Data-driven identification of environmental variables influencing phenotypic plasticity to facilitate breeding for future climates

IF 8.1 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES New Phytologist Pub Date : 2024-08-25 DOI:10.1111/nph.19937

Aaron Kusmec, Cheng-Ting ‘Eddy’ Yeh, The Genomes to Fields Initiative, Patrick S. Schnable

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以数据为驱动，确定影响表型可塑性的环境变量，以促进针对未来气候的育种工作。

表型可塑性是指基因型在不同环境下产生不同表型的能力。培育出适应未来气候、具有适当可塑性水平的作物对满足全球需求至关重要，但对关键环境因素的了解仅限于少数几种研究较好的主要作物。利用在 45 种环境中对 727 个玉米（Zea mays L.）杂交种的谷物产量进行表型，我们研究了遗传算法和其他两种方法从使用最少假设构建的大量候选环境变量中识别谷物产量环境决定因素的能力。遗传算法从 9150 个候选变量中识别出了花前和花后最高温度、季中太阳辐射和全季净蒸散量这四个最重要的变量。重要的是，这四个变量得到了以往文献的支持。在计算出每个环境变量的反应规范后，确定了候选基因，并对基因注释进行了研究，以展示这种方法如何深入了解表型的可塑性。遗传算法成功确定了杂交玉米谷物产量的已知环境决定因素。这表明，该方法可应用于其他研究较少的表型和作物，以提高对表型可塑性的认识，促进未来气候条件下的作物育种。

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New Phytologist 生物-植物科学

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期刊介绍： New Phytologist is an international electronic journal published 24 times a year. It is owned by the New Phytologist Foundation, a non-profit-making charitable organization dedicated to promoting plant science. The journal publishes excellent, novel, rigorous, and timely research and scholarship in plant science and its applications. The articles cover topics in five sections: Physiology & Development, Environment, Interaction, Evolution, and Transformative Plant Biotechnology. These sections encompass intracellular processes, global environmental change, and encourage cross-disciplinary approaches. The journal recognizes the use of techniques from molecular and cell biology, functional genomics, modeling, and system-based approaches in plant science. Abstracting and Indexing Information for New Phytologist includes Academic Search, AgBiotech News & Information, Agroforestry Abstracts, Biochemistry & Biophysics Citation Index, Botanical Pesticides, CAB Abstracts®, Environment Index, Global Health, and Plant Breeding Abstracts, and others.