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物质利用率是种子萌发过程中能量代谢的一个重要指标,也是贮藏物质有效转化利用的一个衡量标准。提高水稻种子萌发期的物质利用率对其种子发芽和幼苗生长,提高其与杂草生长的竞争力,增强抵御不良环境条件能力,提高水稻产量均具有重要意义。但对水稻种子萌发并形成健壮幼苗的遗传机理研究还不是很清楚,因此,本研究利用连锁分析和关联分析两种方法定位了控制种子物质利用相关性状的QTL位点,在分子水平上为阐明水稻种子萌发机理及培育高活力水稻品种提供基础。本文利用韭菜青(粳稻)×IR26(籼稻)的杂种F1构建的一个由150个家系组成的重组自交系群体(F2:9)对水稻种子萌发不同天数(6 d、10 d、14 d)与种子物质利用相关的性状,包括幼苗干重(seedling dry weight; SDW)、物质动用量(weight of the mobilized seed reserve; WMSR)和物质利用率(seed reserve utilization efficiency; SRUE)等三个性状进行遗传分析。结果表明在种子萌发过程中,幼苗干重(SDW)、物质动用量(WMSR)逐渐增加,而物质利用率(SRUE)则逐渐减少。种子物质利用相关性状在两个亲本和RIL家系间存在显著性差异,相关性分析表明,种子重量(大小)显著影响幼苗干重和物质动用量,对物质利用率影响较小。在种子萌发三个时期(天数),共检测到控制种子物质利用性状相关的20个非条件QTL,21个条件QTL和8对上位性QTL。6个非条件QTL、7个条件QTL和3对上位性QTL控制幼苗干重；4个非条件QTL、7个条件QTL和3对上位性QTL控制物质动用量；10个非条件QTL、7个条件QTL和2对上位性QTL控制物质利用率。加性、上位性QTL和QTL与环境互作分别能解析6.10-23.91%、1.79～6.88%和0.22～2.86%的表型变异,检测到两个控制物质动用量和物质利用率的主效QTL qWMSR7.1和qSRUE4.3 (R2>20%).与以往报道过的控制水稻种子萌发QTL比较,有36个是以往报道过的QTL,11个可能是新的QTL位点。为了提高多基因控制的数量性状,可以将含有优良基因的家系通过逐步杂交的方式聚合到同一个品种中。利用韭菜青(Oryza sativa L. spp. japonica)和IR26 (indica)两个水稻品种分析了种子萌发过程中物质利用相关性状(幼苗干重、物质动用量和物质利用率)、糖代谢(蔗糖含量、葡萄糖含量和果糖含量)及其水解酶(淀粉酶活性、蔗糖合成酶活性、α-淀粉酶和蔗糖合成酶)动态变化。结果表明：在种子萌发过程中,幼苗干重、物质动用量、物质利用率、果糖、淀粉酶活性和蔗糖合成酶活性呈逐渐上升趋势,而蔗糖和葡萄糖呈先上升后下降趋势。在萌发过程中,果糖是可溶性糖的主要成分,蔗糖、葡萄糖、果糖、淀粉酶活性和蔗糖合成酶活性分别与幼苗干重、物质动用量、物质利用率均存在正相关。显著性分析表明,种子萌发时,韭菜青具有较高的物质动用量,而IR26的物质利用率、淀粉酶活性和蔗糖合成酶活性较高。利用水稻重组自交系群体(韭菜青/IR26 RIL; F2:9),在种子萌发6d时,共检测到12个控制蔗糖含量、淀粉酶活性和蔗糖合成酶活性的QTL,分别位于1、4、5、6、7、9和11染色体上,能解释表型变异的5.27～26.45%,定位到2个主效QTL (qSCl和qSUS7.2; R2>20%)与已报道的QTL比较,本研究定位的3个QTLs (qSC11、qAMY6、qSUSll)可能是新的基因位点。利用RT-PCR定量分析了水稻种子萌发早期(1～3 d)种子α-淀粉酶基因(OsAmy1A、OsAmy2A、OsAmy3A、OsAmy3B、OsAmy3C、OsAmy3D和OsAmy3E)和蔗糖合成酶基因(OsSus1、OsSus2、OsSus3、OsSus4.OsSus5和OsSus6)表达情况,结果表明OsAmy2A、OsSus5和OsSus6等基因表达量较高,可能是影响水稻种子萌发过程中物质利用率的重要水解酶基因。为挖掘籼稻自然群体种子萌发早期(10 d)和晚期(20 d)控制种子物质利用相关性状的标记/QTL优异等位基因,利用159对SSR标记分别采用一般线性模型(Q, GLM)和混合线性模型(Q+K, MLM)对276份籼稻品种种子萌发10 d、20d的幼苗干重、种子物质动用量和种子物质利用率等三个性状进行全基因组关联分析。研究结果表明,一般线性模型(Q, GLM)在46个标记上共检测到81个与物质利用性状关联位点,而混合线性模型(Q+K, MLM)在48个标记上共检测到83个与表型性状关联位点。两种模型在41个标记上均检测到67个与种子物质利用性状关联位点,包括18个控制幼苗干重、22个控制物质动用量和27个控制物质利用率。在17个SSR标记区域检测到同时控制种子物质利用相关性状的QTL,其中3个SSR标记区域同时检测到控制幼苗干重和物质动用量的QTL,9个SSR标记区域同时检测到控制物质动用量、物质利用率和幼苗干重的QTL,5个SSR标记区域同时检测到控制幼苗干重和物质利用率的QTL。进一步研究表明,控制幼苗干重和物质动用量的QTL更多的在种子萌发早期表达,而控制物质利用率的QTL更多的在种子萌发后期表达。比较两个萌发阶段QTL定位结果,12个QTLs在两个阶段同时表达,包括3个控制幼苗干重,8个控制物质动用量和1个控制物质利用率。通过QTL在染色体上的位置比较发现,有51个QTLs可能是未报道过的新基因位点。通过分析每个QTL等位基因效应,可以利用Mengwanggu、Alo-Combo和Honglaosuya等不同品种将控制种子物质利用相关性状的67个优异等位基因聚合杂交,从而改良水稻种子物质利用性状。