水稻是人类主要的粮食作物,目前国内外大面积种植的均为二倍体水稻,在生产和应用上单一。面对当今日益严峻的人口增长、粮食危机,必须对水稻育种提出革命性的要求。利用远缘杂交和多倍体双重优势选育超级稻是一种全新的水稻育种战略。在解决了多倍体水稻育种中结实率低的瓶颈问题后,将按照亚种间、种间和基因组间杂种多倍体的战略利用杂种优势,在选育出一批多倍体籼粳亚种杂交株系和品系的基础上,研究多倍体水稻雄性不育系和恢复系的育性特点,选育出优良不育系和恢复系品系,实现多倍体杂种化生产已成为多倍体水稻应用的关键。本论文以本实验室利用光温敏核不育系PA64S-4X和HD9802S-4X与具高结实特性的PMeS品系杂交回交的具有光温敏雄性不育特性的多倍体不育系品系WS006、WS012、WS353、WS488等与具高结实特征的恢复系测交得到具有多倍体优势的杂交组合。首先,进行不育系的形态特征、育性转换、开花习性及结实特性的研究。根据对四个不育系品系和对照在形态学方面进行研究,进一步掌握不育系的生殖周期,把握好几个关键时期,对育性做鉴定,为配制杂交组合工作提供理论依据；对花药和柱头大小进行统计,对柱头外露率和异交率进行统计；对不育系开花习性连续观察,准确记载不育系的育性转换时间,对不育系的结实情况进行统计。其次,对恢复系的进行形态学研究,花药大小、开花习性及配合力和恢复力进行测定。而且把恢复系的形态研究与不育系的生殖特性配合起来调查。应用上述4个四倍体不育系,与含有PMeS基因的高结实多倍体水稻HN2026-4X、Sg99012-4X、9311-4X、WH10R072、WH10H156、WH10A090等杂交,通过筛选优势较稳定后代,再通过与不育系测交,进一步确定其恢复性与杂种优势强度,从而获得株叶形态好、性状稳定、穗部性状优良、花药大、花粉量大的株系为优良恢复系。最后,利用上述4个不育系与一些恢复系杂交选配系列组合。通过对杂种和亲本的株高、分蘖数、穗长、粒长、粒宽、结实率、千粒重、理论产量等农艺性状比较,筛选出强优势组合。杂交组合的性状与父母本的性状综合统筹,得到在武汉和海南均具有性状稳定、品质优良、抗性好、杂种优势较强的杂交组合。通过多代的选育与配组,将一部分重点材料稳定下来,筛选得到强优势组合,以试制种检验组合的配合力程度,为下一步的品审及应用做好充分准备。目前,世界上种植的水稻无论是常规品种还是杂交稻,全部是二倍体水稻,此前有关多倍体水稻研究也都集聚在理论技术方面,实用性的四倍体杂交稻尚未见报道。本论文研究已经获得稳定的不育系和恢复系品系,配制了300多个杂交组合,综合考虑多倍体水稻米质、多抗性、高产性和适合绿色有机栽培的优良株型,从中筛选出30多个性状优良的组合,并且重点对两个组合进行研究和试制种。已初步选育出实用性强、育性稳定的不育系,筛选出异交率高、配合力强的优势组合,为多倍体水稻大规模应用提供了更坚实的科学依据和实用材料。