基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法和系統(tǒng)，其中，所述方法包括：根據(jù)表型的形成過程定位表達(dá)數(shù)量性狀位點eQTL、蛋白質(zhì)數(shù)量性狀位點pQTL和代謝數(shù)量性狀位點mQTL，并構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；根據(jù)所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點nQTL；根據(jù)所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述nQTL生成林木育種應(yīng)用程序；根據(jù)所述林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。本發(fā)明實施的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，大大的縮短了育種周期。此外，根據(jù)育種目標(biāo)有意識地整合目標(biāo)基因，育種方向更加精準(zhǔn)，實現(xiàn)了定向高效育種。
【專利說明】基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及育種【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]林木育種是利用林木種群在自然或人為作用下產(chǎn)生的變異與分化，從中選擇、分離和繁殖符合目的的群體或個體。林木育種的根本任務(wù)是創(chuàng)育品質(zhì)和產(chǎn)量符合生產(chǎn)需要、性狀能穩(wěn)定遺傳，且適應(yīng)一定自然和栽培條件的林木良種群體，以便充分利用自然生產(chǎn)潛力、發(fā)揮森林的多種效益。
[0003]目前，林木育種主要通過有性和無性選育相結(jié)合的方式進行。但是，由于多數(shù)樹種達(dá)到性成熟和經(jīng)濟成熟需要幾年乃至數(shù)十年，因此，林木育種的育種周期較長(舉例來說，常規(guī)育種需要7-8代才能完成)，且遺傳測定較為困難，篩選目標(biāo)基因也是個耗時耗力的工程，導(dǎo)致育種效率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，大大的縮短了育種周期，育種方向更加精準(zhǔn)，實現(xiàn)了定向高效育種。
[0005]本發(fā)明的另一個目的在于提出一種基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，包括:根據(jù)表型的形成過程定位表達(dá)數(shù)量性狀位點⑷1、蛋白質(zhì)數(shù)量性狀位點沖扎和代謝數(shù)量性狀位點爪肌匕并構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；根據(jù)所述⑷扎、所述沖I1、所述響I[和所述系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點成扎；根據(jù)所述⑷扎、所述沖I1、所述響扎和所述成扎生成林木育種應(yīng)用程序；根據(jù)所述林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
[0007]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0008]其中，通過建立表示所述表型的形成過程的微分方程組構(gòu)建所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。
[0009]所述根據(jù)所述6011、所述所述1^11和所述系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點11肌匕具體包括:分別估計所述⑷1、所述所述1110X1的基因型對應(yīng)的第一類微分方程系數(shù)；確定決定所述6肌匕所述沖I1、所述響扎的基因型差異的第二類微分方程系數(shù)；在得到所述第一類微分方程系數(shù)和所述第二類微分方程系數(shù)后，定位影響所述微分方程組對應(yīng)的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的成丁匕
[0010]在所述構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型之后，還包括:根據(jù)林木育種數(shù)據(jù)對所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型對應(yīng)的所述第一類微分方程系數(shù)和所述第二類微分方程系數(shù)進行修正，以根據(jù)修正后的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成丁匕
[0011]通過變量選擇方法選擇所述6011、所述糾11、所述111011和所述11011中的至少一個，結(jié)合林木育種方法生成林木育種應(yīng)用程序。
[0012]在所述根據(jù)所述6011、所述糾幾、所述和所述生成林木育種應(yīng)用程序之后，還包括:通過模擬試驗對所述林木育種應(yīng)用程序進行統(tǒng)計測驗，并在所述林木育種應(yīng)用程序通過所述統(tǒng)計測驗時，根據(jù)所述林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
[0013]所述通過模擬試驗對所述林木育種應(yīng)用程序進行檢測，具體包括:生成多組林木育種模擬數(shù)據(jù)，其中，所述多組林木育種模擬數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分別具有不同的預(yù)設(shè)參數(shù)，所述預(yù)設(shè)參數(shù)包括遺傳力、樣本大小、表型測定頻度中的一種或多種；分別針對所述多組林木育種模擬數(shù)據(jù)執(zhí)行所述林木育種應(yīng)用程序，并根據(jù)執(zhí)行結(jié)果和所述預(yù)設(shè)參數(shù)獲取所述林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率；當(dāng)所述林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率滿足預(yù)設(shè)條件時，所述林木育種應(yīng)用程序通過所述統(tǒng)計測驗。
[0014]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，包括:第一定位模塊，用于根據(jù)表型的形成過程定位表達(dá)數(shù)量性狀位點6肌匕蛋白質(zhì)數(shù)量性狀位點沖II和代謝數(shù)量性狀位點響扎；構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；第二定位模塊，用于根據(jù)所述⑷1、所述糾1、所述響扎和所述系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點成II ；生成模塊，用于根據(jù)所述⑷扎、所述沖扎、所述和所述生成林木育種應(yīng)用程序；育種模塊，用于根據(jù)所述林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
[0015]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0016]其中，所述構(gòu)建模塊通過建立表示所述表型的形成過程的微分方程組構(gòu)建所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。
[0017]所述第二定位模塊具體用于:分別估計所述⑷1、所述沖1、所述的基因型對應(yīng)的第一類微分方程系數(shù)；確定決定所述⑷1、所述糾1、所述111011的基因型差異的第二類微分方程系數(shù)；在得到所述第一類微分方程系數(shù)和所述第二類微分方程系數(shù)后，定位影響所述微分方程組對應(yīng)的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的成丁匕
[0018]還包括:修正模塊，用于根據(jù)林木育種數(shù)據(jù)對所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型對應(yīng)的所述第一類微分方程系數(shù)和所述第二類微分方程系數(shù)進行修正，以根據(jù)修正后的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成丁匕
[0019]所述生成模塊通過變量選擇方法選擇所述6011、所述糾11、所述響!！和所述成!！中的至少一個，結(jié)合林木育種方法生成林木育種應(yīng)用程序。
[0020]還包括:統(tǒng)計測驗?zāi)K，用于通過模擬試驗對所述林木育種應(yīng)用程序進行統(tǒng)計測驗，并在所述林木育種應(yīng)用程序通過所述統(tǒng)計測驗時，根據(jù)所述林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
[0021]所述統(tǒng)計測驗?zāi)K具體包括:生成單元，用于生成多組林木育種模擬數(shù)據(jù)，其中，所述多組林木育種模擬數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分別具有不同的預(yù)設(shè)參數(shù)，所述預(yù)設(shè)參數(shù)包括遺傳力、樣本大小、表型測定頻度中的一種或多種；獲取單元，用于分別針對所述多組林木育種模擬數(shù)據(jù)執(zhí)行所述林木育種應(yīng)用程序，并根據(jù)執(zhí)行結(jié)果和所述預(yù)設(shè)參數(shù)獲取所述林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率；判斷單元，用于當(dāng)所述林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率滿足預(yù)設(shè)條件時，判斷所述林木育種應(yīng)用程序通過所述統(tǒng)計測驗。
[0022]根據(jù)本發(fā)明實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法和系統(tǒng)，通過定位6嘰匕1)0X1和晌1匕并構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型，以進一步定位影響基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成1匕并根據(jù)6肌匕糾I1、1110X1和生成林木育種應(yīng)用程序，從而根據(jù)該林木育種應(yīng)用程序進行林木育種，可大大的縮短了育種周期。此外，根據(jù)育種目標(biāo)有意識地整合目標(biāo)基因，育種方向更加精準(zhǔn)，實現(xiàn)了定向高效育種。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法的流程圖；
[0024]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的表型的形成的動態(tài)過程的示意圖；
[0025]圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法的流程圖；
[0026]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過模擬試驗對林木育種應(yīng)用程序進行檢測的流程圖；
[0027]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0029]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0030]下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法和系統(tǒng)。
[0031]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法的流程圖。
[0032]如圖1所示，該基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，包括:
[0033]3101，根據(jù)表型的形成過程定位表達(dá)數(shù)量性狀位點6011、蛋白質(zhì)數(shù)量性狀位點1)0X1和代謝數(shù)量性狀位點響1匕并構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。
[0034]其中，表型的形成是一個動態(tài)過程，具體地，可如圖2所示，表型的形成過程包括:0嫩轉(zhuǎn)錄為1111？嫩，111^翻譯成蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)合成代謝物質(zhì)、代謝物質(zhì)經(jīng)過代謝得到植株細(xì)胞，以及植株的生長等過程，而植株的生長過程又可分為早期、中期晚期三個過程。從而，可分別根據(jù)0嫩轉(zhuǎn)錄為嫩，翻譯成蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)合成代謝物質(zhì)的過程中的基因表達(dá)量、蛋白表達(dá)量與代謝產(chǎn)物含量與分子標(biāo)記進行關(guān)聯(lián)分析來定位分別影響基因、蛋白質(zhì)、代謝物含量的6嘰匕1)0X1和晌丁匕
[0035]其中，分子標(biāo)記可以是任意可實現(xiàn)的標(biāo)記，本發(fā)明對分子標(biāo)記的類型不做具體限定。舉例來說，分子標(biāo)記可以是3部標(biāo)記、8^？標(biāo)記等。
[0036]由于6肌匕糾II和的定位能同時對多性狀進行分析，從而能夠克服傳統(tǒng)性狀分析方法信息量不足的問題。
[0037]在本發(fā)明的一個實施例中，可通過建立表不表型的形成過程的微分方程組構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。
[0038]3102，根據(jù)⑷扎、糾I1、和系統(tǒng)模型定位影響基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點成丁I。
[0039]具體地，在本發(fā)明的一個實施例中，首先，可分別估計6011、糾I1、1110X1的基因型對應(yīng)的第一類微分方程系數(shù)，然后確定決定6肌匕1)011, 1110X1的基因型差異的第二類微分方程系數(shù)，在得到第一類微分方程系數(shù)和第二類微分方程系數(shù)后，定位影響微分方程組對應(yīng)的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的II肌匕
[0040]其中，可將基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型與林木的分子標(biāo)記進行關(guān)聯(lián)分析，從而得到高解析度、稿精度、高系統(tǒng)性的林木基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0041]3103，根據(jù)6011、011、響!！和成!！生成林木育種應(yīng)用程序。
[0042]其中，該林木育種應(yīng)用程序中可包括使用不同育種方法的程序模塊。具體地，在本發(fā)明的實施例中，可通過變量選擇方法選擇6肌匕糾和中的至少一個，并結(jié)合不同的育種方法生成對應(yīng)的程序模塊，并將各個程序模塊組合為林木應(yīng)用程序。
[0043]3104，根據(jù)林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
[0044]在本發(fā)明的實施例中，林木育種應(yīng)用程序可為用戶提供輸入界面或者輸入框，以供用戶輸入育種數(shù)據(jù)或者育種數(shù)據(jù)的存儲地址，并選擇對應(yīng)的育種方法，從而林木育種應(yīng)用程序可執(zhí)行對應(yīng)的程序模塊以進行林木育種。
[0045]本發(fā)明實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，通過定位⑷1、1)0X1和響11，并構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型，以進一步定位影響基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的II嘰匕并根據(jù)6^1、1110X1和生成林木育種應(yīng)用程序，從而根據(jù)該林木育種應(yīng)用程序進行林木育種，可大大的縮短了育種周期。此外，根據(jù)育種目標(biāo)有意識地整合目標(biāo)基因，育種方向更加精準(zhǔn)，實現(xiàn)了定向高效育種。
[0046]圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法的流程圖。
[0047]如圖3所示，該基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，包括:
[0048]3301，根據(jù)表型的形成過程定位表達(dá)數(shù)量性狀位點6011、蛋白質(zhì)數(shù)量性狀位點1)0X1和代謝數(shù)量性狀位點響1匕并構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。
[0049]其中，表型的形成是一個動態(tài)過程，具體地，可如圖2所示，表型的形成過程包括:0嫩轉(zhuǎn)錄為1111？嫩，111^翻譯成蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)合成代謝物質(zhì)、代謝物質(zhì)經(jīng)過代謝得到植株細(xì)胞，以及植株的生長等過程，而植株的生長過程又可分為早期、中期晚期三個過程。從而，可分別根據(jù)0嫩轉(zhuǎn)錄為嫩，翻譯成蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)合成代謝物質(zhì)的過程中的基因表達(dá)量、蛋白表達(dá)量與代謝產(chǎn)物含量與分子標(biāo)記進行關(guān)聯(lián)分析來定位分別影響基因、蛋白質(zhì)、代謝物含量的6嘰匕1)0X1和晌丁匕
[0050]由于⑷!！、糾II和晌！1的定位能同時對多性狀進行分析，從而能夠克服傳統(tǒng)性狀分析方法信息量不足的問題。3302，根據(jù)林木育種數(shù)據(jù)對基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型對應(yīng)的第一類微分方程系數(shù)和第二類微分方程系數(shù)進行修正，以根據(jù)修正后的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型定位影響基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成丁匕
[0051]3303，根據(jù)⑷幾、糾幾、和修正后的系統(tǒng)模型定位影響基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點成丁匕
[0052]具體地，在本發(fā)明的一個實施例中，首先，可分別估計6011、糾I1、1110X1的基因型對應(yīng)的第一類微分方程系數(shù)，然后確定決定6肌匕1)011,1110X1的基因型差異的第二類微分方程系數(shù)，在得到第一類微分方程系數(shù)和第二類微分方程系數(shù)后，定位影響微分方程組對應(yīng)的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的II肌匕
[0053]其中，可將基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型與林木的分子標(biāo)記進行關(guān)聯(lián)分析，從而得到高解析度、稿精度、高系統(tǒng)性的林木基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0054]8304,根據(jù)6011、糾幾、和成!！生成林木育種應(yīng)用程序。
[0055]其中，該林木育種應(yīng)用程序中可包括使用不同育種方法的程序模塊。具體地，在本發(fā)明的實施例中，可通過變量選擇方法選擇6肌匕糾和中的至少一個，并結(jié)合不同的育種方法生成對應(yīng)的程序模塊，并將各個程序模塊組合為林木應(yīng)用程序。
[0056]3305，通過模擬試驗對林木育種應(yīng)用程序進行統(tǒng)計測驗。
[0057]在本發(fā)明的一個實施例中，通過模擬試驗對林木育種應(yīng)用程序進行檢測，具體包括如圖4所示的步驟:
[0058]3401，生成多組林木育種模擬數(shù)據(jù)，其中，多組林木育種模擬數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分別具有不同的預(yù)設(shè)參數(shù)。
[0059]其中，預(yù)設(shè)參數(shù)包括遺傳力、樣本大小、表型測定頻度中的一種或多種。具體地，可根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)模擬生成多組林木育種模擬數(shù)據(jù)。
[0060]8402,分別針對多組林木育種模擬數(shù)據(jù)執(zhí)行林木育種應(yīng)用程序，并根據(jù)執(zhí)行結(jié)果和預(yù)設(shè)參數(shù)獲取林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率。
[0061]3403，當(dāng)林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率滿足預(yù)設(shè)條件時，林木育種應(yīng)用程序通過統(tǒng)計測驗。
[0062]3306，在林木育種應(yīng)用程序通過統(tǒng)計測驗時，根據(jù)林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
[0063]本發(fā)明實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，可根據(jù)林木育種數(shù)據(jù)對基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型中的模型參數(shù)進行修正，并根據(jù)修正后的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型定位成扎；此外，進一步對林木育種應(yīng)用程序進行統(tǒng)計測驗，并在統(tǒng)計測驗通過后，才使用林木育種應(yīng)用程序進行育種，進一步提高了育種的準(zhǔn)確性。
[0064]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065]如圖5所示，基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，包括:第一定位模塊10、構(gòu)建模塊20、第二定位模塊30、生成模塊40和育種模塊50。
[0066]具體地，第一定位模塊10用于根據(jù)表型的形成過程定位表達(dá)數(shù)量性狀位點6肌1、蛋白質(zhì)數(shù)量性狀位點沖II和代謝數(shù)量性狀位點III肌匕其中，表型的形成是一個動態(tài)過程，具體地，可如圖2所示，表型的形成過程包括:0嫩轉(zhuǎn)錄為1111？嫩，1111傭\翻譯成蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)合成代謝物質(zhì)、代謝物質(zhì)經(jīng)過代謝得到植株細(xì)胞，以及植株的生長等過程，而植株的生長過程又可分為早期、中期晚期三個過程。從而，第一定位模塊10可分別根據(jù)0嫩轉(zhuǎn)錄為!II觀八，1111很八翻譯成蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)合成代謝物質(zhì)的過程中的基因表達(dá)量、蛋白表達(dá)量與代謝產(chǎn)物含量與分子標(biāo)記進行關(guān)聯(lián)分析來定位分別影響基因、蛋白質(zhì)、代謝物含量的6肌匕1)0X1和
1110丁I。
[0067]由于⑷!！、糾II和的定位能同時對多性狀進行分析，從而能夠克服傳統(tǒng)性狀分析方法信息量不足的問題。
[0068]構(gòu)建模塊20用于構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。
[0069]在本發(fā)明的一個實施例中，構(gòu)建模塊20可通過建立表不表型的形成過程的微分方程組構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。
[0070]第二定位模塊30用于根據(jù)6肌匕糾和系統(tǒng)模型定位影響基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點成丁匕
[0071]在本發(fā)明的一個實施例中，第二定位模塊30具體用于:分別估計6011、糾的基因型對應(yīng)的第一類微分方程系數(shù)；確定決定⑷扎、糾I1、1110X1的基因型差異的第二類微分方程系數(shù)；在得到第一類微分方程系數(shù)和第二類微分方程系數(shù)后，定位影響微分方程組對應(yīng)的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的成I。其中，第二定位模塊30可將基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型與林木的分子標(biāo)記進行關(guān)聯(lián)分析，從而得到高解析度、稿精度、高系統(tǒng)性的林木基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0072]生成模塊40用于根據(jù)6011、糾11、111011和生成林木育種應(yīng)用程序。生成模塊通過變量選擇方法選擇6011、糾11、1110X1和中的至少一個，結(jié)合林木育種方法生成林木育種應(yīng)用程序。其中，該林木育種應(yīng)用程序中可包括使用不同育種方法的程序模塊。具體地，在本發(fā)明的實施例中，可通過變量選擇方法選擇成11、糾11、111011和中的至少一個，并結(jié)合不同的育種方法生成對應(yīng)的程序模塊，并將各個程序模塊組合為林木應(yīng)用程序。
[0073]育種模塊50用于根據(jù)林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。在本發(fā)明的實施例中，林木育種應(yīng)用程序可為用戶提供輸入界面或者輸入框，以供用戶輸入育種數(shù)據(jù)或者育種數(shù)據(jù)的存儲地址，并選擇對應(yīng)的育種方法，從而林木育種應(yīng)用程序可執(zhí)行對應(yīng)的程序模塊以進行林木育種。
[0074]本發(fā)明實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，通過定位⑷1、1)0X1和響11，并構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型，以進一步定位影響基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的II嘰匕并根據(jù)6^1、1110X1和生成林木育種應(yīng)用程序，從而根據(jù)該林木育種應(yīng)用程序進行林木育種，可大大的縮短了育種周期。此外，根據(jù)育種目標(biāo)有意識地整合目標(biāo)基因，育種方向更加精準(zhǔn)，實現(xiàn)了定向高效育種。
[0075]圖6為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0076]如圖6所示，該基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，包括:第一定位模塊10、構(gòu)建模塊20、第二定位模塊30、生成模塊40、育種模塊50、修正模塊60和統(tǒng)計測驗?zāi)K70。其中，統(tǒng)計測驗?zāi)K70包括:生成單元71、獲取單元72和判斷單元73。
[0077]具體地，修正模塊60用于根據(jù)林木育種數(shù)據(jù)對基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型對應(yīng)的第一類微分方程系數(shù)和第二類微分方程系數(shù)進行修正，以根據(jù)修正后的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型定位影響基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成丁匕
[0078]統(tǒng)計測驗?zāi)K70用于通過模擬試驗對林木育種應(yīng)用程序進行統(tǒng)計測驗，并在林木育種應(yīng)用程序通過統(tǒng)計測驗時，根據(jù)林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
[0079]其中，生成單元71用于生成多組林木育種模擬數(shù)據(jù)，其中，多組林木育種模擬數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分別具有不同的預(yù)設(shè)參數(shù)。其中，預(yù)設(shè)參數(shù)包括遺傳力、樣本大小、表型測定頻度中的一種或多種。具體地，可根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)模擬生成多組林木育種模擬數(shù)據(jù)。
[0080]獲取單元72用于分別針對多組林木育種模擬數(shù)據(jù)執(zhí)行林木育種應(yīng)用程序，并根據(jù)執(zhí)行結(jié)果和預(yù)設(shè)參數(shù)獲取林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率；
[0081]判斷單元73用于當(dāng)林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率滿足預(yù)設(shè)條件時，判斷林木育種應(yīng)用程序通過統(tǒng)計測驗。
[0082]本發(fā)明實施例的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，可根據(jù)林木育種數(shù)據(jù)對基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型中的模型參數(shù)進行修正，并根據(jù)修正后的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型定位成扎；此外，進一步對林木育種應(yīng)用程序進行統(tǒng)計測驗，并在統(tǒng)計測驗通過后，才使用林木育種應(yīng)用程序進行育種，進一步提高了育種的準(zhǔn)確性。
[0083]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0084]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0085]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0086]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0087]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。
[0088]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，其特征在于，包括: 根據(jù)表型的形成過程定位表達(dá)數(shù)量性狀位點eQTL、蛋白質(zhì)數(shù)量性狀位點PQTL和代謝數(shù)量性狀位點mQTL，并構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型； 根據(jù)所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點nQTL ； 根據(jù)所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述nQTL生成林木育種應(yīng)用程序； 根據(jù)所述林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
2.如權(quán)利要求1所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，其特征在于，其中，通過建立表示所述表型的形成過程的微分方程組構(gòu)建所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。
3.如權(quán)利要求2所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，其特征在于，所述根據(jù)所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點nQTL,具體包括: 分別估計所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL的基因型對應(yīng)的第一類微分方程系數(shù)； 確定決定所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL的基因型差異的第二類微分方程系數(shù)； 在得到所述第一類微分方程系數(shù)和所述第二類微分方程系數(shù)后，定位影響所述微分方程組對應(yīng)的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的nQTL。
4.如權(quán)利要求3所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，其特征在于，在所述構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型之后，還包括: 根據(jù)林木育種數(shù)據(jù)對所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型對應(yīng)的所述第一類微分方程系數(shù)和所述第二類微分方程系數(shù)進行修正，以根據(jù)修正后的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的nQTL。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，其特征在于， 通過變量選擇方法選擇所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述nQTL中的至少一個,結(jié)合林木育種方法生成林木育種應(yīng)用程序。
6.如權(quán)利要求1所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述nQTL生成林木育種應(yīng)用程序之后,還包括: 通過模擬試驗對所述林木育種應(yīng)用程序進行統(tǒng)計測驗，并在所述林木育種應(yīng)用程序通過所述統(tǒng)計測驗時，根據(jù)所述林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
7.如權(quán)利要求6所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種方法，其特征在于，所述通過模擬試驗對所述林木育種應(yīng)用程序進行檢測，具體包括: 生成多組林木育種模擬數(shù)據(jù)，其中，所述多組林木育種模擬數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分別具有不同的預(yù)設(shè)參數(shù)，所述預(yù)設(shè)參數(shù)包括遺傳力、樣本大小、表型測定頻度中的一種或多種； 分別針對所述多組林木育種模擬數(shù)據(jù)執(zhí)行所述林木育種應(yīng)用程序，并根據(jù)執(zhí)行結(jié)果和所述預(yù)設(shè)參數(shù)獲取所述林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率； 當(dāng)所述林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率滿足預(yù)設(shè)條件時，所述林木育種應(yīng)用程序通過所述統(tǒng)計測驗。
8.一種基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一定位模塊，用于根據(jù)表型的形成過程定位表達(dá)數(shù)量性狀位點eQTL、蛋白質(zhì)數(shù)量性狀位點PQTL和代謝數(shù)量性狀位點mQTL ； 構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型； 第二定位模塊，用于根據(jù)所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量性狀位點nQTL ； 生成模塊，用于根據(jù)所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述nQTL生成林木育種應(yīng)用程序; 育種模塊，用于根據(jù)所述林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
9.如權(quán)利要求8所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述構(gòu)建模塊通過建立表示所述表型的形成過程的微分方程組構(gòu)建所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。
10.如權(quán)利要求9所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，其特征在于，所述第二定位模塊具體用于: 分別估計所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL的基因型對應(yīng)的第一類微分方程系數(shù)；確定決定所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL的基因型差異的第二類微分方程系數(shù)；在得到所述第一類微分方程系數(shù)和所述第二類微分方程系數(shù)后，定位影響所述微分方程組對應(yīng)的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的nQTL。
11.如權(quán)利要求10所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 修正模塊，用于根據(jù)林木育種數(shù)據(jù)對所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型對應(yīng)的所述第一類微分方程系數(shù)和所述第二類微分方程系數(shù)進行修正，以根據(jù)修正后的基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)模型定位影響所述基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的nQTL。
12.如權(quán)利要求8-11任一項所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，其特征在于， 所述生成模塊通過變量選擇方法選擇所述eQTL、所述pQTL、所述mQTL和所述nQTL中的至少一個，結(jié)合林木育種方法生成林木育種應(yīng)用程序。
13.如權(quán)利要求8所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 統(tǒng)計測驗?zāi)K，用于通過模擬試驗對所述林木育種應(yīng)用程序進行統(tǒng)計測驗，并在所述林木育種應(yīng)用程序通過所述統(tǒng)計測驗時，根據(jù)所述林木育種應(yīng)用程序進行林木育種。
14.如權(quán)利要求13所述的基于基因與蛋白調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的林木育種系統(tǒng)，其特征在于，所述統(tǒng)計測驗?zāi)K具體包括: 生成單元，用于生成多組林木育種模擬數(shù)據(jù)，其中，所述多組林木育種模擬數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分別具有不同的預(yù)設(shè)參數(shù)，所述預(yù)設(shè)參數(shù)包括遺傳力、樣本大小、表型測定頻度中的一種或多種； 獲取單元，用于分別針對所述多組林木育種模擬數(shù)據(jù)執(zhí)行所述林木育種應(yīng)用程序，并根據(jù)執(zhí)行結(jié)果和所述預(yù)設(shè)參數(shù)獲取所述林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率； 判斷單元，用于當(dāng)所述林木育種應(yīng)用程序的參數(shù)估計精度、顯著基因發(fā)現(xiàn)功效和假陽性發(fā)現(xiàn)率滿足預(yù)設(shè)條件時，判斷所述林木育種應(yīng)用程序通過所述統(tǒng)計測驗。
【文檔編號】G06F19/18GK104361263SQ201410532915
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】鄔榮領(lǐng), 張健, 薄文浩, 郭允倩, 徐放 申請人:北京林業(yè)大學(xué)