【摘 要】
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千金子[Leptochloa chinensis（L.）Nees]是一年生杂草,能够在淹水和旱地条件下生长,在直播稻田的危害最为严重。千金子种子量大且休眠期长,只要条件合适就可以萌发生长。目前对千金子种子萌发的研究甚少,为了了解千金子种子和幼苗在萌发生长过程发生的生理生化变化,以及有效防控千金子。本文对世界性农田恶性杂草千金子的萌发过程进行深入研究,主要研究了千金子种子的休眠及萌发特性、千金子幼苗
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千金子[Leptochloa chinensis（L.）Nees]是一年生杂草,能够在淹水和旱地条件下生长,在直播稻田的危害最为严重。千金子种子量大且休眠期长,只要条件合适就可以萌发生长。目前对千金子种子萌发的研究甚少,为了了解千金子种子和幼苗在萌发生长过程发生的生理生化变化,以及有效防控千金子。本文对世界性农田恶性杂草千金子的萌发过程进行深入研究,主要研究了千金子种子的休眠及萌发特性、千金子幼苗对温度和水分胁迫的生理生化响应,以及转录组分析不同温度和时期千金子种子之间的差异表达基因及其功能。主要研究结果如下:（1）种子萌发试验结果表明:千金子种子具有休眠期。千金子种子在18-40℃范围内都可萌发,在16℃时几乎不能萌发,最适温度为38℃,在此温度条件下发芽率为91.71%;千金子种子具有光敏性,在光照时间9h以上时发芽率大于77.33%,最适合的光照周期是12h/12h（L/D）,在光周期0h/24h（L/D）时发芽率仅为8%;千金子种子萌发对水势变化较敏感,在-0.2-0MPa范围内发芽率大于86%,低于-0.2MPa时,千金子种子的萌发受到不同程度抑制;千金子种子在土层0-2cm范围内都可萌发出苗,埋土深度在0cm时千金子种子发芽率最高为93.33%,埋土深度在4cm以下时千金子种子几乎不能出苗。（2）水分胁迫试验设7个处理,干砂与水比例（g:ml）为:5:1（W1）、4.5:1（W2）、4:1（W3）、3.5:1（对照,Control）、3:1（W4）、2.5:1（W5）、2:1（W6）,对千金子种子进行砂上发芽试验。结果表明,随水分增加,千金子种子的发芽率、发芽势和胚根长都先增加后下降,胚芽长逐渐增长,胚根/胚芽比先降低后增加再降。发芽率在在对照处理下达到最高92.1%,胚根长在W4达到最大,胚芽长在W6达到最大,胚根/胚芽比在W1达到最高。千金子种子的脯氨酸、可溶性蛋白和MDA含量,SOD和POD活性随水分增加呈先降低再升高的趋势,均在对照处理下达到最小值,分别为898.79 U/g和58.33 U/g。脯氨酸、可溶性蛋白、MDA含量和SOD、POD活性均在W1达到最高,干旱与淹水胁迫产生了更多的脯氨酸,干旱胁迫产生了更多的可溶性蛋白。种子受到干旱胁迫时,抑制种子的发芽;种子受到淹水胁迫,也对种子的发芽有一定程度的抑制。在应对水分胁迫时千金子种子的生理生化响应主要与合成较多的脯氨酸和可溶性蛋白与较高的SOD和POD活性有关。（3）温度胁迫试验设4个处理,18℃（T1）、20℃（T2）、28℃（T3）、30℃（T4）,对千金子种子进行发芽试验。结果表明,千金子的萌发对温度敏感,千金子的发芽率、胚根胚芽长和胚根/胚芽在低温时显著降低,可以影响千金子的正常生长。千金子种子的脯氨酸、可溶性蛋白和MDA含量以及POD活性随温度增加逐渐降低,SOD活性先升高后降低,均在对照处理下达到最小值。在应对低温胁迫时种子的生理生化响应主要与合成较多的脯氨酸、可溶性蛋白、SOD和POD有关。（4）利用转录组测序技术在28和30℃种子幼苗的四个萌发时期中共鉴定出3192个差异表达基因（Differentially expressed genes,DEGs）,共2446个DEGs在28℃下调。这些DEGs基因涉及到糖类代谢过程、次生代谢过程、激素信号转导途径、MAPK信号通路、转录与翻译过程、抵御胁迫、氧化还原过程等生物学过程。千金子种子萌发过程中,萌动期和发芽期在30℃和28℃的温度处理下产生较多DEGs,在萌动期28℃处理下调的涉及到核苷酸切除修复、激素信号转导和MAPK信号通路等生物学过程,说明萌动期28℃下千金子种子内部部分基因转录和信号转导过程受到负面影响。
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