优化甲磺酸乙酯诱变条件以创制埃塞俄比亚画眉草优质突变体的研究

本研究针对南非地区画眉草(Eragrostis tef)品种老化、易倒伏等问题，通过系统优化甲磺酸乙酯(EMS)诱变条件，确定了三个主栽品种Emerson、Highveld和Ivory的最佳EMS剂量(1.67%-2.97%)和浸泡时间(4小时)，成功构建了M1-M3代突变体群体，为培育抗倒伏、高产优质的新品种提供了重要遗传资源。该研究填补了南非画眉草EMS诱变技术空白，对发展气候智能型作物具有重要意义。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，培育适应干旱和高温环境的"气候智能型"作物成为当务之急。画眉草(Eragrostis tef)作为一种具有C₄光合作用的小粒谷物，在撒哈拉以南非洲等严酷环境中展现出独特优势。然而在南非，现有画眉草品种普遍存在易倒伏、产量低等问题，且缺乏专门用于粮食生产的商业化品种。更严峻的是，该国六个主栽品种的育种者权利已陆续到期，亟需创制新的遗传资源。

针对这一现状，非洲作物改良中心(ACCI)联合夸祖鲁-纳塔尔大学等机构的研究人员开展了一项开创性研究。他们系统优化了化学诱变剂甲磺酸乙酯(EMS)的处理条件，旨在为画眉草遗传改良提供技术支撑。相关成果已发表在《Scientific Reports》期刊。

研究人员采用3×5×4因子设计，对三个基础品种(Emerson、Highveld和Ivory)分别设置五个EMS浓度梯度(0%-2.5%)和四个浸泡时间(1-8小时)，通过监测M₁-M₃代群体的发芽率、出苗天数、幼苗存活率等指标，结合回归分析确定最佳诱变条件。关键技术包括：种子表面灭菌预处理、EMS-DMSO溶液精确配制、温室控制条件下的表型精准评估，以及田间大规模突变体筛选。

研究结果部分，"栽培品种、EMS剂量、持续时间及其对农艺性状的交互影响"显示，品种×剂量×浸泡时间的三重交互作用对发芽率等关键指标具有极显著影响(p<0.001)。EMS剂量除根长外对所有性状都有显著效应。"发芽和早期生长阶段性状的平均表现"数据表明，Highveld品种在2.5%EMS处理下仍保持17.5%的发芽率，展现出更强的耐诱变特性。"EMS剂量对评估性状的影响"通过线性回归确定，不同品种的LD₅₀存在显著差异：Highveld需要更高剂量(2.97%)，而Emerson和Ivory均为1.67%。"M₂群体间的方差分析"发现EMS处理显著影响干物质和种子产量，为突变体筛选提供了依据。

在"从基础栽培品种中选择M₃突变体"部分，研究展示了诱变获得的丰富表型变异，包括开花期、株高、分蘖数等性状的显著改变。

3代突变体在开花期、成熟期和生物量性状上表现出显著表型差异'>尤其值得注意的是，部分突变体呈现出独特的穗型变异，

这为后续优良性状筛选提供了丰富材料。

研究结论指出，2.11%EMS浓度配合4小时浸泡时间是适用于三个基础品种的最佳诱变条件。该研究首次建立了适用于南非画眉草种质的EMS诱变技术体系，创制的M₃代突变体群体表现出丰富的表型变异，为培育抗倒伏、高产优质的新品种奠定了坚实基础。特别值得注意的是，不同品种对EMS的敏感性存在显著差异，这一发现对作物诱变育种具有普遍指导意义。研究人员建议后续应重点开展突变体的基因型-环境互作分析和全基因组测序，以深入解析EMS诱导的SNP变异，推动分子标记辅助育种在画眉草中的应用。