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种子萌发是水稻重要的发育时期，对产量有着很大的影响。随着劳动成本的增加，具有省工、省力等优势的水稻直播逐渐受到人们重视。然而，直播水稻要求种子具有较高的活力以抵御低温、水淹等逆境条件。因此，深入了解水稻种子活力的分子机制对水稻育种有重要的指导价值。 本论文以水稻珍汕97（Oryza sativaL.ssp.Indica）和明恢63（Oryza sativa L.ssp.Indica）的重组自交系为材料，在低温和常温条件下定位了调控水稻种子活力的QTL。同时利用代谢组学的手段研究了群体在低温萌发时的代谢谱及代谢物QTL，基于种子萌发表型和代谢物QTL共定位的方法推测调控种子活力的分子机制。 在低温15℃条件下从第6天到12天连续观察了种子萌发的胚根和胚芽鞘长度，以此作为种子活力的指标，并以常温25℃条件下第2天和第3天种子的胚根和胚芽鞘长度作为对照，共鉴定到8个调控种子活力的QTL，分别位于1、5（3个）、6（2个）、8和11号染色体上。其中，1号（qSV-1）、5号（qSV-5b）、6号（qSV-6a和qSV-6b）和8号是特异低温响应的QTL，其他3个(qSV-5a、qSV-5c、 qSV-11)是低温和常温均有效应的QTL。基于条件QTL分析，qSV-1、qSV-5b、qSV-6a和qSV-6b主要调控萌发后幼苗建成，而qSV-5a、qSV-5c和qSV-11则主要调控种子萌发。在这些QTL中，qSV-I和qSV-5c分别是调控低温和常温种子活力的主效QTL，分别最大能解释表型变异的22.6％和30.5％，加性效应分别来自明恢63和珍汕97。 为了研究主效QTL qSV-1和qSV-5c，以珍汕97为回交背景的明恢63 BC4F1为材料，分别构建了720株和440株含目的片段的F2群体，将qSV-1和qSV-5c分别精细定位到1.13Mb和400kb的物理区间内。 低温萌发10天的动态代谢谱显示，从萌发第4天开始珍汕97和明恢63在代谢上开始出现差异，表明第4天是二者种子活力差异的关键时期。为此，在低温培养的第4天，分析了重组自交系群体种子萌发的代谢组学，鉴定到2273个代谢物QTL，这些代谢物QTL并非均匀分布于12条染色体上，主要集中在1、3、5、6、11上。置换检验分析发现3、5、6、8、11号染色体上共有20个热点区，该热点区平均每个cM的遗传距离上有超过24个代谢物QTL，暗示这些热点有可能参与低温萌发的代谢响应。 6号染色体热点区显示十四烷酸、十六烷酸、十八烯酸、十八二烯酸QTL与颗粒结合淀粉酶（Wx）基因紧密连锁。扫描电镜显示珍汕97与明恢63的淀粉结构明显不同，珍汕97含有较多的直链淀粉。淀粉粉末X-衍射表明珍汕97有较高的直链淀粉-脂质复合物衍射峰，推测水稻种子中由于直链淀粉含量不同而产生直链淀粉-脂质复合物的多少不同，从而造成了游离脂肪酸含量在群体中呈现连续变异，其调控位点与Wx紧密连锁。 此外，调控种子活力的主效QTL qSV-5c与调控葡萄糖、果糖、蜜二糖、蜜三糖的QTL共定位，表明qSV-5c可能与糖代谢有关。基于精细定位的区间和水稻基因注释推测其候选基因为Os05g47950，编码糖基转移酶(UGT)，其蛋白序列在珍汕97和明恢63中存在21个多态性位点。20个野生水稻品种的Os05g47950蛋白序列也存在这两种基因型，而且珍汕97基因型种子萌发时的胚根长度显著长于明恢63基因型;水稻中花11Os05g47950的基因型与明恢63类似，其错义突变体萌发对胚根长度显著长于野生型。这些结果表明Os05g47950可能是种子活力的负调控因子。UGT蛋白的进化树显示Os05g47950与拟南芥AtUGT84和AtUGT75聚为一类，暗示Os05g47950可能与IAA的糖基化有关。进一步表达分析发现，Os05g47950在种子灌浆过程中珍汕97的表达量显著低于明恢63，推测珍汕97的UGT糖基化IAA能力弱，游离的IAA含量高，使种子萌发时胚根长度长。但体外生化分析显示水稻UGT与IAA反应产生一个未知的产物，但不是1-O-吲哚乙酸葡萄糖酯，可能在IAA的其它位置上糖基化。 另外，基于代谢物与已知的产量性状QTL共定位分析，发现糖和氨基酸与产量表现很强的相关性，暗示调控产量的因子在萌发时对糖和氨基酸的代谢有影响。 本论文用代谢组学的手段初步分析了调控种子活力的分子机制，为水稻直播提供了理论依据。同时，本研究表明代谢组学是研究基因功能的有效手段，为植物分子生物学功能的研究提供了新的思路。