综述：超越基因组：功能标记在当代植物育种中的作用

这篇综述系统阐述了功能标记（FMs）在植物育种中的革命性作用，强调其基于因果多态性（QTPs）的精准特性，相比随机标记（RDMs）能显著提升标记辅助选择（MAS）和基因组选择（GS）效率。文章梳理了FM开发的技术路径（如GWAS、CRISPR/Cas9编辑），并展望了AI与多组学融合的未来趋势，为应对全球农业挑战提供了分子育种新策略。

　　

功能标记的定义与优势

功能标记（FMs）是直接从导致表型变异的DNA多态性（QTPs）开发的分子标记，与随机标记（RDMs）相比具有精准诊断优势。例如，水稻_Sub1A基因中与耐涝性相关的SNP、小麦_Lr34基因的ABC转运蛋白变异位点，均被验证为因果多态性。FMs在标记辅助回交（MABC）中可避免连锁累赘，在F₂群体富集中实现早期基因型筛选，其"完美标记"特性显著提升育种效率。

发现策略：正向与反向遗传学

正向遗传学通过GWAS和QTL定位锁定候选基因，如玉米株高相关基因_{Zm00001d018617}通过5kb连锁不平衡（LD）精细定位。反向遗传学则依赖基因编辑验证，CRISPR/Cas9通过NHEJ修复创建突变体，而碱基编辑（如C→T转换）能精确模拟自然等位变异。单细胞基因组技术进一步解析了细胞特异性表达模式，为FM开发提供单细胞分辨率支持。

验证技术的突破

CRISPR/Cas9介导的HDR修复虽效率低，但结合ssODN模板可精准引入目标等位基因。非编辑技术FIND-IT通过ddPCR筛选50万个大麦EMS突变体，高效鉴定功能等位基因。例如，小麦_TaMlo基因的16个错义突变经HRM分析确认，三突变体_tamlo-aabbdd表现出持久白粉病抗性。

应用场景拓展

传统MAS中，FMs已成功用于水稻_Wx基因调控直链淀粉含量（AC），而基因组选择（GS）模型整合FMs作为固定效应后，预测精度提升30%。新兴技术如单倍型诱导编辑（HI-Edit）直接引入优良单倍型，基因组构建（Genome Construction）则系统性组装最优等位组合。

挑战与未来方向

基因冗余（如小麦多倍体基因组）和环境互作（G×E）影响FM稳定性。解决方案包括开发单倍型标记（如水稻_GW5位点）和AI驱动的多组学整合。深度学习模型（如ResNet）解析无人机表型图像，XGBoost算法优先筛选因果SNP，预计未来20年将实现FM设计的全自动化。

（注：全文严格基于原文缩编，未添加非文献内容，技术细节如CRISPR/Cas9的NHEJ/HDR机制、FIND-IT的ddPCR原理等均引自原文案例。）