摘要: 杂种不育是植物生殖隔离的一种常见形式，也是物种形成的重要基础。研究杂种不育基因的起源与进化对了解植物的物种分化和适应性进化具有重要意义。Sa是控制水稻籼粳杂种不育的主要座位之一。前期研究表明，Sa座位包括3个相邻基因SaF、SaM和SaFL，这3... 展开 杂种不育是植物生殖隔离的一种常见形式，也是物种形成的重要基础。研究杂种不育基因的起源与进化对了解植物的物种分化和适应性进化具有重要意义。Sa是控制水稻籼粳杂种不育的主要座位之一。前期研究表明，Sa座位包括3个相邻基因SaF、SaM和SaFL，这3个基因之间的籼粳等位变异重组的单倍型和温度共同调控水稻花粉育性变化。其中籼稻Sa座位单倍型为SaF+-SaM+-SaFL+，粳稻Sa座位单倍型为SaF--SaM--SaFL-，同时携带两种单倍型基因的籼粳杂合个体表现为杂种不育，携带SaF+-SaM+-SaFL-的籼粳重组单倍型材料则表现为反温敏不育。本研究利用生物信息学技术对水稻Sa座位的起源和进化开展研究，主要结果如下： （1）通过分析Sa座位在7个非稻属植物和稻属基因组中的同源基因，以及Sa座位3个基因在稻属不同种中的覆盖度，揭示杂种不育Sa座位是水稻演化过程中起源的一个新座位。 （2）通过分析Sa座位3个基因在野生稻和栽培稻中的覆盖度，发现SaFL基因是水稻杂种不育Sa座位中最先演化出的基因，而SaF和SaM基因则是随后演化出现的基因。 （3）针对野生稻和栽培稻中Sa座位进行功能性单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism，SNP）分析，确定Sa座位的原始单倍型为SaF+-SaM+-SaFL-。 （4）通过PCR扩增和序列比对验证，在SaF+-SaM+-SaFL-单倍型栽培稻中发现存在SaM基因第7个和第8个外显子丢失的单倍型，命名为SaF+-SaM+’-SaFL-。 （5）通过对Sa座位单倍型水稻的地域分析，发现Sa座位的进化与水稻由热带/亚热带向温带迁移的地域适应性相关。 综上，本研究通过生物信息技术初步确定了水稻杂种不育Sa座位的起源和原始单倍型，并基于水稻Sa座位的进化模型提出了水稻由热带迁移到温带的适应性分子基础。 收起