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水稻是世界上最重要的粮食作物之一，有超过一半的人以稻米为主食。同时水稻还是非常重要的模式作物，其基因组非常小，因此对水稻开展设计育种，聚合高产优质基因将对其它具有基因同源性的作物育种具有重要的意义。分子设计育种是未来水稻育种发展的方向。本实验室构建了1529个单片段代换系，并对单片段代换系带有的基因(QTL)进行了分析。本研究利用已经选择到的带有产量、粒形和品质等优良性状的单片段代换系、两片段、三片段及四片段聚合系来进行设计育种，并对获得的材料进行了分析。
1.利用16份单片段代换系、13份双片段聚合系、9份三片段聚合系和2份四片段聚合系材料进行了水稻的分子设计育种。共筛选到72份不同的纯合多片段聚合系，其中三片段聚合系有11份，四片段聚合系有32份，五片段聚合系有26份，六片段聚合系有3份；在这些聚合系中获得了一些带有高产优质基因的理想聚合系。
2.2009年晚季对23份纯合的多片段聚合系进行了目标基因(QTL)和性状的表型测定。利用本实验室设计的功能标记对具有目标基因的材料进行检测，所用功能标记WX、ALK、FGR、Pb、Rc和GS3分别对基因所控制的直链淀粉含量、糊化温度、香味、黑色种皮、红色种皮和粒长性状进行了检测，大大提高的目标基因选择的准确性。
3.对8份单片段代换系材料的4个性状进行了检测，检测出的16个QTL来源于7个不同供体亲本的片段；分布于第1、3、6、7、8和10染色体；在第3染色体上检测到的QTL最多，为6个；在第6和第10染色体上检测到的QTL最少，为1个；第1和第8染色体上检测到3个QTL；第7染色体上检测到2个QTL。粒重检测到的QTL最多，为8个；粒宽最少，为1个；粒长检测到的3个QTL；谷粒长宽比检测到的4个QTL。
4.对1个品质性状及10个农艺性状的上位性进行了分析。直链淀粉含量共检测了18份材料，其中有5份材料检测到了上位性，占总数的28％；有效穗数检测了17份聚合系，其中有3份聚合系检测到了上位性，占总数的18％；穗长检测了17份聚合系，其中有4份聚合系检测到了上位性，占总数的24％；穗粒数检测了17份聚合系，其中有3份聚合系检测到了上位性，占总数的18％；实粒数检测了17份聚合系，其中有5份聚合系检测到了上位性，占总数的29％；结实率检测17份聚合系，其中有2份聚合系检测到了上位性，占总数的12％；着实密度检测了17份聚合系，其中有3份聚合系检测到了上位性，占总数的18％；百粒重检测了21份聚合系，其中有20份聚合系检测到了上位性，占总数的95％；粒长检测7份聚合系，其中有5份聚合系检测到了上位性，占总数的71％；粒宽检测7份聚合系，其中有4份聚合系检测到了上位性，占总数的57％；谷粒长宽比检测7份聚合系，其中有5份聚合系检测到了上位性，占总数的71％。其中，结实率检测到上位性的材料占检测材料总数的比例最小，百粒重检测到上位性材料占检测材料总数的比例最大。
本研究应用功能标记进行目标基因的筛选及检验，为应用生物信息学及功能标记开展水稻的设计育种提供了一定的实践经验；筛选到的聚合系材料可以作为育种的中间材料，将更多的优良基因(QTL)聚合在一起，育成更高产更优质的材料。不同性状上位性效应的研究可以为水稻的设计育种提供一定的理论基础。
1.利用16份单片段代换系、13份双片段聚合系、9份三片段聚合系和2份四片段聚合系材料进行了水稻的分子设计育种。共筛选到72份不同的纯合多片段聚合系，其中三片段聚合系有11份，四片段聚合系有32份，五片段聚合系有26份，六片段聚合系有3份；在这些聚合系中获得了一些带有高产优质基因的理想聚合系。
2.2009年晚季对23份纯合的多片段聚合系进行了目标基因(QTL)和性状的表型测定。利用本实验室设计的功能标记对具有目标基因的材料进行检测，所用功能标记WX、ALK、FGR、Pb、Rc和GS3分别对基因所控制的直链淀粉含量、糊化温度、香味、黑色种皮、红色种皮和粒长性状进行了检测，大大提高的目标基因选择的准确性。
3.对8份单片段代换系材料的4个性状进行了检测，检测出的16个QTL来源于7个不同供体亲本的片段；分布于第1、3、6、7、8和10染色体；在第3染色体上检测到的QTL最多，为6个；在第6和第10染色体上检测到的QTL最少，为1个；第1和第8染色体上检测到3个QTL；第7染色体上检测到2个QTL。粒重检测到的QTL最多，为8个；粒宽最少，为1个；粒长检测到的3个QTL；谷粒长宽比检测到的4个QTL。
4.对1个品质性状及10个农艺性状的上位性进行了分析。直链淀粉含量共检测了18份材料，其中有5份材料检测到了上位性，占总数的28％；有效穗数检测了17份聚合系，其中有3份聚合系检测到了上位性，占总数的18％；穗长检测了17份聚合系，其中有4份聚合系检测到了上位性，占总数的24％；穗粒数检测了17份聚合系，其中有3份聚合系检测到了上位性，占总数的18％；实粒数检测了17份聚合系，其中有5份聚合系检测到了上位性，占总数的29％；结实率检测17份聚合系，其中有2份聚合系检测到了上位性，占总数的12％；着实密度检测了17份聚合系，其中有3份聚合系检测到了上位性，占总数的18％；百粒重检测了21份聚合系，其中有20份聚合系检测到了上位性，占总数的95％；粒长检测7份聚合系，其中有5份聚合系检测到了上位性，占总数的71％；粒宽检测7份聚合系，其中有4份聚合系检测到了上位性，占总数的57％；谷粒长宽比检测7份聚合系，其中有5份聚合系检测到了上位性，占总数的71％。其中，结实率检测到上位性的材料占检测材料总数的比例最小，百粒重检测到上位性材料占检测材料总数的比例最大。
本研究应用功能标记进行目标基因的筛选及检验，为应用生物信息学及功能标记开展水稻的设计育种提供了一定的实践经验；筛选到的聚合系材料可以作为育种的中间材料，将更多的优良基因(QTL)聚合在一起，育成更高产更优质的材料。不同性状上位性效应的研究可以为水稻的设计育种提供一定的理论基础。