整合水稻形態(tài)、生理及數(shù)量遺傳因子的功能與結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建.pdf

1、目前水稻產(chǎn)量相關(guān)性狀的數(shù)量性狀基因座(QTL)研究已經(jīng)在迅猛發(fā)展,而利用遺傳信息的作物模型確實(shí)最近才被提出來(lái)。本研究提出了一個(gè)三維的水稻功能與結(jié)構(gòu)模型(FSPM)。它整合了形態(tài)(植物的結(jié)構(gòu),包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)),重要的生理過(guò)程(功能),以及株高的數(shù)量遺傳信息。該模型是在一個(gè)基于RelationalOrowth Grammar(RGG)文法以及拓展L-system(XL)建模語(yǔ)言的交互建模平臺(tái)GroIMP里構(gòu)建的,并兼容Java編程語(yǔ)言。

2、r>　　 本文總共分為六章。
　　 第一章是總體前言,包括了作物模型及FSPM方法的基本背景,文獻(xiàn)綜述(包括水稻Oryza sativa L的數(shù)量遺傳學(xué)研究,植物模型的一般用法,和具體介紹的植物功能與結(jié)構(gòu)建模,簡(jiǎn)略描述的XL語(yǔ)言及GroIMP等)和最終的挑戰(zhàn)及初步結(jié)論。
　　 第二章介紹了一個(gè)基本的水稻表現(xiàn)型模型。它用FSPM(Functional-structuralplant modeling),基于圖形的RGG文

3、法以及OrolMP來(lái)構(gòu)建執(zhí)行,并模擬生長(zhǎng),形態(tài)及生理過(guò)程。其中包含了形態(tài)形成規(guī)則(器官形成,生長(zhǎng)及發(fā)育)以及一些生理功能(光合作用,源庫(kù)關(guān)系,光模型等)。另外也對(duì)一些包含最終形態(tài)及光合作用模型表現(xiàn)的模擬結(jié)果進(jìn)行了展示和討論。
　　 第三章展示了一個(gè)拓展的水稻模型,其中包含了生理過(guò)程,形態(tài)形成及數(shù)量遺傳學(xué)信息。在模型中,一些生長(zhǎng)函數(shù)的參數(shù)由描述QTL主效應(yīng)及互作效應(yīng)的遺傳模型來(lái)控制。模擬出來(lái)的水稻植株的表現(xiàn)型與QTL基因型是由水稻

4、FSPM及QTLNetwork間一個(gè)數(shù)據(jù)界面及遺傳模型連接起來(lái)的。QTLNetwork利用連鎖圖譜及性狀數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算出QTL信息。在運(yùn)用株高及籽粒產(chǎn)量作為形狀的例子中,展現(xiàn)了給定形狀的QTL信息是如何才能運(yùn)用到植物模型中并且模擬出作圖群體中不同株系的表現(xiàn)型的。另外,還示范了特定形狀的更改通過(guò)生理過(guò)程在整個(gè)植株表現(xiàn)型上的反饋。
　　 第四章闡述了植物生理生態(tài)模型與QTL的整合方法,以及為包括基因型的個(gè)體的繁殖所做的更改。另外還展示了

5、一個(gè)用于虛擬雨中研究的水稻模型“RiceBreeder”。作為水稻基因型.表現(xiàn)型模型的一個(gè)應(yīng)用及確認(rèn),這個(gè)水稻模型還被用于可視化作圖群體中的超級(jí)基因型株系和父母本株系,并展現(xiàn)不同的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。另外還比較了通過(guò)模擬出的表現(xiàn)型數(shù)據(jù)的QTL定位結(jié)果與初始真值之間的差異。
　　 第五章是前述各個(gè)章節(jié)的概要討論。本研究構(gòu)建了一個(gè)包含部分生理過(guò)程,形態(tài)因素及產(chǎn)量相關(guān)形狀的數(shù)量遺傳學(xué)信息的水稻功能與結(jié)構(gòu)模型,并能夠用以模擬器官形成,形態(tài)形成以及