Genetic Analysis and Efficient Screening of Processing Potato F₁ Population

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.03.014

Abstract

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

CLC Number:

Doudou MA, Bosong LIN, Xinjie ZHANG, Yanhong WANG, Guozhong JIA, Yuanyuan XUE, Fangming LIU, Jianghui CUI. Genetic Analysis and Efficient Screening of Processing Potato F₁ Population[J]. Bulletin of Botanical Research, 2026, 46(3): 542-556.

Figures/Tables 11

Table 1

Descriptive statistics and genetic parameters of quantitative traits in the F1 population

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

Table 1

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Table 2

Eigenvalues， contribution rates， and loadings of the first nine principal components

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

Table 2

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Fig.9

References 34

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