物质利用率是种子萌发过程中能量代谢的一个重要指标，用于衡量种子内贮藏物质的转化效率。提高水稻种子的物质利用率有利于种子的快速发芽和幼苗生长，对提高田间出苗率，抑制田间杂草的生长，提高抵御不良环境的能力从而增加水稻产量均具有重要意义。本研究利用实验室获得的已测序水稻自然群体，对不同亚群的水稻种子萌发过程中的物质利用率及物质动员量进行全基因组关联分析，共检测到18个QTLs位点。其中，定位到8个与水稻种子萌发过程中物质利用率相关的QTLs，10个与水稻种子萌发过程中物质动员量相关的QTLs。对其中4个位点（L1-L4）的候选基因进行预测，获得2个候选基因LOC_Os10g06800基因和LOC_Os12g29690基因，以上结果为进一步阐明水稻种子萌发期物质利用的分子机理奠定基础。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1．1 植物材料 2
1．2 发芽实验 2
1．3 数据分析 2
1．4 全基因组关联分析 3
1．5 候选基因预测 3
1．6 技术路线 3
2 结果与分析 4
2．1 表型变异 4
2．2 相关性分析 5
2．3 萌发过程中种子物质利用相关GWAS分析 6
2．4 候选基因预测 9
3 讨论 11
致谢 13
参考文献 14
水稻种子萌发期物质利用相关性状全基因组关联分析
金善宝实验班（植物生产类） 张嘉会
引言
引言 水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一。近年来，随着我国城镇化和经济发展的不断加速，农村劳动力日益短缺，水稻直播和机插秧等轻简栽培变得越来越普遍。高活力的种子具有快速、整齐的发芽和健壮的幼苗生长能力，是直播稻生产所必需的重要性状[1]。种子快速、整齐发芽可以提高田间出苗率，抑制杂草生长，提高植株抵御田间各种不利环境的能力，从而增加作物产量[2]。因此，挖掘控制水稻种子 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
活力的关键基因，研究关键基因的作用机理，对选育和利用适合水稻直播和机插秧等轻简栽培品种具有重要意义。
种子萌发涉及水分、呼吸及各种内含物代谢，表现为种子呼吸作用加强，贮藏的淀粉、脂肪和蛋白质在酶的作用下被水解为小分子有机物，为新器官、新组织的合成提供必需的营养物质和能量，最终表现出胚的生长及幼苗的形成[3]。在种子发芽过程中，幼苗生长量（Seedling Dry Weight; SDW）主要是由种子贮藏物质动用量（Weight of the Mobilized Seed Reserve; WMSR）和物质利用率（Seed Reserve Utilization Efficiency; SRUE）两个方面决定[4][5]，因此，水稻种子萌发过程中物质利用的高低对种子活力和幼苗生长具有重要的作用。
随着高通量测序发展，利用高密度的SNP分子标记对种子活力相关性状进行全基因组关联分析（Genome Wide Association Study; GWAS），也获得多个种子活力相关QTLs。Wang等[6]利用44k SNP对295份水稻资源的幼苗期耐冷性进行关联分析，共获得67个QTLs；Magwa等[7]利用3,916,415 个SNPs对350份水稻资源的新鲜种子和后熟后种子的休眠性进行GWAS分析，以新鲜种子的发芽率为指标共定位到16个QTLs ,以后熟后种子的发芽率为指标共定位点38个QTLs；Shi[8]等利用6,361,920个SNPs对478份水稻资源的种子萌发期耐盐性进行GWAS分析，共获的11个QTLs；Wang[9]等利用44k SNP对187份水稻资源低温萌发相关指标进行GWAS分析，共获得53个QTLs，并对其中一个候选基因OsSAP16进行了转基因验证；Lu[10]等利用5,291个SNPs对453份水稻资源的种子的休眠进行全基因组关联分析共获得9个QTLs。目前，全基因组关联分析方法(GWAS)已经广泛应用于生命科学各个研究方向。
利用GWAS已对水稻抗逆性、高产、发芽等性状进行了研究，但有关控制水稻种子萌发物质利用的遗传机理知之甚少。本研究利用实验室已测序的水稻自然群体，对不同亚群的水稻品种种子萌发过程中的物质利用率和物质动员量进行全基因组关联分析，在分子水平上探索种子物质利用率的遗传规律，从而为进一步阐明水稻种子的萌发机理及培育高活力水稻品种提供基础。
1 材料与方法
1．1 植物材料
本实验室从美国Dale Bumpers国家水稻研究中心（Dale Bumpers National Rice Research Center）引进了来自82个国家和地区的413份水稻（Oryza sativa）自然群体材料[11]。在水稻抽穗期后40 d左右，每个材料收获20株种子，自然晒干后，置于50 ℃烘箱中7 d以打破种子休眠[12]。经筛选，去除结实率差、种子发育不良和不健康的材料，最后采用224份材料进行实验。
1．2 发芽实验
采用盆播法进行发芽实验。每个品种挑选20粒健康饱满的种子，发芽前称量干重（W0）。播种前先在培养皿里浸种，30 ℃浸种36 h，种子露白后方可播种。每个品种单独播种于花盆（15 cm×15 cm×30 cm）内，用营养土作为发芽基质，播种深度5cm。将花盆放置于底部有水的长方形塑料盆中，保持发芽期间一直湿润，控制各个实验组的塑料盆中含水量基本一致。置于规定温度（28±1 ℃）的培养室中黑暗条件下发芽7 d。小心取出萌发的种子，用清水洗净附带的培养基。把胚根、胚芽、子粒（剩余部分）分别装入纸袋置于烘箱104 ℃杀青24 h，70 ℃烘干7天至恒重。称取幼苗（胚根、胚芽）干重（W1）（SDW; mg per 10 seeds）和剩余种子干重（W2）(RSDW; mg per seed)。参照Soltani等[4]的方法计算。
种子物质动员量(WMSR; mg per 10 seeds)= W0W2；

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