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水稻是最重要的粮食作物之一,其产量的增长对人类粮食安全具有重要作用;同时,随着生活水平的不断提高,稻米的品质也越来越受到人们的关注;在自然条件下,水稻易受稻瘟病、褐飞虱等病虫害影响,致使其产量降低、品质下降;因此,育种家们一直期望对水稻的产量、品质和抗性进行协同改良。本实验室利用水稻单片段代换系文库,开展了广泛的分子设计育种工作,本研究在此基础上利用携带有与水稻产量、品质和抗病虫等相关基因(QTL)的单片段代换系和多片段聚合系开展聚合育种,并对筛选得到的纯合聚合系进行分析,主要结果如下:1.通过利用携带有高产、粒长、粒宽、早熟、种皮颜色、香味、特定直链淀粉含量、抗稻瘟病和抗褐飞虱等优良基因(QTL)的23份单片段代换系和8份多片段聚合系材料,根据育种目标按不同组配方案进行聚合,获得了56份携带有多种优良性状的聚合系。其中,九片段聚合系2份、八片段聚合系8份,七片段聚合系13份,六片段聚合系9份以及双片段聚合系24份。2.对获得的56份纯合聚合系进行目标基因(QTL)鉴定和农艺性状考察,并对其进行了聚合效应分析。经标记检测,绝大部分优良基因(QTL)都能够在聚合系中检测出来,而且其表型与预期都有较高的相符率。考察的产量相关性状有株高、抽穗期、分蘖数、穗长、结实率、着粒密度和千粒重等,品质相关性状有粒长、粒宽、糊化温度、碱硝值和直链淀粉含量等。其中有40份聚合系比对照华粳籼74显著性地提早抽穗,有3份聚合系显著地提高了单株有效分蘖数,有8份聚合系在着粒密度上有显著性地提高,有24份聚合系在千粒重上比对照显著性提高,45份聚合系在粒长上比对照华粳籼74有显著性变化,另外,还有8份聚合系比对照华粳籼74在理论产量上有显著性地提高。3.对聚合系中携带有抗稻瘟病基因qBLAST-11-1和qBLAST-2-1的26份材料进行抗性鉴定,聚合系对稻瘟病的抗性水平相较华粳籼74均有不同程度的提高。同时,还对8份携带Bph24基因的双片段聚合系进行褐飞虱抗性鉴定,聚合系对褐飞虱的抗性能力均达到与抗褐飞虱材料RH相同的抗性等级,表现为抗性水平。本研究利用实验室构建的携带有优良基因(QTL)的单片段代换系材料开展了设计育种,并用分子标记辅助选择手段快速地筛选到了符合设计预期的聚合系材料,并对其进行了基因型检测和表型鉴定;聚合的优良基因(QTL)大部分都能够得到表达,基本达到了对材料进行产量、品质和抗病虫能力协同改良的设计预期,也为进一步开展设计育种提供了良好的材料。