水资源短缺正成为制约我国农业发展的重要因素。水稻传统灌溉栽培方式已不能适应水资源短缺的严峻形势，通过运用节水栽培技术和培育节水抗旱品种，不但可以在很大程度上节约水资源，而且有利于稳产增产，节约能源和减少环境污染。水稻节水研究涉及三个方面，一是农艺节水，利用不同植物抗旱节水特点，进行种植布局和耕作制度的调整，提高农田水分利用效率；二是生理节水，即根据植物抗旱性和需水量的不同，进行定时定额灌溉；三是生物节水，研究植物水分利用效率的遗传本质，进行相关基因的定位与克隆，利用转基因和分子标记辅助选择等技术，结合常规育种，进行节水抗旱、优质高产性状的聚合，培育节水抗旱新品种。本试验比较和分析了水稻和旱稻品种的需水差异，并定量描述了水、早稻生理节水潜力，同时以珍汕97B／IRAT109构建的重组自交系群体为材料，采用“土壤水分梯度鉴定”的技术体系，在专门设计的可同时形成正常水分条件和干旱胁迫两种水分环境的抗旱鉴定设施内进行水稻生育后期抗旱性的鉴定和遗传研究。主要结果如下：1．水、旱稻需水差异研究。以中旱3号（常规旱稻）和汕优63（杂交水稻）为材料，研究5种不同灌溉水量处理对水稻和旱稻营养生长、光合特性以及产量等的影响。汕优63在处理A（灌溉水量为对照的25％）和处理B（灌溉水量为对照的43.75％）时分别比对照（处理E）减产80.58％和42.98％，而处理C（灌溉水量为对照的62.5％）和处理D（灌溉水量为对照的81.25％）时的产量与对照间差异不显著。中旱3号在处理A时比对照减产68.42％，在处理B～E之间没有显著差异。这一特点在所有测定的其他生长和光合指标上也表现的非常明显。2．在5种不同灌溉水量处理下，汕优63和中旱3号获得最高产量的灌溉水量分别为7500m³／hm²和5250m³／hm²。超过此值时，随着灌溉水量的增加，产量将有所下降。旱稻获得最高产量时，比水稻约可节约30％的灌溉水量，节水潜力巨大。杂交水稻控制灌溉可获得较高的叶片光合速率和叶绿素含量，产量构成因素较合理，有利于增产。旱稻栽培时并不是不需要水，在满足旱稻生长所需的基本水分的条件下，减少水分供应有利于发挥其抗旱和增产优势。所有灌溉水量处理下，早稻的产量均比水稻的产量低，从产量构成因素分析，有效穗数少是其主要原因。3．遗传图谱构建。以珍汕97B（籼型水稻）×IRAT109（粳型旱稻）为亲本衍生的重组自交系（F₉）构建了一张包含213个SSR标记的饱和分子遗传图谱。该图谱覆盖了水稻全部12条染色体，总长度为1825.0cM，标记间平均距离约为8.6cM。珍汕97B和IRAT109对RILs群体的平均贡献率分别为0.53和0.47，群体遗传结构分布偏度为0.54，近似于正态分布，对于连锁图谱构建和基因定位等遗传研究，是个较为理想的分离群体。4．干旱胁迫处理。采用水分梯度处理法，形成的正常水分和干旱胁迫处理的土壤含水量间的差异达显著水平。在25cm、50cm和75cm三种深度的土层中，正常水分和干旱胁迫两种处理间分别形成了20.5％、13.8％和9.8％（2003年），23.4％、15.5％和9％（2004年）的土壤水分含量梯度。生长在两种水分条件下的植株性状上也表现出明显的差异。株系间产量、产量构成因子及耐旱相关性状的水分处理差异显著。产量和产量构成因子间存在极显著的水分处理×基因型互作。正常水分条件下，珍汕97B、IRAT109和RIL群体两年的平均产量分别为13.17g、10.13g和8.10g，干旱胁迫处理后平均产量分别为3.29g、8.64g和5.20g，由干旱导致珍汕97B、IRAT109和RIL群体的产量损失分别为75％、15％和37％。不同株系间的产量损失在0％～100％之间。由此可见，水分处理拉开了群体间耐旱性的遗传变异。5．相关分析和通径分析。水分处理改变了产量构成因子对产量的重要性。正常水分条件下，各产量构成因子与产量的相关系数大小的顺序为BY＞SN＞SF＞HI＞PN＞TGW，干旱胁迫处理下的顺序为HI＞SF＞BY＞PN＞TGW＞SN。通径分析进一步明确了两种水分条件下产量构成因子对产量的作用大小和作用途径。正常水分条件下，各产量构成因子中BY对产量的直接作用最大，其次是HI，而PN、SN、SF和TGW的直接作用均较小（＜0.100），SN通过其它性状对产量产生最大的正向间接效应，其次是SF，PN和TGW；干旱胁迫处理下，HI对产量的直接作用最大，其次是BY，而PN、SN、SF和TGW的直接作用均较小（≤0.100），SF通过其它性状对产量产生最大的正向间接效应，其次是PN，TGW。SN仅通过BY对产量产生正向间接效应，而通过其它性状均产生负向效应，故其与产量的相关系数最小。产量构成因子与产量间具有复杂的相互关系，仅通过相关系数的大小来揭示它们之间复杂的遗传关系，有时会掩盖它们对产量的真实作用，从而造成一些假象，通径系数更有利于解释其复杂的表型关系。6．QTL定位。用复合区间作图法取LOD＞2.0的水平上，正常水分条件下，2003年检测到QTLs总数为34个，GY、BY、PN、PL、SN、SF、TGW、HI、HD、PH、RWC和CT分别为3，3，2，4，3，3，4，3，4，3，0和2个，2004年为23个，依次为2，2，2，3，1，3，4，1，1，3，1和0个，两年在染色体同一区间或相邻区间检测到的QTLs共13个，BY，PN，PL，SN，SF，TGW，HD和PH分别为2，1，2，1，1，2，1和3个。干旱胁迫处理下，2003年检测到QTLs总数是22个，依次为1，2，2，3，3，2，2，2，0，2，2，0个及LRol为1个，2004年总数是26个，依次为1，3，3，2，2，2，2，2，1，3，1，1个及LRol为3个，两年在染色体同一区间或相邻区间检测到的QTLs共9个，BY，PN，PL，SN，SF，TGW和PH分别为1，1，1，2，1，1和2个。两年两种水分处理下在染色体同一区间或相邻区间检测到的QTLs共8个，BY，PN，PL，SN，SF，TGW和PH分别为1，1，1，1，1，1和2个，其余QTLs只在一年的一种处理下检测到。7．用混合线性模型的复合区间作图法在P=0.005水平上，13个性状共定位了65个QTLs，分布在除第5染色体外的其它11条染色体的37个基因组区域。这些QTL可以分为三类：第一类是正常水分条件和干旱胁迫处理下同时检测到的QTLs共有14个，其中影响BY 2个，PN 1个，PL 2个，SN 2个，SF 3个，TGW 2个，PH 2个；第二类仅在正常水分条件下检测到的QTLs共有21个，其中影响GY 3个，BY 1个，PN1个，PL 2个，SF 2个，TGW 4个，HI 2个，HD 3个，PH 1个，RWC 1个，CT 1个；第三类为干旱诱导特异表达的QTLs共有16个，其中影响GY 2个，BY 2个，PN 1个，PL 1个，SN 1个，SF 1个，TGW 1个，HI 2个，PH 1个，RWC 1个，CT 1个，LRol2个。单个QTL可解释0.17％和15.32％的表型变异。正常水分条件下，分别检测到影响SF和RWC的QTL与环境发生显著，互作贡献率为7.36％和2.32％，而干旱胁迫处理下，仅检测到一个影响SN的QTL与环境发生显著互作，互作贡献率为9.24％。8．QTL成簇分布。相关分析和QTL位置比较发现，控制性状相关的QTL常常定位于相同或相近的染色体区段，且增效等位基因来自于同一个亲本。我们在第2染色体的RM526-RM6附近区间定位到影响正常水分条件下的结实率、千粒重以及干旱胁迫处理下的单株籽粒产量、结实率和千粒重的主效QTLs；在第3染色体的RMl32-RM231附近区间定位到影响正常水分条件下的产量、生物学产量、穗长、结实率、抽穗期、株高以及干旱胁迫处理下的生物学产量、株高和相对含水量的主效QTLs；在第4染色体的RM470-RM349区间附近定位到影响正常水分条件下的产量、生物学产量、单株有效穗、穗长、每穗颖花数、株高以及干旱胁迫处理下的生物学产量、单株有效穗、穗长和株高的主效QTLs。这可能源于一因多效或紧密连锁，在抗旱育种中可利用多个相关性状进行遗传改良，达到事半功倍的效果。9．上位性分析。采用混合线性模型的复合区间作图法，两种水分条件下13个性状共检测到159个互作位点。进一步分析参与产量、产量构成因子及耐旱相关性状上位性互作的位点，这些QTL位点互作影响性状表现的情况分以下几种：（1）两个主效QTLs间的互作，这种互作形式占的比例很少，正常水分条件和干旱胁迫处理下各只有一个互作对涉及2个主效QTLs间的互作；（2）主效QTL与非主效QTL间的互作。在159对互作中有33对互作涉及1个主效QTL与1个非主效QTL间的互作。（3）非主效QTL间的互作，这种互作形式占绝大多数，在159对互作中就有124对。单个性状的互作对在2～15个之间，解释了0.10％～9.20％的表型变异，累加互作贡献率在0.67％～41.79％之间。同时还检测到具有多效性的互作位点。大量显著互作对的检测及大量非主效QTL参与互作表明上位性互作对水稻的综合耐旱性表现具有重要作用。而多效性互作位点对不同性状表现的同向与反向作用则进一步增加了植株耐旱表现的复杂性。10．相关分析和QTL定位结果比较表明冠层温差、株高降低值、抽穗延迟、干旱反应指数等形态性状与水稻后期抗旱性有一定的相关性，可作为间接筛选指标在水稻后期抗旱育种中加以利用。