株型是水稻高产的重要因素之一。IPA1基因作为控制水稻理想株型的主效基因,其ipa1突变体具有使水稻株高增加、茎秆增粗、分蘖减少、粒数增加的效应,在杂交水稻育种中应用潜力巨大。本研究对6个ipa1-1D、6个ipa1-2D及6个IPA1三种等位类型恢复系材料的农艺与产量性状、茎杆强度、IPA1基因表达模式等进行了研究;将6个ipa1-1D、6个ipa1-2D恢复系材料与5个不育系材料进行不完全双列杂交配组进行杂种优势和配合力分析;常规杂交结合分子标记辅助选择,将ipa1-1D、ipa1-2D恢复系材料与抗病虫基因进行聚合育种。具体研究结果如下:(1)ipa1-1D材料与IPA1材料相比,表现出株高增高,有效穗减少,一次枝梗增多,实粒数和总粒数增加,但是结实率显著下降,穗长和千粒重无明显差异。ipa1-2D材料与IPA1材料相比,一次枝梗增加,实粒数和总粒数明显增加,但株高、有效穗、穗长、结实率、千粒重等性状无显著差异。ipa1-2D材料与ipa1-1D材料相比,株高显著降低,有效穗提高,一次枝梗增多,实粒数和总粒数增加,结实率提高。由此可见,ipa1-2D材料株型比ipa1-1D更理想。(2)不同基因型恢复系的茎秆强度研究表明,纯合ipa1-1D、ipa1-2D恢复系相比纯合IPA1恢复系,在田间茎秆抗折断力方面有明显的增强;节间性状方面,各伸长节间的长度显著增加,节间抗折力显著增强,茎秆横截面积显著增大。茎杆性状相关性分析发现,除茎秆含水量外,多数节间性状与田间抗折断力有着不同程度的显著正相关,茎秆长度、茎秆横截面积、茎壁厚、单位长度鲜重等节间性状与茎秆抗折断力相关性较强。(3)real-time PCR分析3种基因型恢复系基因表达量结果表明,ipa1-1D、ipa1-2D材料与IPA1材料相比,基因的相对表达量在植株不同部位均表现出上调。在分蘖期中,ipa1-1D和ipa1-2D基因型恢复系均在茎基部中高效表达。在幼穗分化第四期中,ipa1-1D和ipa1-2D基因型恢复系均在幼穗中高效表达。在第五和第六期中,幼穗中的表达量持续降低,ipa1-1D在幼穗分化第五和第六期在幼穗中的表达偏高,导致ipa1-1D基因型恢复系结实率显著降低。在幼穗分化第四、第五、第六期中,ipa1-1D基因型恢复系在茎秆中的表达量显著高于ipa1-2D基因型恢复系,与ipa1-1D基因型恢复系株高显著增加有关。(4)相关性分析表明,株高与茎秆中的基因表达量呈显著正相关。有效穗数则与分蘖期茎基部表达量呈显著负相关。每穗实粒数、总粒数则同时与幼穗分化第四期的幼穗和幼穗分化第六期的叶中的基因表达量之间呈显著正相关。结实率与幼穗分化第五、六期的茎和幼穗的表达量呈显著负相关。茎秆田间抗折断力和各时期的茎秆IPA1表达量之间存在显著正相关,茎秆IPA1表达量与第一节间长度、第一节间横截面积、第二节间长度等节间性状的相关关系同样达到显著水平。(5)对12个供试恢复系材料及其杂交配组的60个F1杂种的9个主要农艺及产量性状进行杂种优势、配合力分析,6个ipa1-1D恢复系中PF01的每穗总粒数最高,PF03的有效穗、一次枝梗、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、单株产量最高。6个ipa1-2D恢复系中PF07的单株产量、每穗总粒数、每穗实粒数和穗长最高,PF12的株高和千粒重最高。60个组合在单株有效穗、穗长、千粒重、单株产量等性状表现出一定的杂种优势,亲本中恢复系PF01、PF07的穗长、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率和单株产量等性状一般配合力较好,PF05的单株有效穗和千粒重等性状的一般配合力较好,PF08、PF10两个恢复系和不育系长香A的单株有效穗、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率和单株产量等性状一般配合力相对较好。(6)配合力方差分析表明,ipa1-1D恢复系的父本贡献率主要集中在结实率性状方面,ipa1-2D恢复系父本的贡献率主要集中在株高、每穗实粒数、结实率、千粒重等性状方面;狭义遗传力分析可知,ipa1-1D和ipa1-2D恢复系对杂交后代的穗长性状的改良适宜在早期对亲本进行选择,而株高、有效穗、一次枝梗、每穗实粒数、每穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量的改良主要宜通过对杂交组合的选配来实现。(7)经过2018年8月南昌中稻、2019年3月海南南繁季两季杂交,以及2019年8月南昌中稻的分子标记辅助选择,选育出均携带ipa1-1D或ipa1-2D、Pigm、Bph14、Bph15四个基因的41个单株,并送往海南进行自交留种。