全球一半以上的人口以稻米为主食。在耕地面积不断减少、水资源日益匮乏的大环境下,要满足不断增加的世界人口对稻米的需求,只有提高单产。过去30多年的实践已经证明,杂种水稻是提高单产的成功的技术。中国每年种植1700万公顷杂交水稻,占水稻种植总面积的50%左右。杂交籼稻种植面积已占籼稻种植总面积的70%左右。杂交粳稻种植面积仅占粳稻种植总面积840万公顷的3%左右。杂交粳稻还有很大的发展空间。限制杂交粳稻发展速度最主要的因子是竞争优势不够强。提高杂交粳稻竞争优势的关键在于改良恢复系的配合力。本研究在前期工作的基础上,开展了以下4个方面的研究工作：一是利用粳稻6个BT型雄性不育系和12个恢复系按NC Ⅱ遗传交配设计组配72个F1组合,调查8个产量相关性状表型值,分析18个亲本8个产量相关性状的一般配合力效应和特殊配合力效应方差,结合18个亲本115对SSR引物扩增的DNA分子标记数据,筛选18个亲本的单株日产量、单株有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重、一次枝梗数、二次枝梗数和穗长等8个产量相关性状优异配合力的SSR标记基因型。二是调查上述72个F1组合的谷粒长、谷粒宽、糙米率、精米率、整精米率、垩白米粒率、垩白度、糊化温度、胶稠度和直链淀粉含量等10个米质性状表型值,分析18个亲本10个米质性状的一般配合力效应和特殊配合力效应方差,结合亲本SSR分子标记数据,筛选18个亲本10个米质性状优异配合力的标记基因型。三是通过调整不育系和恢复系材料类型和数量,扩大亲本群体至不育系7个,恢复系13个,利用同一套SSR引物,扩增这20个亲本SSR分子标记基因型,结合91个组合F1产量性状表型数据,再次鉴定亲本产量性状优异配合力的标记基因型；并与上述第1项研究结果比较,分析亲本群体扩大后各性状优异配合力标记基因型的变化情况；以及2年同一套亲本同一套标记产量相关性状配合力的标记基因型的异同。四是利用上述第1项和第2项研究筛选出的产量和品质相关性状优异配合力标记基因型,通过杂交、回交和SSR分子标记辅助多代选择技术,对江苏省审定组合86优8号的父本恢复系宁恢8号的单株有效穗数和胶稠度性状的配合力、以及优质恢复系157TR-68的单株日均产量配合力进行实际改良和效果评价。获得的主要结果如下。一、在6个不育系与12个恢复系所配的72个F1组合中,共筛选出31个SSR标记基因型与亲本8个产量相关性状配合力显著相关。其中2个标记基因型同时与亲本6个性状配合力相关；有2个标记基因型同时与亲本5个性状配合力相关；有4个标记基因型同时与亲本4个性状配合力相关；有5个标记基因型同时与亲本3个性状配合力相关；有3个标记基因型同时与亲本2个性状配合力相关；有15个标记基因型与亲本单个性状配合力相关。与亲本4个性状配合力相关的4个标记基因型中,有1个标记基因型RM23～150/160对4个性状的配合力效应都是正的,可使F1的每穗总粒数、单株日产量、穗长和二次枝梗数4个性状值分别增加11.6%、11.2%、10.1%、15.0%。与亲本3个性状配合力相关的5个标记基因型中,有3个标记基因型对亲本的配合力效应是正值。二、在6个不育系与12个恢复系配制的72个F1组合中,共鉴定出30个SSR标记基因型与亲本10个米质性状配合力显著相关。其中25个与亲本米质性状不良配合力相关,5个与优异配合力相关。标记基因型RM263-175/180和RM444-230/240可以使F1整精米率分别提高3.2%和2.5%。RM3-120/150可以使F1谷粒长缩短2.4%,RM444-180/240可以使F1谷粒宽增加2.1%。RM428-273/294可以使F1植株上的杂交稻米直链淀粉含量减少7.0%。有8个标记基因型同时也影响产量性状配合力。RM3-120/150同时可以使F1的每穗总粒数和每穗实粒数分别增加15.9%和10.9%。RM1211-150/160可使F1的糙米率和精米率分别减少0.9%和1.1%,同时使F1的每穗总粒数和每穗实粒数分别增加21.8.%和20.3%。RM23-150/160可使F1的垩白米粒率和垩白度分别增加44.1%和45.7%,同时使F1的单株日产量和每穗总粒数分别增加11.2%和11.6%。这些结果可用于指导亲本米质性状和产量性状配合力的分子标记辅助改良以及未来杂交粳稻组合配置中的亲本选配。三、在7个不育系与13个恢复系配制的91个F1组合中,共发现66个SSR标记基因型与亲本产量相关性状配合力显著相关。其中22个与亲本单个性状配合力相关；19个同时与亲本2个性状配合力相关；8个同时与亲本3个性状配合力相关；10个同时与亲本4个性状配合力相关；3个同时与亲本5个性状配合力相关；4个同时与亲本6个性状配合力相关。比较2年同一套亲本同一套标记产量相关性状配合力的标记基因型,发现2年都与同一性状配合力显著相关的标记基因型26个。其中4个与单株有效穗数、8个与每穗总粒数、11个与穗长、3个与每穗实粒数的配合力显著相关。四、运用优异配合力标记基因型RM208-175/180和RM5556-96/96信息,以武育粳3号R为RM208-180bp和RM5556-96bp条带的供体亲本,改良粳稻恢复系宁恢8号单株有效穗数和精米胶稠度配合力；利用优异配合力标记基因型RM152-165/170信息,以宁恢8号为RM152-170bp条带的供体亲本,改良优质粳稻恢复系宁恢157单株日产量配合力。通过杂交、回交、自交和测交,获得了RM208位点为180bp纯合条带的宁恢8号遗传背景的新恢复系12个。其中8010-4-24、8010-6-5和8010-6-23与对应不育系武3A配组,F1单株有效穗数比对照宁恢8号与武3A所配组合F1平均提高了45%；8010-4-10、8010-4-14和8012-2-9与不育系863A配组,F1单株有效穗数比对照宁恢8号与863A所配组合F1分别增加了65.5%、56.9%和86.2%。获得了RM5556位点为96bp纯合条带的宁恢8号遗传背景的新恢复系6个。其中8009-14-3、8009-14-18、8009-14-29、8013-22-10和8013-22-24与9522A配组,F1植株上所收稻谷的精米胶稠度均显著低于宁恢8号与9522A配组。获得了RM152位点为170bp纯合条带的宁恢157遗传背景的新恢复系8个,其中8014-26-1、8014-26-12、8014-26-21、8014-26-24、8015-7-4和8015-7-17与六千辛A配组,F1单株日产量显著高于对照宁恢157与六千辛A配组,6个F1的单株日产量分别比对照六优157(六千辛-宁恢157F1)增加86.81%、43.06%、78.47%、55.56%、90、97%和82.64%。综合上述亲本配合力标记基因型筛选结果,发现与产量相关性状配合力相关的SSR标记基因型数目较多,三分之一标记基因型与2个及以上性状的配合力同时相关。那些与改良目标一致的多性状配合力相关位点可能有利于亲本多个性状配合力同时进行改良。年份间重复检测到的与同一性状配合力显著相关的标记基因型,对F1性状值的效应是同向的,增量率是相近的。这些年份间表现稳定的优异配合力标记基因型用于粳稻恢复系配合力改良预计可以收到期望的效果。与亲本米质性状配合力相关的SSR标记基因型中,80%的位点处于杂合状态时,对F1植株上所收稻谷的精米品质有不利的影响,这可能与F1植株上所收籽粒基因型发生分离有关。因此在影响米质性状的位点上,双亲应当具有相同的等位基因。利用优异配合力标记基因型信息,通过染色体等位片段置换,改良亲本产量相关性状配合力的效果大于改良亲本米质性状配合力的效果。武3A/8010-4-24和863A/8012-2-9是单株有效穗数、单株日产量和单株产量增加最多且株高生育期与对照差异不显著的两个组合,有望在生产上应用。