水稻分蘗逆制的可塑性生長發(fā)育試驗(yàn)和模型輔助分析：應(yīng)用植物生長模型縮減基因型與表現(xiàn)型的間隙.pdf

1、表現(xiàn)型是基因型和環(huán)境相互作用的結(jié)果，不同環(huán)境條件下給定基因型能表達(dá)為不同的表型，這是我們所熟知的植物表型可塑性。可塑性一方面幫助植物更好地適應(yīng)不利環(huán)境，但我們也不得不承認(rèn)可塑性，使得人們難以從表型直接理解基因功能。如今，基因組學(xué)快速發(fā)展允許解密基因更迅速便捷，甚至發(fā)現(xiàn)大量基因。因此，進(jìn)一步理解可塑性過程的基因背景、理解基因和環(huán)境對(duì)表型的作用非常必要。由于從基因到表型非線性過程，從而引起基因型和表型差異，期望有效方法或工具能跨越這個(gè)橫溝。

2、植物生長模型已被開發(fā)用來模擬植物響應(yīng)環(huán)境動(dòng)態(tài)關(guān)系，并且將參數(shù)和環(huán)境整合到模型方法中。因此，普遍認(rèn)為植物生長模型將在探討復(fù)雜可塑性基因功能扮演重要作用。水稻是普遍應(yīng)用在基因組學(xué)和功能基因組學(xué)典型的模式植物。水稻分蘗是重要的基因依賴環(huán)境敏感的過程，這是農(nóng)學(xué)上非常關(guān)注的現(xiàn)象。本文將應(yīng)用模型方法理解水稻分蘗逆制的可塑性。本研究設(shè)計(jì)了一個(gè)相對(duì)優(yōu)化環(huán)境條件下，野生型水稻分蘗逆制試驗(yàn)，該試驗(yàn)有兩個(gè)處理(1)手工剪切分蘗；(2)一個(gè)TDNA突變體，并分

3、別設(shè)置對(duì)照。本試驗(yàn)在法國國際農(nóng)業(yè)研究發(fā)展中心(CIRAD)溫室開展，每個(gè)試驗(yàn)利用水培方法，培育植株50天左右(營養(yǎng)生長階段)。在營養(yǎng)生長階段，定期破壞性測(cè)量單個(gè)器官的鮮重、干重和單個(gè)器官的大小。本文嘗試應(yīng)用兩個(gè)植物生長模型模擬和解釋水稻響應(yīng)分蘗逆制表型發(fā)育。GreenLab是一個(gè)植物結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型，已被開發(fā)用來模擬植物結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)和結(jié)構(gòu)功能反饋。植物3D結(jié)構(gòu)決定光捕獲和生物產(chǎn)量，然后，生物量分配到新的器官，因此，器官形態(tài)結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，新階段

4、的生物量生產(chǎn)將會(huì)更新。通過基于最小二乘法的CornerFit軟件實(shí)現(xiàn)了模型參數(shù)優(yōu)化。另一個(gè)模型EcoMeristem，基于作物模型和形態(tài)發(fā)生概念，用來模擬水稻分生組織活動(dòng)、器官發(fā)生和形態(tài)過程等可塑性過程，內(nèi)部競爭指數(shù)Ic主要與環(huán)境相關(guān)，參數(shù)主要描述基因功能。通過植物生長過程模擬與測(cè)量的優(yōu)化，手工提取了模型參數(shù)。這兩個(gè)植物生長模型演示了縮減基因型與表型之間的差距，并實(shí)現(xiàn)了水稻響應(yīng)分蘗完全逆制的可塑性過程。GreenLab模型有一個(gè)極好的器