系×温敏核不育系的F2代中可育株与不育株比例，结果是：CMS×培矮64S和CMS×6311S的F2群体中不育株和可育株之比分别分别为1：7.3-9.4和1：1.2-1.4，分别符合两对恢复基因两对温敏基因和一对恢复基因一对温敏基因分离的理论比。从4个CMS×6311S组合F₂群体中选择并收获了18个温敏核不育株种子，种植成F₃株系。以其中4个F₃株系为父本，与5个CMS配组，研究了杂交F₁的育性，推定出4个F₂温敏核不育株是否存在恢复基因；并用没有恢复基因的近等基因系温敏核不育系6311SB和非温敏核不育系6311B与5个CMS配组，研究杂交F₁的育性，进一步验证推定的结果。结果证实：在可育细胞质背景下，无论有无恢复基因，纯合的温敏核不育基因能表达温敏核不育性状；在野败型不育细胞质背景下，必须具有杂合或者纯合的恢复基因，纯合的温敏核不育基因才能表达温敏核不育性状。3)观察了具有不育细胞质的温敏核不育系，初步发现其育性转换温度较其亲本低。初步育成了保持系为温敏核不育系的质核互作型不育系。并由此提出了选育不育细胞质背景的光温敏核不育系和温敏核不育背景的质核互作型不育系的策略。3红莲型雄性不育系是属于配子体不育类型的籼稻雄性不育系．用3个温敏核不育系培矮64S、6311S和360S与红莲型质核互作型水稻雄性不育系粤泰A及其相应的保持系粤泰B以及恢复系配组，以粤泰A与恢复系9311、蜀恢527、明恢63、明恢86、等配组F₁为对照，观察了6个组合的F₁及F₂代的育性表现，以研究温敏核不育基因在红莲型不育细胞质背景下的育性表达。结果表明：1)对照组合F₁可育花粉和结实率分别达到48.1％和86.1％，F₂正常可育，结实率分别达到88.1％和86.1％。温敏核不育系培矮64S、6311S和360S与粤泰B杂交F₁可育花粉和结实率分别达到88.1％和86.1％，与粤泰A杂交F₁可育花粉和结实率分别为48.8％和88.1％。说明温敏核不育系培矮64S、6311S和360S不但能被粤泰B恢复育性，而且具有对红莲型不育系的恢复基因，能完全恢复粤泰A的育性。2)温敏核不育系培矮64S、6311S和360S与粤泰B杂交F₂群体可育株和不育株分离比分别符合15：1、3：1和3：1，表现为2对、1对和1对隐性基因控制，进一步证实了在可育细胞质背景下，恢复基因对温敏核不育基因的表达的没有影响的结论。温敏核不育系培矮64S、6311S和360S与粤泰A杂交F₂群体可育株和不育株分离比分别符合15：1、3：1和3：1的理论比，进一步分析可知：在红莲型不育细胞质背景下，恢复基因也是温敏核不育基因表达的关键，但是由于红莲型不育系属于配子体遗传类型，3个温敏核不育系都具有对红莲型不育系的恢复基因，因此粤泰A×TGMS组合的F₂中不育株：可育株之比不同于WA-CMS×TGMS组合的F₂中不育株：可育株之比。4为了比较相同遗传背景下CMS和TGMS的配合力，培育了两系和三系近等基因系。以保持系新协黄B为父本，以温敏核不育系培矮64S、6311S为轮回亲本，采取回交-测交排除恢复基因和温敏不育基因的方法，连续回交，首次培育了培矮64S、6311S的CMS近等基因系培矮64A、63A。并构建了一套4个不育系×6个恢复系的不完全双列杂交组合，研究了CMS和TGMS近等基因系培矮64S和培矮64A、6311S和6311A的育性、形态特征的差异和一般配合力的差异。结果如下：1)在遗传背景相同的前提下，不育期的温敏核不育系与其相应的质核互作型不育系除柱头大小和花粉育性有一定差异外，株高、播种一抽穗历期、剑叶长、穗长、包穗长、穗粒数和结实率等农艺经济性状表现基本一致。2)近等基因系培矮64S和培矮64A与6311S和6311A产量、产量结构及其农艺性状的一般配合力存在显著差异，但是培矮64S和培矮64A、6311S和6311A产量、产量结构及其农艺性状的配合力没有显著差异，说明两系三系组合间产量等性状的差异主要是来自不育系和恢复系品种间的差异，与其不育类型没有必然的联系。5近年来杂交水稻种子质量下降。为进一步提高杂交水稻制种质量，以我国长江中下游地区应用的有代表性7个不同类型的籼型水稻不育系为研究材料，在江苏南京进行分期播种研究了水稻不育系生态型、农艺特性以及育性稳定性差异。结果表明：1)主要籼型水稻不育系可分为早稻和中稻类型。播种期和品种对不育系库容量包括穗数和颖花数等农艺性状都有极显著的影响，播种期的影响大于品种影响。中稻型不育系的颖花数较高，在第1-2播期早播的环境下表现更高。柱头外露率主要决定于品种基因型，并受播种期与品种基因型互作的一定的影响。中稻不育系的柱头外露率高且稳定，其中质核互作型不育系柱头外露率在早播生长条件下更高，而温敏核不育系柱头外露率在适当晚播的环境下更有利。2)在不同播期环境条件下，野败型和红莲型CMS不育性均表现相当稳定，说明光温条件对野败型和红莲型CMS不育性没有影响；温敏核不育系在早播（6月上旬以前）的环境下保持不育，说明适当早播，可避免温敏核不育系恢复可育，提高两系制种种子纯度。6近年来红莲型不育系粤泰A以及组合种子纯度下降，混杂退化严重。为了探明粤泰A及其组合种子纯度下降的原因，以红莲型不育系粤泰A和粤泰B为材料，通过模拟生物学混杂试验分析其杂株类型及其成因，并在不同生态条件下研究了粤泰A不育性。结果表明：生物学混杂导致恢复基因的渗入是粤泰A纯度迅速下降杂的主要原因。常用的保持系、恢复系和温敏核不育系等品种的恢复基因可直接对粤泰A的渗入，或者间接通过对粤泰B的渗入而对粤泰A的渗入，产生F₁杂株及其“同质恢”后代。粤泰A、B异交结实率高，抽穗扬花期与生产上常用品种同步，是其容易发生生物学混杂的重要因素。因此排除恢复基因后严格隔离是确保粤泰A、B纯度的主要技术措施。采取分批播种和稻桩异地种植对提纯后的粤泰A育性进行鉴定，证明红莲型CMS粤泰A在不同气候条件下的不育性也是相当稳定的。