EMS诱变高粱突变体基因型的遗传多样性及群体结构解析

本研究针对高粱(Sorghum bicolor)遗传改良中突变体基因型分子特征不明的关键问题，通过EMS化学诱变技术创制2000个M2 群体，筛选190个突变体结合10个SSR标记开展遗传分析。发现高多态性水平(PIC=0.84)和97%的个体间变异，揭示突变育种可显著拓宽遗传基础，鉴定出具有抗旱高产潜力的候选株系，为高粱抗逆育种提供分子依据。

　　

研究背景
在全球气候变化加剧的背景下，作为"气候韧性作物"的高粱(Sorghum bicolor)对保障非洲和亚洲干旱地区粮食安全具有战略意义。埃塞俄比亚作为高粱起源地和非洲第三大生产国，却面临种质资源遗传基础狭窄的困境——农民主要种植未充分鉴定的地方品种，传统育种进展缓慢。更严峻的是，单次驯化事件导致高粱遗传多样性先天不足，而表型选择又易受环境干扰。如何突破这些瓶颈？诱导突变育种被视为关键突破口。

研究设计与方法
亚的斯亚贝巴大学等机构联合开展研究，从EMS化学诱变的2000个M₂
代突变体中筛选190个具表型变异的个体，结合2个亲本，采用10个SSR(简单序列重复)标记进行基因分型。通过计算多态信息含量(PIC)、遗传多样性(GD)等参数，结合AMOVA(分子方差分析)和聚类分析，系统评估群体遗传结构。

主要结果

1. Plant material
   突变体来源于EMS处理的M₂
   群体，选择标准涵盖表型变异、农艺性状及初步抗逆性筛选。

2. Polymorphisms and allelic diversity
   SSR标记显示极高多态性：平均等位基因丰富度(Ar)达6.41，PIC和GD分别达0.84和0.83。73.83%等位基因频率>0.05，反映突变诱导产生大量稳定变异。

3. Discussion
   AMOVA揭示97%变异存在于个体间，仅2%来自群体间。聚类分析形成两大遗传群，但多数群组包含双亲来源突变体，证实EMS能打破遗传连锁。发现多个高多样性株系适合作为抗旱育种亲本。

结论与意义
该研究首次系统解析EMS诱导高粱突变体的分子特征，证实化学诱变可创造相当于自然变异97%的遗传多样性。特别值得注意的是，虽然群体分化程度中等(F_st
=0.029)，但6.41的Ar值显著高于常规品种，这为"突变育种能快速拓宽遗传基础"提供了直接证据。鉴定出的特殊突变体对开发早熟、矮秆、抗旱新种质具有重要价值，论文成果已发表于《Plant Gene》。研究建立的SSR标记体系为后续分子标记辅助选择提供了技术支撑，对实现埃塞俄比亚"基于高粱的气候智能型农业"具有实践指导意义。