水稻(Oryza sativa L.)是重要的粮食作物,籽粒性状是与稻谷产量和稻米品质都直接相关的重要农艺性状之一。调控籽粒性状遗传表现是实现水稻产量和品质改良的重要措施。籽粒相关性状及其相互关系十分复杂,对籽粒形态、理化和灌浆特性等相互联系的探究比较有限。此外,籽粒性状大多属于复杂的数量性状,受多基因控制,有关籽粒性状的分子标记开发和育种实践进展缓慢。本研究主要围绕水稻籽粒外观和理化品质性状,展开遗传变异、QTL定位以及分子标记关联研究。在多样性种质变异调查基础上,利用重组自交系(RILs)群体和高密度遗传图谱对粒型相关性状和稻米糊化温度进行QTL初步定位,并利用分布于全基因组的稻米籽粒相关QTL连锁标记和淀粉合成相关基因等位分子标记对多样性水稻种质进行基因分型,筛选与性状显著关联的分子标记,进而构建直链淀粉含量AC、胶稠度GC和碱消值ASV的回归模型方程。主要研究结果如下:1、48份供试材料间籽粒性状存在广泛的遗传变异,变异系数为13.7~161.5%。其中籽粒面积、籽粒周长和圆度在评价品种外观性状上具有参考价值。玉针香和02428衍生的RILs群体在四个环境下各性状呈连续变异分离,变异系数在6.34~84.55%之间。籽粒粒型相关性状具有较高的广义遗传力,为53.33~70.67%。粒型相关性状多环境QTL定位结果表明,已报道的GS3、GL7/GW7和gw5/qSW5等位点在本研究得到重复鉴定。同时,获得多个新的稳定遗传的粒型QTL位点。2、水稻籽粒灌浆特性与粒型、RVA谱特征值、直链淀粉含量AC、胶稠度GC、碱消值ASV之间存在复杂的互作关系。其中,RVA谱特征值与直链淀粉含量(AC)和胶稠度(GC)存在显著或极显著的相关性,与粒型的相关系数较低。粒型性状和碱消值(ASV)主要与有效灌浆期、灌浆快增期持续时间以及灌浆渐进期持续时间显著相关;而粒重和AC主要与灌浆速率相关参数相关;垩白粒率和垩白度与活跃灌浆期和灌浆速率为最大时显著相关。碱消值测定结果表明,02428和玉针香表现出极端的差异,由两者衍生的RILs群体中碱消值表现质量-数量性状遗传特征。2年重复条件下,检测获得2个控制碱消值的主要QTL。其中,qASV6是一主效QTL,极可能就是alk基因或其等位基因;qASV11是一个新的微效QTL位点,其候选基因在亲本籽粒灌浆后期的表达差异显著。3、154个多态性标记对48份种质材料共检测到491个等位变异,基因多样性平均为0.447,多态信息含量(PIC)平均为0.390。性状-标记关联检测共获得9个与粒重显著关联的位点,14个与粒型相关性状显著关联的位点,与AC关联的位点有15个,与GC关联的位点有8个,与ASV关联的位点有4个。进一步利用5个粒重、粒型显著性关联位点对281份材料进行验证,这5个位点均检测到与粒型相关性状显著关联,贡献率为2.82~37.39%,表明这5个位点对粒型相关性状的分子标记辅助选择具有重要参考价值。逐步回归分析表明,AC和ASV的回归方程模型决定系数较高,分别为85.30%和80.38%,35份种质材料进一步验证了AC和ASV回归方程模型的可行性。综上,本研究围绕水稻籽粒相关性状,基于高密度遗传图谱鉴定出一批籽粒相关性状QTL位点。同时通过性状-标记关联检测,获得籽粒性状相关可靠的分子标记和重要等位基因组合,为水稻籽粒性状育种实践提供理论依据。