杂草稻(Oryza sativa f.spontanea)作为伴生于栽培稻的恶性杂草,大量爆发于世界各地的栽培稻田(尤其直播田)中,已严重威胁了水稻的生长。目前还没有有效的方法和选择性除草剂来进行杂草稻的防除,主要依靠手工拔除。杂草稻与亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)同属于禾本科的AA基因组型,形态特征相似,虽然都是自花传粉,但两者间不存在生殖障碍可以进行基因交流。进行全国杂草稻种群萌发期耐旱性与自然老化研究,有利于揭示杂草稻大量爆发于稻田的生理机制,也对于培育具有良好适应性和竞争性水稻品种具有利用价值。红色果皮是杂草稻明显区别于栽培稻的一大特征,利用其能够很好的进行稻种区分。这种红色是由于原花青素色素附着于颖果果皮层中,只有在种子成熟的后期才能显现。明确调控水稻种子果皮色的Rc、Rd基因的等位基因型有助于进行杂草稻的检疫工作,控制杂草稻的快速传播。分析调控原花青素积累的Rc/Rd基因型与杂草稻耐旱、抗老化方面的相关性,能为今后研究原花青素积累与耐逆性能方面的研究提供一些理论依据。本研究主要从以下三个方面开展:1.中国杂草稻种群萌发期耐旱性研究。水稻生长环境独特需要大量的灌溉水,干旱胁迫会造成水稻植株生长不良叶片萎焉,到了后期甚至会造成减产。本研究首先抽取了中国61个地区的杂草稻种群及对应采样地栽培稻,于2013年在南京农业大学杂草实验室江浦农场进行同质园种植。收获后的种子加入20%PEG-6000进行模拟干旱胁迫试验,并设置了对照组。每天统计发芽种子数至第8天,并于第8天进行萌发种子的根长、芽长、胚芽鞘长的统计工作。结果表明:1)中国杂草稻种群在萌发率的胁迫反应指数、发芽指数的胁迫反应指数、根长胁迫反应指数、芽长胁迫反应指数、胚芽鞘长胁迫反应指数和萌发耐旱指数都极显著高于对应采样地的栽培稻的这6个指数(P<0.01)。表明杂草稻萌发期的耐旱性优于对应采样地栽培稻。2)中国杂草稻种群、对应采样地栽培稻的6个胁迫指数与纬度皆呈极显著负相关(P<0.01),即杂草稻种群与对应采样地栽培稻萌发期耐旱性皆随着纬度的升高而下降。2.中国杂草稻种群种子抗老化研究。每年由于稻种的失活而对水稻的种植与产量产生的影响,由此给农业上带来了巨大的经济损失。本研究首先抽取了中国61个地区的杂草稻种群及对应采样地栽培稻,于2013年在南京农业大学杂草实验室江浦农场进行同质园种植。收获后的种子每年同一时间进行破休眠与未破休眠萌发实验,为期四年,并使用TTC染色法检测第四年未萌发稻种的活性。结果表明:1)中国杂草稻种群和对应采样地栽培稻四年间萌发率,皆随着时间的推移逐年下降。且第三年下降的速率明显快于第二年。2)杂草稻种群从第三年开始萌发率皆极显著高于对应采样地栽培稻(P<0.01),即杂草稻种群的耐老化性要优于对应采样地栽培稻。3)第一年破休眠处理,提高了杂草稻与栽培稻的萌发率,但从第二年开始高温破休眠处理降低了种子的萌发率,即高温破休眠对已老化的种子产生了伤害。3.中国杂草稻果皮色Rc/Rd基因型分析。Rc、Rd基因共同调控水稻的红色果皮。RcRd存在时,显示红色;Rcrd存在时,显示褐色;rcRd/rcrd存在时,显示白色。随机抽取了中国70个地区共1368份杂草稻样品,进行去壳果皮色表型统计。再从中随机选取24个种群36个杂草稻样品分别进行Rc、Rd基因全长测序,根据检测的序列设计特异性分子标记,统计Rc、Rd基因的等位基因型。结果表明:1)此1368份杂草稻样品中既存在红(褐)色果皮表型杂草稻,也存在白色果皮表型杂草稻。2)36个杂草稻样品单株提DNA测序结果表明,这36份杂草稻样品果皮色Rc基因存在Rc、rc两种基因型,Rd基因只存在Rd野生型。3)对中国杂草稻1368份杂草稻样品的PAGE胶实验表明,关于共存在9种Rc/Rd基因型。主要以RcRd基因型为主。