甜薯杂交 F1代遗传解析：解锁高产高淀粉育种新密码

为探究甜薯杂交后代遗传规律，研究人员基于 SSR 标记和表型检测开展研究，揭示遗传多样性，提供选种策略。

　　# 甜薯杂交 F₁代遗传多样性及选种策略研究解读
在全球粮食作物的舞台上，甜薯（Ipomoea batatas (L.) Lam.）凭借高产量、高淀粉含量以及强大的环境适应能力，成为 120 多个国家广泛种植的重要作物。它不仅是人们餐桌上的美味，更是工业生产的重要原料。然而，在甜薯的育种之路上，却困难重重。

甜薯的杂交群体是遗传改良的关键，但目前关于甜薯杂交 F₁群体的研究十分有限。由于甜薯是高度异质的六倍体作物，遗传背景复杂，传统仅依靠茎直径、藤蔓长度等表型性状进行亲本和后代选择的方法盲目且缺乏前瞻性，无法精准筛选出优良育种株系，严重阻碍了甜薯遗传改良的步伐。为了打破这一困境，西南大学的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》上。

研究人员以高淀粉含量的渝薯 12 号为母本、高产的洛薯 9 号为父本进行杂交，对 303 株 F₁杂交群体的产量、品质和形态性状进行分析，并结合 SSR 分子标记技术，深入探究淀粉型和高产甜薯杂交 F₁群体的遗传多样性，旨在为甜薯新品种的早期选育提供理论和实践基础。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。在表型性状测定方面，他们依据前人报道的方法，对植株的多项性状进行精准测量，并计算淀粉含量和单株淀粉产量等指标。在 SSR 标记检测中，通过改良 CTAB 法提取基因组 DNA，筛选出 18 对引物进行 PCR 扩增，再利用 PAGE 凝胶电泳和银染技术检测结果。最后，借助 DPS、Origin、Excel 和 RStudio 等软件对数据进行统计、分析和处理。

研究结果丰富且具有重要价值。

• 基于表型性状的遗传多样性分析：对杂交 F₁群体 11 个表型性状的频率分布分析显示，多数性状呈中间高两边低的分布模式，其中最大藤蔓长度、干物质含量、淀粉含量和硬度符合正态分布。进一步的统计分析表明，该群体的质量性状（干物质含量、淀粉含量和硬度）变异系数较低，相对稳定；产量性状（鲜产量、大小中等薯块数量等）变异系数高，形态性状变异系数中等。综合遗传多样性指数分析，该群体遗传多样性较高，且质量性状的遗传多样性高于其他性状。同时，研究发现多数性状受母本遗传影响显著123。
• 主成分分析（PCA）：通过 PCA，研究人员提取了前 5 个主成分，累计贡献率达 85.6063%。这些主成分分别反映了甜薯的主要产量性状、质量性状、小薯块产量性状以及主要形态性状。基于此，构建了综合评分模型，对亲本和 F₁群体进行评分和排名。结果显示，该模型能有效筛选出高产甜薯个体，综合得分越高，表型性状越好，尤其在产量相关性状上表现突出456。
• 性状间的相关性分析：相关分析表明，地上部主要形态性状（茎直径、基部分枝数、最大藤蔓长度）之间呈正相关，与鲜产量和大中薯块数量也显著正相关。淀粉产量与多个性状显著正相关，但与鲜产量、小薯块数量和淀粉含量无显著相关性。干物质含量和淀粉含量与基部分枝数、最大藤蔓长度呈负相关，而硬度与干物质含量、淀粉含量呈极显著正相关，这为基于薯块硬度筛选高淀粉含量甜薯提供了理论依据789。
• 基于 SSR 标记的遗传多样性分析：利用 18 对引物对亲本和 F₁群体进行扩增，共产生 127 条多态性条带。遗传相似系数分析表明，亲本之间、亲本与 F₁群体之间以及 F₁群体内部均存在一定遗传差异。
• 表型性状与 SSR 标记检测结果的比较：计算遗传距离发现，表型检测的遗传距离变化范围大多大于 SSR 标记，且母本与 F₁群体的遗传距离小于父本与 F₁群体，表明 F₁群体可能存在偏母遗传现象。Mantel 检验显示，表型检测与 SSR 标记的遗传距离矩阵相关性较弱。聚类分析结果也表明，两种方法从不同角度反映了杂交 F₁群体的遗传多样性，且 SSR 标记能更精确可靠地评估遗传多样性101112。

研究结论与讨论部分指出，甜薯杂交 F₁群体性状分离广泛，产量性状受环境影响大，质量性状主要受遗传因素控制。综合评分模型为选育高产甜薯材料提供了便利，但在筛选其他性状时需完善评分系统。基于薯块硬度筛选高淀粉含量甜薯的方法简单快速，可提高育种效率。此外，甜薯杂交 F₁群体遗传多样性丰富，SSR 标记在评估遗传多样性方面更具优势。

这项研究成果意义非凡，不仅揭示了甜薯 F₁代的遗传多样性信息，为杂交后代的快速精准选择提供了策略，还为解析甜薯重要性状的遗传机制奠定了理论基础，有望推动甜薯遗传育种工作取得新突破，助力培育出更多高产、高淀粉含量的甜薯新品种，为全球粮食安全贡献力量。