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解析二倍体马铃薯：农艺与品质性状配合力洞察育种潜力

一、引言

1.1研究背景与意义

马铃薯（SolanumtuberosumL.）作为全球重要的粮食作物，在人类饮食结构和农业经济中占据着举足轻重的地位。联合国粮农组织数据显示，全球有三分之二的人口以马铃薯为主要食物之一，超过13亿人将其作为主食，其种植范围遍布159个国家，年产量约达3.74亿吨，是小麦和水稻之后的全球第三大重要粮食作物。马铃薯原产于南美洲安第斯山脉，在16世纪大航海时代被带入欧洲，随后在几百年间逐渐传播至全球各地，如今已成为适应性极强的作物，在贫瘠、干旱等逆境条件下也能生长收获，对保障全球粮食安全和人类营养供应发挥着关键作用。

中国是全球最大的马铃薯生产国，年产量约占全球的四分之一。马铃薯在中国不仅是粮食，还兼具粮、菜、加工等多重功能。《中国农业展望报告(2024-2033)》指出，未来我国马铃薯种植面积有望稳定增加，预计到2033年将达到9235万亩，单产提升至每亩1255公斤，总产量达11594万吨。然而，当前马铃薯产业发展面临诸多挑战，如全球粮食危机、气候变化对马铃薯生长的影响，以及我国种业发展滞后、产业链条不完善等问题。

目前，市面上大多数马铃薯为四倍体栽培品种，传统繁殖方式为克隆繁殖，存在繁殖系数低、遗传多样性受限的问题，且块茎易携带病毒和害虫，使得马铃薯遗传育种和品种改良困难重重。因此，筛选和鉴定优良的二倍体马铃薯种质，开发通过自交系杂交将马铃薯从块茎繁殖的四倍体作物转化为种子繁殖的二倍体作物的杂交马铃薯育种体系，成为近年来马铃薯研究的重点方向。自然界中约70%的野生马铃薯种质资源为二倍体，具有丰富的遗传变异，为杂交马铃薯育种提供了资源基础。与四倍体相比，二倍体马铃薯遗传分析更为简单，还可通过杂交种子繁殖，能有效克服薯块繁殖用种成本高、易传播病虫害等问题。

配合力分析作为评价和筛选亲本的有效手段，在马铃薯育种中具有重要意义。通过配合力分析，可以了解不同亲本在杂交组合中对后代农艺性状和品质性状的遗传贡献，明确性状的遗传规律，为亲本选配和杂交组合预测提供科学依据。深入研究二倍体马铃薯农艺性状和品质性状的配合力，能够挖掘优良基因资源，加速优良品种选育进程，提高马铃薯的产量和品质，增强其在全球粮食市场的竞争力，对于保障粮食安全和促进农业可持续发展具有深远的现实意义。

1.2国内外研究现状

国外在二倍体马铃薯研究方面起步较早，取得了一系列重要成果。在农艺性状研究上，对马铃薯的生长势、株高、主茎数、单株薯数、单株产量等性状进行了深入分析。有研究表明，不同二倍体马铃薯组合在这些农艺性状上存在极显著差异，显示出丰富的遗传变异，且除干物质和还原糖含量外，多数农艺性状间存在显著或极显著的正相关。在品质性状研究领域，针对马铃薯的干物质含量、鲜还原糖含量、淀粉含量等品质指标开展了大量研究，发现不同组合在品质性状上也存在明显差异，这些差异为品质改良提供了遗传基础。在配合力分析方面，国外学者运用多种遗传分析方法，对二倍体马铃薯农艺性状和品质性状的一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）进行了估算和分析，明确了不同性状配合力的遗传效应，为亲本选择和杂交组合配制提供了理论依据。

国内对二倍体马铃薯的研究近年来也逐渐增多。在种质资源收集与评价方面，积极引进国外优良二倍体马铃薯种质，对其农艺性状和品质性状进行鉴定和评价，筛选出一批具有优良性状的种质资源。在农艺性状研究中，通过田间试验和数据分析，研究了不同环境条件下二倍体马铃薯农艺性状的表现及遗传规律，发现环境因素对部分农艺性状有显著影响。在品质性状研究上，利用现代分析技术，对马铃薯的淀粉品质、营养成分等进行了深入分析，为品质育种提供了数据支持。在配合力分析方面，国内学者结合本土实际情况，运用不同的遗传模型和统计方法，对二倍体马铃薯的配合力进行了研究，探讨了配合力与杂种优势的关系，为马铃薯杂交育种提供了技术支撑。

然而，当前二倍体马铃薯农艺性状和品质性状配合力的研究仍存在一些不足。一方面，研究主要集中在少数几个性状上，对其他重要性状如抗病性、抗逆性等与农艺和品质性状配合力的综合研究较少；另一方面，不同研究之间由于试验材料、方法和环境的差异，结果可比性和通用性有限，缺乏系统性和全面性的研究。此外，在利用配合力分析结果指导马铃薯新品种选育方面，还需要进一步加强理论与实践的结合，提高育种效率和成功率。

1.3研究目标与内容

本研究旨在深入分析二倍体马铃薯农艺性状和品质性状的配合力，揭示其遗传规律，为马铃薯杂交育种提供科学依据和技术支持，具体研究内容如下：

收集二倍体马铃薯种质及性状数据：广泛搜集不同来源的二倍体马铃薯种质资源，对其进行田间种植和观察。详细测定和记录包括芽眼数、花