同源四倍体水稻是由二倍体水稻通过染色体加倍获得的水稻种质。与二倍体水稻相比,加倍后的同源四倍体水稻表现出千粒重增加、茎秆增粗、叶片颜色加深等生物学优势,但分蘖数减少、结实率下降等限制了其在生产上的应用。本实验室经过10多年努力选育出了具有高育性和稳定性的新型四倍体水稻（Neo-Tetraploid rice）。该材料与低育性同源四倍体水稻杂交所获得的杂种具有明显的产量优势,显示出广阔的应用前景。为了弄清新型四倍体水稻及其杂种F₁高育性的细胞遗传学机理,本研究以低育性同源四倍体水稻（T449）为对照,对新型四倍体水稻及其杂种F₁花粉母细胞减数分裂期间的染色体行为等进行深入研究。主要研究结果如下:（1）新型四倍体水稻杂种F₁及双亲的主要农艺性状和花粉育性。T449结实率、单株实粒数、株高分别为20.55%、127粒、87.40cm;H₁结实率、单株实粒数、株高分别为69.75%、421粒、102.50cm;F₁结实率、单株实粒数、株高分别为83.12%、757粒、116.44cm。与T449相比,H₁和F₁在株高、剑叶长、主穗长、有效穗数、谷粒长度、谷粒宽度、千粒重、单株实粒数、结实率方面均高于T449,且株高、单株实粒数、结实率达到了极显著水平。新型四倍体水稻杂种F₁在株高、单株总粒数、结实率等方面具有超亲优势。T449、H₁和F₁花粉育性分别为35.10%、77.95%、77.01%,与T449相比,H₁和F₁涨幅分别为122.08%和119.40%,且达到了极显著水平。T449典败花粉率、染败花粉率、圆败花粉率分别为5.46%、46.15%、13.29%。H₁和F₁在典败花粉率方面显著低于T449,在染败花粉率与圆败花粉率方面极显著低于T449。（2）新型四倍体水稻杂种F₁及双亲的花粉母细胞减数分裂过程中染色体行为。T449、H₁和F₁花粉母细胞减数分裂过程基本一致,都经历了前期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ、末期Ⅰ、前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ和四分体九个时期,但各时期的染色体异常类型及频率不尽相同。在四分体时期,三份材料异常率依次为:F₁（1.01%）1（1.06%）111（1.63%）1（16.18%）1（4.96%）1（7.23%）1（0.47%）1（3.47%）1（5.59%）1（6.98%）1和F₁在该时期未发现纺锤体异常。无论在终变期还是中期Ⅰ,较T449而言,H₁与F₁的二价体数目均较高,单价体、三价体、五价体、六价体的频率较低或者为0。在终变期:T449构型为:（3.29±0.25）Ⅰ+（5.56±0.36）Ⅱ+（1.27±0.12）Ⅲ+（7.22±0.17）Ⅳ+（0.11±0.03）Ⅴ+（0.06±0.02）Ⅵ;H₁构型为:（0.59±0.12）Ⅰ+（6.10±0.34）Ⅱ+（1.28±0.20）Ⅲ+（7.84±0.18）Ⅳ;F₁构型为:（0.49±0.16）Ⅰ+（9.18±0.45）Ⅱ+（7.28±0.23）Ⅳ。在中期Ⅰ:T449构型为:（4.19±0.40）Ⅰ+（5.30±0.45）Ⅱ+（1.30±0.18）Ⅲ+（7.21±0.30）Ⅳ+（0.05±0.03）Ⅴ+（0.04±0.02）Ⅵ;H₁构型为:（2.51±1.03）Ⅰ+（6.53±0.62）Ⅱ+（0.92±0.29）Ⅲ+（7.42±0.39）Ⅳ;F₁构型为:（0.69±0.13）Ⅰ+（12.65±0.54）Ⅱ+（5.49±0.27）Ⅳ。综上所述,新型四倍体水稻及其杂种表现出较强的生物学优势,显示出广阔的应用前景。四倍体水稻成熟花粉的育性是其结实率偏低的原因之一。三份材料花粉母细胞在中期Ⅰ染色体拖曳、后期Ⅰ染色体落后,末期Ⅰ微核,末期Ⅱ染色体分离不同步和纺锤体异常的频率与其结实率存在一定的相关性。高结实率材料的花粉母细胞在减数分裂过程中出现单价体、三价体和高价体的频率较低,出现二价体的频率较高,出现四价体的频率一般也较高。