1、隨著人們對資源和環(huán)境問題嚴峻性認識的不斷加深，以節(jié)省資源、保護環(huán)境為前提的農業(yè)可持續(xù)發(fā)展熱潮波及全球。作物遺傳改良的目標和重點不僅僅是提高作物的產量潛力，而且還要高產、高效、優(yōu)質、抗逆兼顧。
　　 水稻是我國主要的糧食作物之一，水稻的高產、穩(wěn)產直接關系到我國乃至世界的糧食安全。近年來由于稻田長期大量施用氮肥，雖然水稻產量水平得到了較大幅度的提高，但隨之而來的是水稻生產成本逐年提高，效益遞減現(xiàn)象嚴重，同時氮肥的過度施用，還帶來肥料

2、利用率降低、環(huán)境污染等一系列問題，在過去幾十年間，人們通過大量施用氮肥來提高糧食產量達到了一定的效果。但隨著氮營養(yǎng)元素施用水平的提高，逐漸表現(xiàn)出氮肥施用量與產量的提高并不成正比例增長，反而有負增長的趨勢。挖掘和利用水稻自身的潛力、培育和利用氮素利用效率高和耐低氮條件的水稻品種是解決這一問題最有效的途徑。
　　 近年來，隨著基因組學的發(fā)展和生物統(tǒng)計軟件的完善，特別是分子標記技術在遺傳育種領域的廣泛應用，以連鎖不平衡(linkage

3、 disequilibrium，LD)為基礎的關聯(lián)分析(association analysis)方法為水稻數(shù)量性狀遺傳的研究提供了新途徑，也為作物的分子設計育種提供了新的思路，它與基于連鎖作圖的數(shù)量性狀位點(quantitative trait loci，QTL)定位結果可相互驗證、相互補充。
　　 本研究以一套水稻重組自交系群體(RILs)和一套中國栽培稻微核心種質為材料，分別在3種氮肥水平(N300、N150、N0)、兩種

4、生態(tài)環(huán)境(上海雨季、海南旱季)下對控制水稻產量及其構成因子等田間表型特性進行調查分析，并借助相應的分子連鎖圖譜和群體的基因型等信息，進行基于連鎖作圖的QTL定位分析和基于連鎖不平衡的關聯(lián)分析，以期探討不同氮肥水平下控制水稻產量及其構成因子的分子遺傳基礎，為水稻氮高效育種提供有用的種質資源和標記信息，并應用于水稻氮高效分子聚合育種。主要結果如下：
　　 1.分別在N300、N150和N0三種氮肥水平下，對來源于HR5/ZS97的重

5、組自交系群體(RIL，共188個株系)，進行基于單株產量(GYPP)及產量構成因子(單株穗數(shù)PNPP、單穗實粒數(shù)GNPP、單穗總粒數(shù)FGPP和百粒重HGW)的聯(lián)合QTL定位分析，共檢測到57個主效QTL，涉及到41個染色體區(qū)間，其中N300、N150和N0水平下各檢測到的主效QTL數(shù)分別為15個、23個和19個，每個QTL解釋的表型變異都較小，最大的QTL解釋表型效應的13.3％。另外，在N0水平下檢測到2個主效QTL(qGYPP-4b

6、和qGNPP－12)，分別解釋表型變異的10.9％和10.2％。
　　 2.共檢測到30對控制產量及其構成的上位性QTL，這30對上位性互作位點涉及除SFP以外的其他5個性狀，包括11條染色體上的45個位點，其中N300、N150和N0水平下分別為11對、11對和8對，其中大部分上位性QTL互作位點發(fā)生在非主效QTL之間。
　　 3.相關分析和通徑分析表明，在N300和N150條件下，SFP對YPP的貢獻最大，直接通徑系

7、數(shù)分別為0.809和0.783，相應的相關系數(shù)為0.549**和0.605**。而在低氮條件下(N3)，雖然SFP與YPP的相關系數(shù)最大(R=0.553**)，但SFP主要是通過FGPP對YPP產生影響，F(xiàn)GPP對YPP的直接通徑系數(shù)達0.816。
　　 4.基于全基因組218個多態(tài)性位點，考慮群體結構和親緣關系，采用混合線性模型，在P≤0.01水平下，分別在E5(2008，上海)和E6(2009，海南)兩環(huán)境下，N300、N1

8、50和N0三種氮肥水平下，對一套中國栽培稻微核心種質(160份材料)的田間產量相關性狀：單株穗數(shù)(PNPP)、穗長(PL)、單穗實粒數(shù)(GNPP)、單穗總粒數(shù)(FGPP)、結實率(SFP)、百粒重(HGW)、單株產量(GYPP)、地上部生物學產量(SDW)和植株含氮量(NCP)等9個性狀表型值與多態(tài)性位點進行關聯(lián)分析。每次試驗中各性狀在全基因組范圍內檢測到6-26個顯著關聯(lián)的標記位點，分布于全部12條染色體上。這些顯著關聯(lián)位點中，大部分

9、位于其他研究中定位到的QTL或基因所在區(qū)間。
　　 5.本研究通過關聯(lián)定位和QTL分析，檢測出大量的在三種氮肥水平下特異表達的位點/QTL，同時也檢測到一些共同表達的QTL/位點。大多數(shù)QTL/位點只在一種氮肥水平下檢測到，表明水稻產量及其構成因子在不同的氮肥條件下生長是受不同的基因調節(jié)控制的。同時也發(fā)現(xiàn)少數(shù)主效QTL/位點被定位在第1、2、3、5、7、10染色體上的相同區(qū)域，這些區(qū)域可能存在控制和調節(jié)水稻產量及其構成的關鍵基因