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中国绿色时报:澳门金莎用数量性状作图助力植物研究

发表时间:(2017-03-21)

 

     本报讯 (记者铁铮) 胡杨为什么具有在自然选择压力下顽强生长的“惊人力量”?树木的叶子为什么会有那么多种形状?澳门金莎手机版-222868娱乐场计算生物学中心研究团队运用数量遗传学理论,对这些问题给出相应的生物学解释,其有关成果日前以5篇论文的形式在线发表于国际著名植物学期刊《The Plant Journal》、生物信息学刊物《riefings in ioinformatics》上。 
    

     数量性状研究是农林科学、生物学与医学研究最重要的高端目标,是最具挑战性的研究难题。大规模育种手段推动了数量性状的遗传改良,但性状改良所经历的生物学机理问题未能得到根本解决。澳门金莎手机版-222868娱乐场计算生物学中心的研究人员,运用数量性状形成与发育的基本原理,在国际上率先提出了数量性状功能作图理论。该理论用数学模型,研究性状形成基本元素的构成与相互关系的结构、动态与发生。这一理论正在向新兴交叉学科方向发展。该中心近期发表的这些论文即是功能作图理论的具体应用、完善与推广。 
    

     针对胡杨如何在干旱、瘠薄的土壤上顽强地生长并以“惊人力量”战胜各种逆境这一问题,该团队利用功能作图理论,设计了一个庞大的实验,揭示胡杨从种子萌发到幼芽形成这一关键阶段的遗传调控机理,试图发现胡杨耐盐碱的重要基因与代谢网络,进一步探明胡杨在自然选择压力下的那种“惊人力量”起源与重塑。发表在《The Plant Journal》上的论文,报道了该中心完成的胡杨功能作图研究成果,为解析胡杨抗逆特性提供了生物学解释。 
    

     面对自然选择压力,树木“聪明”地选择对自己有利的策略,以增强并维护在环境中的生存力与抵抗力。该团队积极构建树木个体发育的博弈论,与功能作图理论相结合,探讨树木主干高生长和直径生长的竞争与合作关系,首次利用有关微分方程分析并预测树形与环境之间的关系。与此同时,研究团队在揭示树木叶形多样性起源上取得可喜进展。叶片决定树木生长的快慢,不仅在不同树木间存在变异,而且在同一树木不同发育阶段之间、同一树木不同着生位置之间也存在变异。长期以来,叶形量化一直是生物学研究难题。研究人员在功能作图基础上,利用几何形态方法捕获叶形变异的细微差异,精确测定叶形变异,以及与其他性状之间的关系。 
    

     许多树木具有复杂的羽状叶、锯齿叶与褶皱叶。对这种叶片形态的量化处理难度很高。 
    

     该团队把这种复杂形态的叶片分解成众多标志点,并将其定位在笛卡尔坐标系内,借助相关分析技术提取、标准化叶片变异信息,并利用功能作图的原理,对这些赋值的坐标点进行高维统计分析。研究中还创立了生物形态分析的高维统计模型,为研究其他生物各种复杂形态提供了重要分析工具。 
    

     研究人员提出了全基因关联分析的多因子模型与算法,为系统研究数量性状多基因控制机制、基因与环境交互作用,提供了重要分析工具。(azxh)

来源:中国绿色时报          作者:铁铮          浏览次数:   
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