郭國(guó)強(qiáng)，尹建英，郭武強(qiáng)，曾良貴，黃益國(guó)，高 靜，陽(yáng)小虎，郭名奇

（1衡陽(yáng)市農(nóng)科所，湖南衡陽(yáng)421000；2湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410125；3國(guó)家雜交水稻工程技術(shù)研究中心，湖南長(zhǎng)沙410125；4湖南隆平種業(yè)有限公司，長(zhǎng)沙410125）

香稻不育系GHS香味遺傳及其雜交育種研究

郭國(guó)強(qiáng)1，2，尹建英1，郭武強(qiáng)3，4，曾良貴1，黃益國(guó)1，高 靜1，陽(yáng)小虎1，郭名奇3*

（1衡陽(yáng)市農(nóng)科所，湖南衡陽(yáng)421000；2湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410125；3國(guó)家雜交水稻工程技術(shù)研究中心，湖南長(zhǎng)沙410125；4湖南隆平種業(yè)有限公司，長(zhǎng)沙410125）

以香稻不育系GHS與無(wú)香味恢復(fù)系和香稻品種雜交，采用咀嚼法測(cè)定雜交組合F1米粒和KOH溶液法測(cè)定雜交組合F1、F2、BC1F1植株的香味遺傳特點(diǎn)。結(jié)果表明，恢復(fù)系無(wú)香味為顯性性狀，GHS的香味為隱性性狀；GHS的香味基因與粵香占、湘晚秈17號(hào)的香味基因不等位；GHS的香味基因與玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)香味基因可能存有等位位點(diǎn)。與無(wú)香味恢復(fù)系雜交組合F2植株群體無(wú)香味與有香味之比符合3∶1的分離比，BC1F1植株群體符合1∶1的分離比，GHS的香味遺傳受1對(duì)隱性核基因控制。在雜交水稻育種中，利用GHS系統(tǒng)選育出瓊香S，并選配出一批香型雜交稻組合，其中瓊香兩優(yōu)1號(hào)、瓊香兩優(yōu)2號(hào)等高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)組合已通過(guò)省級(jí)審定，具有較好的應(yīng)用前景。

水稻；香味；遺傳；育種

香米以其清香可口的特色深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)和世界稻米市場(chǎng)的青睞。國(guó)際上早已將稻米香味作為一項(xiàng)重要的品質(zhì)指標(biāo)，在國(guó)際市場(chǎng)上名牌優(yōu)質(zhì)米一般都摻有香米，香米價(jià)格也較普通稻米高2～3倍，其中泰國(guó)香米已成為高檔優(yōu)質(zhì)米的代名詞，其國(guó)際貿(mào)易量一直居世界稻米貿(mào)易的首位［1］。隨著我國(guó)人們生活水平的不斷提高和糧食種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，為香稻育種和較大規(guī)模生產(chǎn)提供了發(fā)展契機(jī)和動(dòng)力。因此，充分挖掘和利用珍貴的香稻資源，開(kāi)展香稻香味遺傳研究和香稻育種，對(duì)改善我國(guó)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入，推進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)化，創(chuàng)立名牌香米，提高我國(guó)大米在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力都具有十分重要的意義。

GHS是郭名奇于1997年11月在緬甸收集旱稻資源時(shí)發(fā)現(xiàn)的一株具有茉莉花香味的光溫敏雄性核不育材料，其不育基因與農(nóng)墾58S、安農(nóng)S-1不育基因不等位，屬一新的光溫敏核不育材料［2］。該材料在長(zhǎng)日照（＞13.5 h）條件下，遇到異常低溫（連續(xù)3 d日平均溫度23℃）育性不發(fā)生變化，屬典型的不育起點(diǎn)溫度較低，不育臨界光長(zhǎng)較短的光溫互作型兩用核不育系［3］。GHS在長(zhǎng)沙播始?xì)v期95 d，5月20日播種，9月1日始穗；在海南播始?xì)v期75～80 d。株高90 cm左右，株型集散適中，分蘗力強(qiáng)，莖稈粗硬，根系發(fā)達(dá)。葉片、葉鞘灰綠色，主莖葉片數(shù)14.5～16.5葉，具有感光性。稃尖白色。穗大粒多，平均每穗140.0粒，穗長(zhǎng)23.0 cm，千粒重24.0 g，谷粒長(zhǎng)形。米質(zhì)經(jīng)農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心分析：粒長(zhǎng)6.6 mm，長(zhǎng)寬比3.2，堊白粒率2%，堊白度0.2%，堿消值7.0級(jí)，膠稠度78 mm，蛋白質(zhì)含量16.1%，精米率71.0%，直鏈淀粉含量9.6%，透明度2級(jí)。用該材料與泰國(guó)高檔米品種海香1號(hào)、296組配出的雜交稻米不論外觀品質(zhì)還是口感均超過(guò)了父本的品質(zhì)［4］。本試驗(yàn)擬對(duì)GHS香味性狀的遺傳規(guī)律及其在新的兩用核不育系中的香型雜交育種進(jìn)行探討，以豐富雜交香稻育種理論與實(shí)踐。

1 GHS的香味遺傳研究

1.1 材料與方法

1.1.1 供試材料

香稻不育系GHS，無(wú)香味恢復(fù)系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占和香稻品種粵香占、湘晚秈17號(hào)、玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)。先恢207、9311引自湖南雜交水稻研究中心，湘晚秈17號(hào)、天龍香103、創(chuàng)香5號(hào)引自湖南省水稻研究所，粵豐占、泰黃占、粵香占、玉香油占、新萬(wàn)香引自廣東省水稻研究所。

1.1.2 配組方式

以GHS為母本分別與無(wú)香味恢復(fù)系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占和香稻品種粵香占、湘晚秈17號(hào)、玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)雜交得到F1雜交種，種植各組合F1種子自交得到F2種子，種植各組合F1分別與GHS回交得到BC1F1種子，種植各組合F1、F2、BC1F1種子分別得到F1、F2、BC1F1植株。

1.1.3 香味鑒定方法

F1糙米用咀嚼法逐粒鑒定香味的有無(wú)及香味程度，植株葉片的香味采用文獻(xiàn)［5］的KOH溶液浸泡法鑒定。于抽穗期取植株上的葉片（約2 g左右），在室內(nèi)將新鮮葉片剪碎放入試管內(nèi)，加入1.7%KOH溶液10mL，迅速蓋好，搖勻，在室溫下保持20min，然后打開(kāi)試管塞聞每個(gè)樣品氣味，鑒定香味有無(wú)。由于人的嗅覺(jué)有差異，采用3人分別評(píng)定的方法進(jìn)行，并對(duì)有爭(zhēng)議的進(jìn)行重測(cè)。鑒定時(shí)，兩種方法均以組合相應(yīng)恢復(fù)系和GHS作為對(duì)照。求出有香味與無(wú)香味的比值，用χ2進(jìn)行適合性檢驗(yàn)。

1.2 結(jié)果與分析

1.2.1 親本和F1米粒的香味表現(xiàn)及等位性

用無(wú)香味恢復(fù)系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占和香稻品種粵香占、湘晚秈17號(hào)、玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)的花粉分別授于香稻不育系GHS上，25 d后從不育系GHS上收獲雜交F1種子，去殼成糙米，逐粒咀嚼鑒定糙米有無(wú)香味。結(jié)果表明，GHS與無(wú)香味恢復(fù)系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占雜交得到的F1糙米無(wú)香味。GHS與香稻品種粵香占、湘晚秈17號(hào)雜交得到的F1糙米也無(wú)香味。GHS與香稻品種玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)雜交得到的F1糙米有香味，但F1糙米香味濃度不一樣，GHS／玉香油占F1糙米表現(xiàn)為微香，GHS／天龍香103 F1糙米表現(xiàn)為淡香，GHS／新萬(wàn)香、GHS／創(chuàng)香5號(hào)F1糙米表現(xiàn)為濃香（表1）。以上結(jié)果表明，恢復(fù)系無(wú)香味為顯性性狀，GHS的香味為隱性性狀。GHS的香味基因與粵香占、湘晚秈17號(hào)的香味基因不等位。GHS的香味基因與玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)的香味基因可能存有等位位點(diǎn)。

表1 不同類(lèi)型雜交組合F1及其親本米粒的香味鑒定結(jié)果Table 1 Performance of aroma in kernels of F1 generation and Parents

1.2.2 F1植株葉片的香味表現(xiàn)

在分蘗盛期，對(duì)GHS與先恢207、9311、粵豐占、泰黃占、粵香占、湘晚秈17號(hào)、玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)雜交F1植株分別進(jìn)行香味測(cè)定。結(jié)果表明，GHS／9311、GHS／先恢207、GHS／粵豐占、GHS／泰黃占雜交F1植株的葉片無(wú)香味。GHS／粵香占、GHS／湘晚秈17號(hào)雜交F1植株的葉片也無(wú)香味。GHS／玉香油占、GHS／天龍香103、GHS／新萬(wàn)香、GHS／創(chuàng)香5號(hào)F1植株的葉片有香味。因此，可以認(rèn)為GHS的香味性狀受隱性基因控制。

1.2.3 F2植株葉片的香味分離表現(xiàn)

對(duì)上述組合F2植株葉片的香味進(jìn)一步鑒定以作旁證（表2）。GHS與粵香占、湘晚秈17號(hào)雜交組合F1植株無(wú)香味，其F2群體分離出香味植株，說(shuō)明GHS與粵香占、湘晚秈17號(hào)的香味基因不同。GHS與玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)雜交組合F1植株是香的，其F2群體沒(méi)有發(fā)生香味分離，其植株全部是香的，說(shuō)明GHS與玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)具有相同的香味基因。根據(jù)GHS與無(wú)香味恢復(fù)系先恢207、9311、粵豐占、泰黃占雜交組合F2群體香味對(duì)無(wú)香味植株數(shù)的比值，經(jīng)χ2測(cè)驗(yàn)，符合1∶3分離比，說(shuō)明GHS的香味由1對(duì)隱性基因控制。

表2 各組合F2植株葉片的香味分離表現(xiàn)Table 2 Performance of aroma in p lants of F2 generations

1.2.4 BC1 F1植株葉片的香味分離表現(xiàn)

從表3可以看出，供試的4個(gè)組合的BC1F1群體植株都有香和不香兩種類(lèi)型。GHS／／GHS／9311有香味與無(wú)香味比為1∶1.24；GHS／／GHS／先恢207有香味與無(wú)香味比為1∶0.89；GHS／／GHS／粵豐占有香味與無(wú)香味比為1∶0.80；GHS／／GHS／泰黃占有香味與無(wú)香味為1∶0.84。經(jīng)χ2測(cè)驗(yàn)，4個(gè)BC1F1群體有香味與無(wú)香味株均符合1∶1分離比例（χ2值為0.08～0.34，遠(yuǎn)小于的臨界值3.84），符合1對(duì)基因分離模式，進(jìn)一步證明GHS的香味由1對(duì)隱性核基因控制。

表3 GHS與非香父本雜交BC1 F1植株葉片的香味分離表現(xiàn)Table 3 Performance of aroma in plants of BC1 F1 generations

1.3 討論

1.3.1 香味基因的等位性

本研究表明，GHS的香味基因與粵香占、湘晚秈17號(hào)的香味基因不等位，因此水稻至少存在兩種以上不同的香味基因。一般認(rèn)為，香稻香味的主要成分是2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline，AP）［6］，也有學(xué)者認(rèn)為有些水稻品種的香味成分是A-吡咯烷酮［7］，還有些學(xué)者認(rèn)為香味的主要成分是丙醛、戊醛和乙醛［8］，不同的化學(xué)成分也可能是造成香味基因不等位的原因之一。Pinson推測(cè)香稻可能含有一種可促進(jìn)2-乙酰-1-吡咯啉生物合成的變性酶，且單個(gè)香味基因的復(fù)等位基因可以稍微改變這種酶，致使產(chǎn)生不同香味濃度的水稻品種，代謝途徑各種附加步驟的改變是由復(fù)合香味基因引起的［6］。

1.3.2 香味遺傳模式

香稻的香味遺傳模式至今尚無(wú)一致的說(shuō)法。大多學(xué)者報(bào)道，香稻香味表現(xiàn)為單隱性遺傳［9～15］；周坤爐等［16］、任光俊等［17］認(rèn)為香味是2個(gè)隱性基因控制的性狀；也有報(bào)道認(rèn)為香味是由1對(duì)香味基因和1對(duì)抑制基因控制的性狀［18］以及3個(gè)顯性基因互補(bǔ)作用［19］。這可能是由于研究者所采用的香稻材料不同，它們的起源和香味成分不一樣，其控制香味性狀的基因和基因作用方式有差異所致，還可能是研究者所用的香味測(cè)定方法不同所致。GHS與香稻品種玉香油占、天龍香103、新萬(wàn)香、創(chuàng)香5號(hào)雜交得到的F1糙米有香味，但F1糙米香味濃淡存在差異，推測(cè)可能是由于存在多個(gè)香味復(fù)等位基因或微效基因所致。

1.3.3 香稻育種

稻米的香味受制于胚乳（3n）基因型，不育系為雜交稻米胚乳提供了2n（卵核和極核），恢復(fù)系只提供了1n（精核）。就培育自然摻合型香型雜交稻而言，控制不育系香味的基因數(shù)目越少，在稻谷（F2）中有香味的米粒所占的比例越大［20］。本研究初步表明，GHS的香味是由1對(duì)隱性主基因控制，遺傳行為簡(jiǎn)單，在育種上容易轉(zhuǎn)移和穩(wěn)定，因而是一個(gè)較理想的培育香型雜交稻的親本材料。在雜交育種工作中，用GHS作香味供體與綜合性狀優(yōu)良的親本雜交，就可以在后代中選育出新的優(yōu)良兩系不育系。與無(wú)香味的恢復(fù)系雜交，雜交稻米F2中，有1／4的米粒具有香味。與具有不同等位香味基因（當(dāng)然也是隱性單基因控制的）的恢復(fù)系雜交，有一半的F2雜交稻米具有香味，為半香型。與具有相同等位香味基因的恢復(fù)系雜交，F(xiàn)2雜交稻米每粒米都有香味，為全香型。

2 雜交香稻的育種研究

2.1 光溫敏核不育系瓊香S的選育

該不育系系郭名奇等歷經(jīng)7年時(shí)間從GHS中系統(tǒng)選育而成，2004年通過(guò)海南省科學(xué)技術(shù)鑒定［21］。該不育系的育成使培育兩系法優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交香稻成為可能。用“瓊香S-1”與水稻進(jìn)行水旱稻雜種優(yōu)勢(shì)利用，已組配出多個(gè)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合通過(guò)海南省審定并在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的完美結(jié)合，為海南的稻米品質(zhì)改良工程做出了重要貢獻(xiàn)。

2.2 雜交香稻組合的選育

2.2.1 瓊香兩優(yōu)1號(hào)

該組合系用香稻兩用核不育系瓊香S與優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)常規(guī)品種粵豐占配組選育而成的兩系優(yōu)質(zhì)雜交水稻組合［22］。該組合全生育期平均135.8 d，株高112.5 cm，每公頃有效穗301.5萬(wàn)，穗長(zhǎng)23.9 cm，每穗總粒數(shù)144.7粒，結(jié)實(shí)率71.9%，千粒重24.1 cm，產(chǎn)量一般7050～7 800 kg／hm2。經(jīng)農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢驗(yàn)，糙米率80.7%，精米率73.6%，整精米率69.1%，粒長(zhǎng)6.7 mm，長(zhǎng)寬比3.2，堊白粒率8%，堊白度2.0，透明度1級(jí)，堿消值7.0，膠稠度46 mm，直鏈淀粉含量24.4%，蛋白質(zhì)含量7.9%，絕大部分指標(biāo)達(dá)國(guó)標(biāo)二級(jí)優(yōu)質(zhì)米標(biāo)準(zhǔn)。大田表現(xiàn)中抗稻瘟病、白葉枯病。瓊香兩優(yōu)1號(hào)的育成開(kāi)創(chuàng)了海南省兩系法優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)香稻選育的先河。

2.2.2 瓊香兩優(yōu)2號(hào)

該組合系用香稻兩用核不育系瓊香S與優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)常規(guī)品種特秈占25配組選育而成的秈型兩系雜交水稻組合［23］。全生育期114～136 d，比特秈占25長(zhǎng)1.0 d，有效穗數(shù)約306萬(wàn)／hm2，株高90.7～123.5 cm，穗長(zhǎng)23.6 cm，每穗總粒數(shù)150.2粒，結(jié)實(shí)率83.4%，千粒重25.1g，產(chǎn)量一般7 050～7 800 kg／hm2。經(jīng)農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（武漢）檢測(cè)，糙米率80.9%，精米率71.3%，整精米率57.0%，粒長(zhǎng)7.0 mm，長(zhǎng)寬比3.0，堊白粒率18%，堊白度2.7，透明度2級(jí)，堿消值7.0級(jí)，膠稠度78 mm，直鏈淀粉含量18.65%，米質(zhì)達(dá)國(guó)標(biāo)GB／T17891-1999優(yōu)質(zhì)稻谷二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。稻瘟病加權(quán)平均4級(jí)，白葉枯病8級(jí)；田間穗頸瘟、白葉枯抗性與Ⅱ優(yōu)128、特秈占25相當(dāng)。

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Inheritance of Aroma of Good Quality Indica Type Up land Rice PTGMS Line GHS and its Use in Hybrid Rice Breeding

GUO Gou-qiang1，2，YIN Jian-ying1，GUO Wu-qiang3，4，ZHEN Liang-gui1，HUANG Yi-guo1，GAO Jing1，YANG Xiao-hu1，GUO Ming-qi3*
（1 Hengyang Institute of Agricultural Science，Hengyang，Hunan 421101，PRC；2 College of Agronomy，Hunan Agriculture University，Changsha，Hunan 410125，PRC；3 China National Hybrid Rice R＆D Center，Changsha，Hunan 410125，PRC；4 Hunan Longping Seed Industry Co.，Ltd.，Changsha，Hunan 410125，PRC）

The inheritance of aroma of GHSwas studied by crossing GHS to non-aromatic lines 9311，Xianhui207，Yuefengzhan，Taihuangzhan，Yuexiangzhan and aromatic lines Yuxiangyouzhan，Xiangwangxian 17，Yuxiangyouzhan，Tianlongxiang，Xinwanxiang，Chuangxiang 5.Based on the performance of aroma tested by chewingmethod in kernels of F1generation and KOH solutionmethod in plants of the generations of F1，F(xiàn)2，BC1F1，the results show thatnon-aroma of the restorer is dominant traits，aroma of GHS is recessive traits；recessive aroma gene of GHS，Yuxiangyouzhan，Xiangwangxian 17 were non-allelic，recessive aroma gene of GHS，Yuxiangyouzhan，Tianlongxiang，Xinwanxiang，Chuangxiang 5may be have same allelic loci.The ratios of non-aromatic to aromatic in plants of the generations of the F2and BC1F1plants which crossing of GHS to non-aromatic lines at3∶1 and 1∶1 respectively，the inheritance of aroma of GHS is controlled by a recessive nuclear gene.In hybrid rice breeding，breeding outQiongxiang S from GHS，a group of hybrid combinationsmated with Qiongxiang S show both high yielding ability and good grain quality with aroma，among which Qiongxiangliangyou 1，Qiongxiangliangyou 2 have been registered and released to commercial production，and show a very good prospect.

Rice；Aroma；Inheritance；Breeding

S511.032

：A

1001-5280（2014）02-0132-05

10.3969／j.issn.1001-5280.2014.02.03

2013 12- 20

郭國(guó)強(qiáng)（1970-），男，湖南隆回人，農(nóng)藝師，博士研究生，主要從事雜交水稻遺傳育種研究，Email：hnggq2008＠163.com。*通信作者：郭名奇，副研究員，從事雜交水稻遺傳育種研究，Email：GGYYRRYY＠163.com。

衡陽(yáng)市重點(diǎn)資助項(xiàng)目（2011KZ4）；衡陽(yáng)市一般資助項(xiàng)目（2010KN02）；國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)體系資助項(xiàng)目。