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利用远缘物种创新种质是植物遗传育种的前沿方向。外源DNA直接导入受体植物技术是我国科学家发明、倡导的遗传操作方法。前人将远缘物种基因组DNA转移到各种受体植物中，创制出了丰富的变异材料，实现了对受体农艺性状的综合改良。但由于其中蕴藏的分子机制，特别是变异系表型和基因型变异的全貌、外源特异DNA片段的转移和整合，及性状变异的分子机理等迄今尚不清楚，行内对此途径创新种质存在居多困惑与质疑。 本文开展了“穗茎注射法”(Spike-stalk injection method，SIM)创新水稻(Oryza.sativa L.)种质，其遗传分离规律及相关分子机理的研究。尝试将不同远缘物种基因组DNA导入到不同受体水稻亲本材料中创造水稻变异新种质，并对低世代变异系的遗传分离规律及高世代变异系中外源DNA导入相关分子机理进行了研究，主要内容如下: 1.采用“穗茎注射法”，将高粱、玉米、稗草、拟南芥和不同野生稻等基因组DNA分别导入到受体水稻9311和RH78中，得到了一批株高、产量性状和叶片等性状得到显著改良的变异材料，变异率约为0.7‰-4.4‰; SSR(simple sequence repeat)和indel(insertion anddeletion)标记分析变异单株与供受体之间的遗传多样性发现:变异与受体之间的遗传多样性为0.88％-32.93％、且外源DNA导入过程中存在“突变热点”(mutation hotspot)现象; 2.通过对D1代变异单株ERV1及其受体水稻RH78的全基因组深度重测序，ERV1自交D2代群体216个株系的RAD(Restriction-siteassociated DNA tags)测序及产量相关性状的QTL(quantitative traitlocus)关联分析和比较基因组分析发现:(1)相对于受体RH78，ERV1千粒重，每穗粒数和结实率显著增加;(2)相对于受体基因组，在ERV1中共检测到5，518个纯合的SNPs和449，726个杂合SNPs，且这些SNPs位点在染色体上的分布是不均匀的;(3)在ERV17,325个基因的编码区(coding sequence region，CDS)共检测到14，955个非同义SNP(non-synonymous SNPs)突变;(4)共定位到13个与抽穗期，株高，主穗穗长，有效分蘖数，结实率，百粒重有显著关联性的基因或QTLs区间，这些区间的表型贡献率约4.8％-10.5％;(5)D2代群体中216个株系的平均基因组纯合度为88.2％，约50％的株系纯合度达到90％以上，平均基因组杂合度为1.57×10-4; 3.高世代稳定变异系YVB及其受体水稻V20B之间的性状调查及比较分析发现:V20B和YVB在形态和生理生化上存在极显著的差异，特别是YVB稻米品质性状得到明显改良;通过YVB，V20B和小粒野生稻的全基因组测序及比较基因组分析，在YVB和V20B之间检测到大量的遗传变异，包括310，500个单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphisms，SNPs，44，305个小片段插入缺失(small indels)和7，771个结构变异(structure variations，SVs)，同时，在YVB基因组上筛选并验证12个来源于供体小粒野生稻不同大小的特异片段或基因;通过对YVB×V20B BC1F5群体100个株系品质相关性状的QTLs关联分析，初步证明了Wx和DEP1基因序列的变异是YVB中胶稠度和粒长性状变异的关键基因，另外，在5号染色体4.3-5.1CM范围内定位到一个LOD值较高的QTL区间，该区间同时与千粒重、粒宽、整精重和平均垩白面积显著相关，存在明显的“一因多效”效应，该区间内已经克隆的GS5或GW5基因序列的变异可以解释YVB中米质性状的变异。