水稻是人类的主要粮食作物之一,持续改良水稻品种的产量对保障世界粮食安全至关重要。产量的形成是各产量因子协调发育及其与环境因子相互作用的结果,因此,挖掘产量因子相关基因,并解析产量因子间及其与环境因子间相互作用的遗传基础,将为水稻品种产量潜力的持续改良提供理论基础和基因资源。本研究利用具有高度多样性和代表性的栽培稻微核心种质（MCC）和扩展的微核心种质（EMCC）及其全基因组重测序所得到的高质量SNP开展了水稻穗数GWAS,解析了水稻穗数的遗传基础、筛选并初步验证了穗数候选新基因,解析了水稻抽穗期与产量三要素间相关的遗传基础,主要结果如下:利用MCC和EMCC各自在两个日照长度条件下的整个群体、籼稻群体和粳稻群体等合计12个穗数的数据集,通过GWAS共检测到138个穗数QTL。其中,有56个QTL至少在上述12个数据集中的两个数据集可以同时被检测到,有23个QTL具有环境稳定性,有11个能在籼稻和粳稻中同时被检测到。分析不同亚种的环境敏感型和稳定型QTL中不同效应大小的增效或减效等位变异在地方品种和改良品种中的分布发现,环境稳定型且效应较小的QTL在育种中的利用率更高,而效应超过三个穗数的QTL不论对环境是否稳定在育种中利用率均偏低。针对7个重要QTL,通过单倍型、Ho-LAMap、通路分析、表达模式和T-DNA突变体等综合策略,将qPN2-1和qPN7-1内的候选基因数分别缩减到14个和10个;验证了穗数调控基因OsARF25的功能;初步验证了两个控制穗数的新基因ETR3和GR,其中ETR3与已克隆的参与穗数调控基因ETR2同属一个基因家族,而GR是一个赤霉素受体,可同时调控株高、穗长和二次枝梗数。利用MCC在两个具有代表性的长日照和短日照环境下进行抽穗期、穗数、穗粒数和千粒重四个性状的表型鉴定。相关性分析发现,抽穗期和穗粒数存在正相关,穗粒数和穗数存在负相关,其它性状之间在不同亚种及环境下存在不同程度的相关。对四个性状开展GWAS分析,共检测到46个多效QTL,其中:包含多效基因的多效QTL有15个,包含了 47个候选多效基因;有18个候选多效基因含有多效SNP,分布在8个多效QTL内;27个多效QTL可能是通过相邻QTL间的LD效应（LD r2>0.2）起作用。另外,检测到8个通路中有39对候选基因可能通过互作参与四个性状间的遗传相关。不同性状间的多效SNP或多效基因数、多效QTL数、互作基因对数与其表型相关的程度具有一定的一致性,可见一因多效、LD效应和基因间的互作三种遗传基础共同解释了表型间的遗传相关。分析不同遗传基础对性状间相关的贡献发现,一因多效对遗传相关的贡献最强,其次为基因互作,最后是LD效应。分析不同机制的SNP或单倍型在地方品种和改良品种中的分布发现,多效基因或互作基因可利用弱效应的劣势相关基因型或具有强效应的正相关基因型;多效QTL除利用弱相关的基因型外,还可以通过重组打破劣势连锁或者直接利用优势基因型组合。本研究,一方面解析了水稻穗数的遗传基础、评估了不同效应QTL的育种价值,挖掘了穗数新基因,为水稻穗数新基因的克隆和遗传改良提供理论基础和新的基因源。另一方面,解析了水稻抽穗期与产量三要素间相关的遗传基础,对水稻改良过程中主要农艺性状的协调和高效改良具有十分重要的指导意义。