加工型马铃薯F1群体遗传分析与高效筛选

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.03.014

摘要/Abstract

摘要：

针对加工型马铃薯产量与品质协同选育难、全表型鉴定成本高的问题，本研究通过构建高效综合评价体系，建立了早代简化预测模型。以‘大西洋’×‘露辛达’杂交构建的267份F₁代群体为材料，连续2 a对24项表型性状进行测定与遗传解析。结果表明：F₁群体各性状变异广泛（C_V为14.68%~100.97%），呈连续正态分布，符合微效多基因控制的数量遗传规律。其中，淀粉含量与产量表现出显著的正向杂种优势，且具有较高的广义遗传力。通过主成分分析（PCA）提取出9个综合指标（累计方差贡献率为84.80%），结合模糊隶属函数与系统聚类分析，成功筛选出17份具有加工潜力的优良系，其中5份核心材料达到严格的加工品质标准。进一步引入最小绝对收缩与选择算子（LASSO）回归算法，从24项多维表型数据中精准筛选出内聚性、还原糖含量等5项核心指标，构建了马铃薯早代高效筛选的简化模型，从而为加工型马铃薯的精准选育提供可靠的方法学支撑。

关键词: 马铃薯, F₁群体, 遗传倾向, 最小绝对收缩与选择算子, 简化模型

Abstract:

To address the breeding challenges of simultaneous selection for yield and quality， along with the high costs and low efficiency of full phenotypic identification in processing potatoes， this study established an efficient comprehensive evaluation system and a simplified early-generation prediction model. An F₁ population comprising 267 individuals， derived from the cross of ‘Atlantic’×‘Lucinda’， was utilized to conduct phenotypic measurements and genetic analysis of 24 traits over two consecutive years. The results indicated that all traits in the population exhibited extensive variation—with coefficients of variation（C_V） ranging from 14.68% to 100.97%—and followed a continuous normal distribution， conforming to the quantitative genetic patterns controlled by minor polygenes. Notably， starch content and yield demonstrated significant positive heterosis and high broad-sense heritability. Through principal component analysis（PCA）， nine comprehensive indicators were extracted（cumulative variance contribution rate of 84.80%）. Combined with fuzzy membership function and hierarchical cluster analysis， 17 elite clones with high processing potential were successfully identified， five of which reached stringent processing quality standards. Moreover， the least absolute shrinkage and selection operator（LASSO） regression algorithm was introduced to precisely screen five core indicators， including cohesiveness and reducing sugar content， from the 24-dimensional dataset to construct a simplified model for efficient early-generation screening. This study provides reliable methodological support for the efficient breeding and germplasm evaluation of processing potato varieties.

Key words: potato, F₁ population, genetic tendency, least absolute shrinkage and selection operator, simplified model

中图分类号:

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图/表 11

表1

F1 群体数量性状的描述性统计与遗传参数

性状 Trait	‘大西洋’均值 ‘Atlantic’ mean	‘露辛达’均值 ‘Lucinda’ mean	中亲值 Mid-parent value	F₁均值 F₁ mean	分离范围 Range	变异系数 C_V/%	遗传传递力 T_a/%	中亲优势率 H/%	超高亲率 H_H/%	超低亲率 L/%
亮度L*	71.46	59.12	65.29	67.98	34.94~92.34	12.74	104.12	4.12	36.15	7.69
红绿值a*	-5.76	10.56	2.40	0.29	-14.92~36.71	391.67	12.08	-87.92	1.54	69.23
黄蓝值b*	20.27	37.56	28.91	48.53	0.73~77.40	24.89	167.84	67.84	78.46	0
褐变指数BI	24.77	106.67	65.72	118.88	1.54~294.81	45.02	180.87	80.87	54.68	0.75
理论产量TY/（kg·hm^-2）	41 049.00	18 711.00	29 880.00	37 691.00	1 079.00~93 283.00	51.09	126.15	26.15	39.33	17.60
商品薯率MTR/%	42.95	33.03	37.99	63.90	0.00~100.00	34.75	168.18	68.18	85.77	7.12
平均单薯质量ATW/g	86.12	73.82	79.97	135.85	2.65~481.25	40.19	169.86	69.86	86.89	8.24
单株结薯数量TNPP	12.23	6.67	9.45	7.90	1.72~18.65	43.28	83.65	-16.35	11.61	42.32
总薯数量TTN	36.50	20.75	28.62	20.07	1.75~45.25	42.92	70.11	-29.89	4.12	53.93
大薯数量LTN	16.25	6.00	11.12	11.98	0.00~26.50	47.84	107.70	7.70	22.47	16.10
大薯总质量LTW/kg	1.35	0.82	1.09	2.32	0.00~6.24	55.34	213.13	113.13	74.53	10.49
小薯数量STN	18.75	12.25	15.50	7.64	0.00~22.75	75.28	49.29	-50.71	4.49	77.53
总质量TTW	3.17	1.35	2.25	2.61	0.04~7.04	51.37	115.90	15.90	32.96	17.98
淀粉含量SC/%	17.98	14.68	16.33	18.11	12.17~22.43	14.68	110.89	10.89	49.81	12.36
干物质含量DMC/%	23.38	20.48	21.93	24.84	16.91~31.44	15.36	113.26	13.26	63.30	13.48
还原糖含量TRSC/%	0.15	0.30	0.23	0.16	0.01~0.41	64.54	69.98	-30.02	11.61	57.30
硬度TH/N	10.67	10.97	10.82	12.59	2.81~29.34	45.93	116.33	16.33	52.81	46.07
脆度TB/N	8.86	9.79	9.32	11.44	2.33~26.51	45.42	122.67	22.67	52.43	36.33
黏着性TA/N	-0.12	-0.15	-0.13	-0.27	-0.74~0.00	56.65	207.91	107.91	14.98	74.91
弹性TSP	0.28	0.32	0.30	0.27	0.12~0.44	20.97	90.91	-9.09	18.35	55.81
咀嚼性TCH/N	1.67	1.72	1.69	1.08	0.04~4.29	100.97	63.60	-36.40	21.72	74.53
胶着性TG/N	2.78	2.84	2.81	2.13	0.17~7.26	77.47	75.76	-24.24	28.09	69.66
内聚性TCO	0.17	0.17	0.17	0.13	0.04~0.25	36.86	75.62	-24.38	12.36	84.27
回复性TRE	0.59	1.52	1.06	1.50	0.10~3.33	38.84	141.48	41.48	46.44	7.12

表1

图1

图2

图3

图4

图5

表2

前9个主成分的特征值、贡献率及载荷矩阵

性状 Traits	指标 Index	PC1	PC2	PC3	PC4	PC5	PC6	PC7	PC8	PC9
褐变指数BI	X1	-0.040	-0.112	-0.296	-0.643	-0.238	-0.527	-0.036	0.051	0.076
亮度L*	X2	0.112	0.038	0.375	0.703	0.123	0.374	-0.073	-0.008	-0.226
红绿值a*	X3	-0.175	-0.104	0.392	0.336	-0.059	-0.683	0.064	0.002	0.349
黄蓝值b*	X4	-0.174	-0.029	0.544	0.728	0.075	-0.263	0.033	-0.024	0.151
还原糖含量TRSC	X5	0.086	0.160	0.117	0.096	0.191	-0.226	0.393	0.194	0.246
干物质含量DMC	X6	-0.297	-0.165	0.036	0.168	-0.911	0.070	0.019	0.031	-0.028
淀粉含量SC	X7	-0.293	-0.162	0.031	0.162	-0.911	0.090	0.024	0.051	-0.043
内聚性TCO	X8	-0.084	0.661	0.107	-0.015	-0.049	-0.035	-0.624	0.128	0.097
咀嚼性TCH	X9	-0.054	0.872	0.079	-0.017	-0.085	-0.006	-0.305	0.131	0.131
回复性TRE	X10	0.106	-0.303	0.066	-0.082	0.070	0.434	-0.141	-0.001	0.266
弹性TSP	X11	-0.136	0.782	0.022	-0.032	0.001	-0.100	-0.036	-0.199	-0.197
硬度TH	X12	-0.073	0.786	-0.048	-0.026	-0.091	0.064	0.511	-0.125	-0.089
胶着性TG	X13	-0.076	0.930	0.072	-0.034	-0.068	0.017	-0.234	0.092	0.115
脆度TB	X14	-0.054	0.762	-0.039	-0.011	-0.080	0.071	0.545	-0.116	-0.068
黏着性TA	X15	-0.109	-0.100	0.065	0.091	0.097	-0.478	-0.187	0.023	-0.739
理论产量YT	X16	0.915	0.019	0.235	-0.024	-0.115	0.008	0.020	0.171	-0.037
商品薯率MTR	X17	-0.080	-0.062	0.707	-0.405	-0.027	0.077	-0.067	-0.451	0.032
单株结薯数量TNPP	X18	0.620	0.129	-0.385	0.183	-0.110	-0.041	-0.069	-0.168	0.119
平均单薯质量ATW	X19	0.271	0.038	0.624	-0.349	-0.061	0.070	0.131	0.512	-0.110
总薯数量TTN	X20	0.823	0.042	-0.288	0.300	-0.105	-0.108	-0.068	-0.211	-0.005
大薯数量LTN	X21	0.710	0.017	0.186	-0.030	-0.143	-0.089	-0.097	-0.582	0.025
大薯总质量LTW	X22	0.819	0.007	0.386	-0.109	-0.123	-0.011	0.044	0.095	-0.039
小薯数量STN	X23	0.494	0.108	-0.645	0.427	-0.019	-0.036	-0.013	0.261	0.006
总质量TTW	X24	0.912	0.051	0.260	-0.045	-0.091	0	0.037	0.158	-0.100
特征值Eigenvalue		4.551	4.117	2.571	2.240	1.906	1.489	1.363	1.164	1.014
标准差Standard deviation		2.133	2.029	1.603	1.497	1.380	1.220	1.167	1.079	1.007
贡献率Contribution rate/%		18.892	17.092	10.671	9.300	7.910	6.182	5.656	4.832	4.209
累计贡献率Cumulative contribution rate/%		18.892	35.984	46.655	55.955	63.865	70.048	75.704	80.536	84.746

表2

图6

图7

图8

图9

参考文献 34

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加工型马铃薯F₁群体遗传分析与高效筛选

Genetic Analysis and Efficient Screening of Processing Potato F₁ Population

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