Los rendimientos de tubérculos de patata dependen del suministro de nitrógeno (N), que afecta a las relaciones fuente-sumidero. La secuenciación del transcriptoma de la fuente foliar utilizando un solo ensayo de campo identificó la expresión génica sensible a 180 kg N ha. La expresión de genes sensibles al N fue analizada en la siguiente etapa utilizando un NanoString nCounter en un número ampliado de muestras foliares de siete ensayos de campo con diferentes tasas de N, sitios y cultivares. Se construyeron modelos de regresión LASSO de expresión génica predictiva de rendimiento, absorción total de N de la planta y gravedad específica del tubérculo (proxy para materia seca). Los genes en el modelo LASSO para el rendimiento estaban asociados con la partición fuente-sumidero. Se encontró un gen clave que regula la tuberización y senescencia en el modelo LASSO que predice el rendimiento del tubérculo, pero no en los otros modelos. Se encontró una aminotransferasa involucrada en la asimilación de N fotorespiratoria y la biosíntesis de aminoácidos en todos los modelos LASSO. Otros genes que funcionan en la biosíntesis de aminoácidos e integración de azufre (S) y metabolismo de N también se encontraron en el modelo de predicción de rendimiento. El estudio proporciona información sobre las respuestas de N en el follaje de las plantas de patata que afectan a la partición fuente-sumidero. Además, los genes sensibles al N predictivos del rendimiento son indicadores candidatos del estado de N.