La yuca (Crantz) es un cultivo básico de importancia global. Aunque sus hojas son ricas en proteína cruda, el contenido de proteína en sus raíces de almacenamiento es típicamente inferior al 2%, lo que limita su valor nutricional. Explorar genotipos de raíces de almacenamiento con alto contenido de proteína de colecciones de germoplasma es esencial para elucidar los mecanismos subyacentes a la asignación de proteínas, sin embargo, esto sigue siendo poco comprendido. Aquí, realizamos una evaluación de campo de tres años del contenido de proteína en las raíces de almacenamiento de 261 líneas derivadas de una población híbrida (SC205*18R). Se encontró que había 21 líneas con un alto contenido de proteína que se mantuvo estable por encima del 4%. Se identificaron un total de 22 loci asociados significativos del contenido de proteína en las raíces de almacenamiento a través de un análisis de asociación de todo el genoma, con tasas de contribución que oscilan entre 0.12 y 0.35. Por ejemplo, los haplotipos de SNP-6831776 y SNP-7090537 tienen una contribución prominente al contenido de proteína en las raíces de almacenamiento y pueden ser utilizados como marcadores de efecto mayor en la cría. Con base en esto, encontramos 82 genes candidatos, 7 de los cuales mostraron las asociaciones más fuertes y consistentes con la acumulación de proteína en las raíces. La validación por qRT-PCR demostró que seis genes candidatos estaban significativamente regulados al alza en variedades de alto contenido de proteína. Estos recursos y hallazgos proporcionan una base crucial para la cría de raíces de almacenamiento con alto contenido de proteína y para mejorar el valor nutricional y económico de la yuca.