Prompt-Beschreibung

Kassava-Lagerungstoleranz bezieht sich hauptsächlich auf die Fähigkeit ihrer Knollenwurzeln, der physiologischen Nachernte-Verschlechterung (PPD) zu widerstehen, was ein Schlüsselmerkmal ist, das ihre Kommerzialisierung und ihren wirtschaftlichen Nutzen beeinflusst. Das Auffinden von Schlüsselgenen, die dieses Merkmal steuern, ist die Grundlage für eine effiziente molekulare Züchtung. Von der traditionellen Züchtung 1.0 bis zur modernen Züchtung 4.0 haben sich die Methoden zur Genfindung kontinuierlich weiterentwickelt und integrieren Genetik, Genomik, Bioinformatik und andere multidisziplinäre Technologien. I. Traditionelle Methoden (Züchtung 1.0/2.0): Vorläufige Lokalisierung basierend auf Phänotyp und genetischer Analyse Vor der breiten Anwendung von Genomik-Werkzeugen beruhte die Suche nach Schlüsselgenen hauptsächlich auf der detaillierten Beobachtung von phänotypischen Variationen und der klassischen genetischen Analyse. Bewertung von Genressourcen und präzise Phänotypidentifizierung: Dies ist der Ausgangspunkt aller Züchtungsarbeiten. Studien haben die Lagerungstoleranz verschiedener Kassava-Linien durch langfristige, mehrpunktuelle Bewertungen untersucht, indem sie den Grad der Bräunung visuell beobachteten und die Bräunungsfläche maßen, wobei extreme Phänotypmaterialien (wie die hoch lagerungstoleranten SMH, RYG1 und die extrem lagerungsintoleranten BRA258, SC8) herausgefiltert wurden. Gleichzeitig ergab die Analyse, dass die Lagerungstoleranz signifikant mit einem niedrigen Trockenmassegehalt, einem niedrigen Stärkegehalt und einem hohen β-Carotin-Gehalt in den Knollenwurzeln korreliert, was wichtige phänotypische Assoziationshinweise und Kandidatenmaterialien für die nachfolgende Forschung liefert. Erstellung genetischer Populationen und Heritabilitätsanalyse: Erstellung segregierender Populationen (wie z. B. F1-Populationen) durch Hybridisierung, um die genetischen Regeln der Lagerungstoleranz und anderer Merkmale zu analysieren. Studien haben gezeigt, dass die PPD-Resistenz und andere Merkmale von Kassava gemeinsam durch additive und nicht-additive Gene gesteuert werden, aber bestimmte Schlüsselkomponenten (wie die Fleischfarbe, die mit Carotinoiden zusammenhängt) hauptsächlich durch additive Geneffekte gesteuert werden. Dies deutet darauf hin, dass die wiederholte Selektion in der konventionellen Züchtung wirksam ist, um solche Merkmale zu verbessern. Physiologische Biochemie und Identifizierung wichtiger Metabolite: Durch den Vergleich der physiologischen und biochemischen Veränderungen von lagerungstoleranten und lagerungsintoleranten Sorten während der Lagerung werden wichtige Stoffwechselwege identifiziert. Studien haben ergeben, dass der PPD-Prozess eng mit reaktiven Sauerstoffspezies (ROS)-Ausbrüchen zusammenhängt. Lagerungstolerante Sorten weisen in der Regel eine stärkere Aktivität des antioxidativen Enzymsystems (wie SOD, CAT, GR) und einen höheren Carotinoidgehalt (wie β-Carotin) auf, wodurch freie Radikale abgefangen und die PPD verzögert werden kann. Die Metabolomanalyse deutet ferner darauf hin, dass Phenylpropanoidderivate (wie Caffeoyl-Rutin) stabile metabolische Marker sein könnten, die mit der Lagerungstoleranz zusammenhängen. II. Genomik-Ära (Züchtung 3.0): Systematische Suche basierend auf Kopplungs- und Assoziationsanalyse Mit der Veröffentlichung der Kassava-Genomsequenz wurde es möglich, genomweite molekulare Marker zur Genlokalisierung zu verwenden. Genomweite Assoziationsstudien (GWAS): Diese Methode nutzt die reiche genetische Variation in natürlichen oder Zuchtpopulationen, um molekulare Marker zu finden, die signifikant mit Zielmerkmalen assoziiert sind. So wurden beispielsweise bei der Untersuchung von Hochproteinmerkmalen in Knollenwurzeln durch mehrjährige Phänotypidentifizierung und GWAS von 261 Hybridnachkommen erfolgreich 22 signifikant assoziierte Loci und 82 Kandidatengene lokalisiert, von denen sich 6 Gene in Hochproteinlinien befinden.