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为探究埃塞俄比亚画眉草（Eleusine coracana subsp. coracana）地方品种种群结构并鉴定与农艺、营养性状相关的数量性状核苷酸（QTNs）和单倍型，研究人员评估 448 个基因型，经测序分析。结果发现大量显著关联，确定有利单倍型。这为画眉草育种改良提供关键依据。
在东非地区，画眉草是极为重要的谷物。它不仅适应极端气候，营养也十分丰富，富含钙、钾、铁等多种营养物质，是当地应对粮食和营养安全问题的理想作物。然而，画眉草的生产面临诸多挑战。一方面，干旱等非生物胁迫严重影响其产量，导致损失超 50% ；另一方面，人们对其重要农艺性状的遗传控制了解不足，营养性状的变异性以及受土壤和环境的影响也尚不明确，甚至有观点认为微量营养素含量与产量可能呈负相关，但缺乏可靠实验验证。在此背景下，开展对画眉草遗传特性的深入研究迫在眉睫。
为了破解画眉草的遗传密码，来自非洲多个研究机构以及国际组织的研究人员携手合作。他们以埃塞俄比亚画眉草地方品种为研究对象，开展了一项综合性研究。研究成果发表在《Theoretical and Applied Genetics》杂志上，为画眉草的遗传改良和育种提供了重要的理论依据和实践指导。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，在三个不同环境中对 448 个画眉草基因型进行田间评估，测定开花天数（DTF）、成熟天数（DTM）等多种农艺和营养性状。接着，对其中 391 个基因型进行 skim - sequencing 测序，获得高质量单核苷酸多态性（SNP）数据。随后，利用这些数据进行群体结构分析、关联作图和单倍型分析 ，以揭示遗传变异与性状之间的关系。
研究结果主要包括以下几个方面：
- 表型变异：研究发现，所有性状在不同地点、基因型及其相互作用间均存在显著差异（P<0.001） 。多数性状具有较高的广义遗传力（H2），如 DTF、DTM 等。同时，不同环境下各性状表现出明显差异，例如 E1 和 E2 环境中 DTF 差异显著，且产量（GY）在 E1 环境中最高。此外，研究还发现一些性状间存在相关性，如 Fe 和 Zn 含量呈正相关，而农艺性状与产量组分间存在负相关1。
- 群体结构与连锁不平衡：通过主成分分析（PCA）和判别分析（DAPC），研究人员发现保留的标记能够有效区分不同基因型，且将种质分为 4 个亚群。连锁不平衡（LD）分析表明，不同亚基因组的 LD 衰减存在差异，亚基因组 A 的衰减速度快于亚基因组 B26。
- 标记 - 性状关联与单倍型分析：研究共检测到 70 个标记 - 性状关联（MTAs），其中包括 15 个主要 QTNs，这些 QTNs 对多数性状的表型变异解释率（PVE）超过 30%。单倍型分析揭示了 54 个与目标性状显著相关的单倍型块 。例如，在 9B 染色体上发现了与 DTM 和 DTF 相关的多效性单倍型，2B 染色体上存在与 Fe 和 Zn 相关的多效性单倍型34。
- 候选基因鉴定：研究还鉴定了多个与主要 QTNs 共定位的候选基因，如 ABC 转运蛋白家族蛋白基因和锚蛋白重复家族蛋白基因等。这些基因可能在调控相关性状中发挥重要作用5。
研究结论表明，该研究显著推进了人们对画眉草重要农艺和营养性状遗传基础的理解。研究鉴定出的主要 QTNs、有利单倍型和候选基因均为画眉草研究中的新发现。这些发现为画眉草的基因组辅助选择和基于单倍型的育种提供了有力工具。然而，为确保这些发现能够应用于实际，还需对其进行等位基因和功能表征验证。
在讨论部分，研究人员指出，埃塞俄比亚画眉草种质资源存在丰富的遗传变异，这为作物改良提供了宝贵资源。但目前已释放的品种遗传多样性较窄，未来应将更多优异地方品种引入育种计划。此外，研究中发现的一些重要 QTNs 和单倍型，为提高画眉草的产量、营养品质和抗逆性提供了新途径。例如，针对干旱敏感单倍型进行负向选择，有望培育出更耐旱的品种；利用与 Fe 和 Zn 相关的 QTNs 进行联合选择，可改善画眉草的营养品质，缓解营养不良问题。
总之，该研究为画眉草的遗传改良和育种提供了全面而深入的见解，对推动画眉草成为保障全球粮食安全和应对气候变化的理想作物具有重要意义。未来，随着研究的进一步深入，这些发现将在画眉草的实际生产中发挥更大的作用，为解决粮食和营养安全问题贡献力量。
