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木薯作为中国淀粉生产的主要原料，种植规模小且需求大，需大量进口。研究人员为提升其产量，构建两个半同胞遗传图谱进行数量性状基因座（QTL）定位。他们鉴定出 15 个共定位 QTL 及相关候选基因，这为木薯分子育种提供了关键依据，有助于提高产量。
在全球粮食作物的大舞台上，木薯（Manihot esculenta Crantz）可是一位 “低调却实力不凡” 的选手。它不仅是重要的能量植物，还是全球六大主要粮食作物之一，广泛种植在非洲、亚洲和拉丁美洲的热带地区。木薯有着超强的适应能力，能在不太肥沃的土壤里茁壮成长，还不受季节和水分的过多限制，快速生长并实现高产。它的淀粉颗粒大、透明度高，是生产优质改性淀粉的好材料，木薯块茎富含淀粉和少量蛋白质，能加工成各种美食，还能当作动物饲料、用来酿造啤酒和生产生物乙醇。对一些非洲国家来说，木薯贡献了大约 25% 的能量来源。
然而，这位 “实力派” 却面临着尴尬的处境。自 1961 年以来，非洲的木薯平均产量一直没什么明显提升。在我国，木薯同样面临难题，种植规模较小，但市场对它的需求却很高，这使得我国不得不依赖大规模进口来满足需求。为了改变这一现状，提高木薯产量迫在眉睫。海南大学的研究人员勇挑重担，开展了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《BMC Plant Biology》上，为木薯增产带来了新希望。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是杂交育种技术，他们将木薯品种 SC205 分别与 HB60 和 18R 杂交，获得了两个半同胞群体（A1 和 A2） 。接着利用 Hyper-seq 技术对样本进行基因分型，该技术基于聚合酶链反应（PCR），能高效完成基因组简化、条形码添加和简化基因组序列扩增 。同时，研究人员还进行了转录组分析，以探究基因的表达情况。
下面来看看具体的研究结果：
- SNP 标记密度和注释：通过测序获得了大量数据，在 A1 和 A2 群体中分别筛选出 5913 个和 6648 个位点用于构建高密度遗传图谱，最终确定了 18 个连锁群。两个群体的遗传图谱都具有较高的标记密度，平均距离分别为 0.43 cM 和 0.37 cM ，且连锁群之间存在一定的共线性。
- 统计分析和表型数据的相关性：对木薯根重（RW）、根数（RN）和根长宽比（RLW）这三个与产量相关的性状进行分析，发现 RW 的变异系数较大且遗传力相对较低，而 RN 和 RLW 的变异系数较小，遗传力较高。三个性状之间存在正相关，尤其是 RN 和 RW 之间的相关性很强。
- QTL 定位：研究共定位到 188 个与 RLW 相关的 QTL、157 个与 RN 相关的 QTL 和 213 个与 RW 相关的 QTL 。进一步筛选出 3 个与 RLW 相关、3 个与 RN 相关和 9 个与 RW 相关的共定位 QTL，这些 QTL 在不同群体和年份中都能稳定检测到，定位精度较高。
- 候选基因分析：基于 QTL 定位结果，确定了 39 个候选基因。通过 GO 和 KEGG 分析发现，这些基因主要富集在生长素极性运输、细胞分裂素代谢过程、淀粉和蔗糖代谢以及植物激素信号转导等途径。
在研究结论和讨论部分，研究人员构建的超高密度遗传连锁图谱，相比以往的图谱，标记密度更高，定位精度也更高，为后续研究提供了更精准的工具。鉴定出的 15 个与性状相关的 QTL，其中部分 QTL 的定位区间极小，这有助于更准确地找到与性状相关的候选基因。对候选基因的功能分析发现，它们分别属于不同的基因家族，如 DHHC 型锌指蛋白家族、WRKY 家族、ARF 转录因子家族、MYB 转录因子家族和 bZIP 家族等 。这些基因家族在植物的生长发育、激素信号转导和应对环境胁迫等过程中发挥着重要作用，推测它们可能通过调节木薯的生长发育、抗逆性等，进而影响木薯的产量和品质。
这项研究的意义非凡，它深入揭示了木薯产量性状的遗传机制，为木薯分子育种提供了关键的基因靶点和理论依据。通过对这些基因的进一步研究和利用，可以培育出更高产、更优质的木薯品种，有望缓解我国对木薯的进口依赖，提高木薯在全球的产量，保障粮食安全，让木薯这位 “低调的实力派” 在未来发挥更大的作用。
