γ射线诱变IR841水稻M4代突变体的形态变异评估及其在多哥水稻育种中的应用价值

本研究针对多哥水稻品种IR841因遗传侵蚀导致的适应性下降问题，通过γ射线诱变创制50个M4代突变体，系统评估其18项形态学指标。研究发现突变体在株高(44-106 cm)、分蘖数(18-78个)和生育期(68-115天)等关键农艺性状呈现显著变异，并通过多变量分析鉴定出4个表型聚类群，证实了诱变技术在拓宽水稻遗传基础方面的有效性，为选育适应多哥多样化生态条件的高产品种提供了新材料。

　　

在西非国家多哥，水稻作为重要粮食作物面临严峻挑战——当地主栽品种IR841自1973年引种以来，单产已降至1.7吨/公顷，远低于邻国水平。这背后是品种遗传基础狭窄、抗逆性衰退与气候变化的多重夹击。更棘手的是，全国70%的稻米需求依赖进口，农民亟需适应本土生态的高产新种质。传统育种难以快速突破这些瓶颈，而γ射线诱变技术为创造遗传变异提供了新思路。

洛美大学农学院（Université de Lomé）的Mèm Tchokozi团队在《Discover Plants》发表的研究，首次系统评估了γ射线辐照IR841水稻获得的50个M4代突变体的形态多样性。研究人员采用国际水稻研究所（IRRI）的18项描述符（5项定性、13项定量），通过完全随机区组设计进行表型分析。关键技术包括：1）使用⁶⁰Co γ射线进行300-400 Gy剂量辐照；2）四代（M1-M4）连续筛选；3）基于15升盆栽体系的形态学测量；4）主成分分析与层次聚类等多变量统计方法。

4.1.1 种子萌发率
突变体萌发率呈现69-99%的连续变异，38%的株系保持≥90%的高萌发率，表明辐射未显著损害种子活力。

4.1.2 定性性状变异
关键发现包括：70%突变体具有优良的穗抽出性（评分3-1级）；85%株系叶片呈现中度至深绿色（4-8级）；66.7%植株表现为开张型株型，有利于光能利用。

4.1.3 定量性状分析

• 分蘖动态：成熟期分蘖数变异幅度达18-78个，显著超越对照IR841（36个）
• 株高发育：21日龄幼苗高度27-47 cm，成熟期44-106 cm，形成矮秆与高秆两极分化
• 生育期调控：90%抽穗期（CF90）出现超早熟（68天）与晚熟（115天）极端类型
• 穗部特征：穗长9-31 cm的连续变异，但平均19.71 cm与对照无显著差异

4.1.4 多变量分析
主成分分析揭示分蘖能力与早熟性呈负相关（r=-0.82）。层次聚类将材料划分为5个群组，其中24个突变体与IR841聚为同一类群，而L10和NERICA L14分别形成独立分支，证实辐射创造了超越亲本的新表型。

这项研究的重要意义在于：1）首次证实300-400 Gy γ辐照可在IR841中诱导出覆盖重要农艺性状的连续变异；2）发现7个早熟（CF90<75天）且分蘖数>50的优变株系，可直接用于多哥短季稻区育种；3）建立的15L盆栽评价体系为资源受限地区开展突变体筛选提供了可行方案。研究者特别指出，M4代表现的稳定性暗示这些变异可能源于单基因突变，后续将通过基因组学手段验证关键位点。该成果为西非水稻遗传改良提供了可直接利用的育种中间材料，也为理解辐射诱变的表型效应谱提供了新数据。