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水稻是全世界最重要的粮食作物之一,种子质量高低直接影响水稻生产。种子活力是衡量种子质量优劣的一个重要指标,培育高活力水稻品种,提高水稻种子活力对于我国水稻生产和种业健康发展都具有重要意义。本论文对水稻种子发育过程中种子活力相关QTL及种子耐脱水生理等进行了研究,主要结果如下:1、利用种子活力有显著差异的籼稻IR26、粳稻韭菜青和以其为亲本杂交构建的一个由150个家系组成的重组自交系(RIL)群体(F2:10)为材料,对抽穗后第4(早)、5(中)和6(晚)周三个发育阶段收获的种子进行活力评价,包括发芽势(GP)、发芽率(GR)、发芽指数(GI)以及发芽至50%所需时间(T50)四个指标,并进行相关QTL动态分析。试验结果表明,韭菜青种子在发育早期具有较高活力,而IR26种子在中、后期具有较高活力;RIL家系间种子活力存在显著差异。2012年,利用单一发育阶段种子活力相关指标的表型,共检测到24个具有加性效应QTLs;分别在种子发育早、中和晚期检测到16、4和8个QTLs,有6、7、8和7个QTLs分别控制GP、GR、GI和T50,2个QTLs qGP4.1和qT503.2在两个发育阶段同时被检测到,1个QTL qGI7在三个发育阶段同时被检测到。对三个发育阶段种子活力进行联合分析,共检测到9对上位性QTL,其中各有3对控制GR、GI和T50。种子发育过程中种子活力形成同时受QTL加性、上位性以及QTL与发育阶段互作效应的影响,其分别能解释5.86%～40.67%、4.64%～11.28%和0.01%～1.17%的表型变异。2013年,进一步利用组群分离混池法(BSA)验证加性效应QTL定位的结果,共检测到32个与种子活力性状紧密连锁的SSR分子标记;其中分别在种子发育早、中和晚期检测到11、10和13个与种子活力紧密连锁的SSR标记,SSR标记RM3555和RM3362在两个发育阶段同时被检测到。比较两年QTL定位结果,共有20个加性效应QTLs稳定表达,可能对水稻种子活力形成具有重要作用;其中15个QTLs位置与以往报道的控制水稻籽粒大小、低温萌发和种子休眠等QTL或基因位置一致,5个QTLs可能是新的基因位点。结合种子活力表型值和QTL定位结果,筛选出4个优异RILs,预测了3个最佳杂交组合,每个杂交后代能聚合19个控制水稻种子活力的优异等位基因,为今后利用分子标记辅助选择技术培育高活力水稻优良品种提供基础。2、利用武运粳7号和韭菜青两个粳稻品种为试验材料,在抽穗后弟18～42 d期间,每隔4 d收种一次,共收种7次。测定各批次干燥种子的GP、GR、GI和成苗率(SP)四个性状,以评价种子耐脱水性;同时,测定不同发育阶段种子粒重(GW)、含水量(MC)、电导率(EC)、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性。结果表明,种子在发育过程中逐步获得种子耐脱水性,在抽穗后38 d达到最高水平。种子中的MC和EC呈逐步下降趋势,而GW则逐步增加。在种子发育早期(抽穗后18～30 d),新鲜种子、干燥种子与吸胀种子中MDA和H2O2含量,以及新鲜种子与吸胀种子中SOD、CAT和GR活性都表现出快速下降趋势,在种子发育后期(抽穗后30～42 d)其变化逐渐趋于平稳。回归分析结果表明,新鲜种子中H202含量和吸胀种子中SOD的活性对种子耐脱水性影响最为重要;新鲜种子中H202含量分别与GP、GR、GI和SP呈负相关,而吸胀种子中SOD活性分别与GP、GI和SP呈正相关,这两个指标可以较好地应用于水稻种子耐脱水性评价。通过建立的回归方程,利用生理指标可以对水稻发育过程中种子耐脱水性进行有效的预测。3、利用不同浓度敌草快(Diquat)、百草枯(Paraquat)和乙烯利(Ethephon)配制的脱水剂,对抽穗后第4周的杂交籼稻盐两优88和抽穗后第6周的常规粳稻武运粳7号分别进行喷施,测定种子MC、GW、GR、GI和SP等指标。2013年试验结果表明,喷施12种不同脱水剂2d和4d后,种子MC显著降低;脱水剂处理后未显著影响种子GW、GR和GI,显著降低了种子SP。随着脱水剂浓度的增加以及处理到收获时间的延长,种子脱水效果有所提升。与单独喷施敌草快、百草枯相比,添加乙烯利后在短时间内未能显著提高敌草快、百草枯对种子脱水的效果。与对照相比,经不同脱水剂处理后,种子MC、GR和SP分别下降了0～6.4%、0～3.3%和13.3%～100%。2014年对上一年表现较好的120 g/ha的敌草快处理进行验证,处理后水稻种子MC降低明显,但GW、GR和GI变化不显著。结合2013和2014年试验结果,喷施120 g/ha的敌草快具有较好的脱水干燥效果,喷施对种子粒重和发芽等指标影响较小,可以作为水稻种子收获前田间调控脱水剂,具有潜在的广泛推广利用价值。本研究鉴定到了5个控制水稻发育过程中种子活力形成的新QTLs,初步阐明了影响水稻种子耐脱水性形成的生理基础,筛选出适宜于水稻繁制种的种子脱水剂敌草快,这些研究成果将有助于将来通过遗传改良和种子生产等方法提高水稻种子活力。