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水稻直播近年倍受推崇,而保证水稻直播安全的重要条件之一就是种子的耐低温发芽力,所以研究水稻的低温萌发的遗传机理,将有助于提高种子的低温发芽力和培育适合直播的水稻品种,对于水稻的增产及直播的推广具有重要的现实意义。本研究以208份水稻染色体单片段代换系（single segment substitution line,SSSL）为材料,在15℃下对水稻种子低温发芽力数量性状基因座（quantitative trait loci,QTL）进行了鉴定和定位;并对其中一个稳定表达的主效QTL——qLTGR3-1进行精细定位和转录组分析,获得了以下结果:1、2016年早、晚季,208份SSSLs在15℃低温条件下的发芽率呈连续分布,早季发芽率分布在12.7-93.3%之间,晚季发芽率分布在8.7-79.3%之间,表现出典型的数量性状特征。2、以低温发芽率为表型指标,在2016年早、晚季共检测到23份SSSLs与受体亲本HJX74差异显著,通过代换作图共定位了14个QTL,分布在除10、12号的所有染色体上,平均长度为15.84 cM,加性效应在-0.210.22之间,加性效应百分率在-38.4%66.8%之间。其中,早、晚季稳定表达的QTL为qLTGR1、qLTGR3-1、qLTGR5、qLTGR8-2、qLTGR11-1和qLTGR11-2,正效QTL为qLTGR3-1、qLTGR5、qLTGR8-2和qLTGR11-1。3、以携带主效QTL qLTGR3-1的S5和HJX74为材料,调查了种子发育过程中低温发芽力、干鲜重和含水量的变化规律。S5在整个发育过程中表现出比对照HJX74更强的低温发芽力,且在发育35 d时两者的差异达到最大。在发育的早期（10-15 d）,S5种子的干、鲜重要显著高于HJX74;种子成熟后期（30-40 d）,S5则比HJX74表现出更快的脱水速率。4、对S5（携带qLTGR3-1）进行不同逆境的萌发实验,发现S5在常温（30℃）和渗透胁迫（1%和3%甘露糖）条件下发芽率显著高于HJX74,而在高温和高盐胁迫下两者并无明显差异。5、利用S5（携带qLTGR3-1）与HJX74进行回交发展F2群体,并通过在S5的代换片段上开发新的分子标记筛选出12种类型的交换株,自交后发展F3分离群体,并通过F3子代表型与基因型的共分离分析和代换作图,将qLTGR3-1定位在分子标记P7与P8之间大约319 kb的范围,包含有51个候选基因。此外,从F3群体中筛选获得12份代换片段更短的纯合次级SSSL,编号从SS1到SS12,代换片段估算长度在851.22-4214.66 kb之间。6、对抽穗35 d后S5（携带qLTGR3-1）和HXJ74的种子进行干热破除休眠处理,再在15℃低温吸胀5 d后进行转录组研究。基因表达差异分析共检测到692个差异基因,其中表达量下调的基因有315个,上调的基因有377个。KEGG富集分析表明差异基因主要涉及二萜类化合物的生物合成、氨基糖与核苷酸糖代谢、半乳糖代谢、苯丙素的生物合成、淀粉与蔗糖代谢、α-亚麻酸代谢等次级代谢物的生物合成过程,表明qLTGR3-1有可能通过影响二萜类化合物、糖类和氨基酸的代谢来调控水稻种子低温萌发。7、通过精细定位与转录组联合分析,发现精细定位区间内有3个转录组鉴定出的差异表达基因,分别是Os03g0213700、Os03g0214200、Os03g0215400,这些基因是qLTGR3-1重要的候选基因。综上所述,本研究定位了一些水稻低温发芽力QTL,初步揭示了水稻种子活力的遗传基础;对水稻低温萌发基因qLTGR3-1进行了精细定位,并通过转录组测序初步分析了该基因的调控网络,进一步明确了水稻种子低温萌发的分子机制,为qLTGR3-1的克隆及水稻种子耐低温萌发的分子设计育种奠定了基础。