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木薯是热带地区的重要主粮作物，提升其块根营养品质，尤其是类胡萝卜素和干物质含量（DMC），仍是育种工作的核心目标。为通过定位与这些性状相关的基因组区域来阐明其遗传基础，我们分析了巴西农业研究公司（Embrapa）育种计划中的3,043个木薯无性系，这些材料在2011—2022年间于巴西开展的188个多环境试验中进行了表型鉴定。所有无性系均采用基因分型测序（Genotyping-by-Sequencing，27,045个单核苷酸多态性位点，SNPs）和Diversity Arrays Technology-DArTseq（25,923个SNPs）进行基因分型。采用两阶段混合模型估计性状值，以获得去回归的BLUP值（最佳线性无偏预测），并分别使用混合线性模型（MLM）和多位点混合模型（MLMM）开展全基因组关联分析。经Bonferroni校正后，我们检测到6个显著SNP，且这些位点与类胡萝卜素含量和DMC均稳定相关。这些SNP定位于6个候选基因上，这些基因参与与块根生理相关的通路，包括脱落酸（ABA）相关信号传导、影响类胡萝卜素转化的水解酶活性、质体内脂肪酸生物合成、细胞壁重塑以及糖酵解能量代谢。上述位点合计解释了类胡萝卜素表型变异的75.56%和DMC表型变异的76.23%，单个SNP的PVE（解释变异比例）效应约为17%至42%。类胡萝卜素的广义遗传力为H2 = 0.78，DMC的广义遗传力为H2 = 0.34，证实了这些性状受显著遗传控制，适用于分子育种。单倍型分析鉴定出4个优良类胡萝卜素单倍型和1个关键DMC单倍型，且与其他等位基因组合相比，这些单倍型均表现出显著更高的性状值。这些单倍型为标记辅助选择和基因组选择提供了极具前景的靶标，可直接用于加速优良育种群体中的遗传增益。本研究为旨在培育生物强化和高块根品质品种的育种计划提供了可操作的基因组资源，并为未来的多组学与功能验证研究奠定了基础。
木薯是热带地区的重要主粮作物，提高其块根营养品质，尤其是类胡萝卜素和干物质含量（DMC），始终是育种工作的核心目标。为通过定位与这些性状相关的基因组区域来阐明其遗传基础，我们分析了来自巴西农业研究公司（Embrapa）育种项目的3,043个木薯无性系，这些材料于2011年至2022年间在巴西开展的188个多环境试验中完成表型鉴定。所有无性系均采用基因分型测序（Genotyping-by-Sequencing, GBS；27,045个单核苷酸多态性，SNP）和多样性阵列技术DArTseq（25,923个SNP）进行了基因分型。采用两阶段混合模型估计性状值，以获得去回归BLUP值（最佳线性无偏预测，Best Linear Unbiased Predictions），并使用混合线性模型（MLM）和多位点混合模型（MLMM）开展全基因组关联分析。
经Bonferroni校正后，我们鉴定出6个与类胡萝卜素含量和DMC稳定相关的显著SNP。这些SNP定位到6个候选基因，这些基因参与了与块根生理相关的通路，包括脱落酸（ABA）相关信号传导、影响类胡萝卜素转化的水解酶活性、质体内脂肪酸生物合成、细胞壁重塑以及糖酵解能量代谢。这些位点共同解释了类胡萝卜素表型变异的75.56%，以及DMC表型变异的76.23%；单个SNP效应的表型变异解释率（PVE, Proportion of Variance Explained）约为17%至42%。类胡萝卜素的广义遗传力为H² = 0.78，DMC的广义遗传力为H² = 0.34，证实了这些性状具有显著的遗传控制，适合开展分子育种。单倍型分析揭示了4个优异的类胡萝卜素单倍型和1个关键的DMC单倍型，与其他等位基因组合相比，这些单倍型均表现出显著更高的性状值。这些单倍型是标记辅助选择和基因组选择的有前景靶标，可直接用于加快精英育种群体的遗传增益。上述结果为旨在培育生物强化型和高块根品质品种的育种项目提供了可操作的基因组资源，并为未来的多组学研究和功能验证研究奠定了基础。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.11.731598v1?rss=1
🏷️ 木薯育种 全基因组关联分析 块根品质 类胡萝卜素 干物质含量 单倍型分析