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    無(wú)損表型數(shù)據(jù)生長(zhǎng)分析中性狀的平滑與提取

    2022/9/1
    無(wú)損高通量植物表型分析被越來(lái)越多地應(yīng)用,各種生長(zhǎng)分析方法也被提出。傳統(tǒng)的縱向或重復(fù)測(cè)量分析通常使用統(tǒng)計(jì)模型來(lái)模擬增長(zhǎng)。然而,傳統(tǒng)的縱向或重復(fù)測(cè)量分析通常使用統(tǒng)計(jì)模型來(lái)模擬增長(zhǎng)。本文提出了一種基于性狀的平滑和提取(SET)的計(jì)算效率較高的新技術(shù),并與傳統(tǒng)的縱向分析方法進(jìn)行了比較。
    以番茄為試驗(yàn)材料,采用基于性狀的平滑和提取(SET)和縱向分析方法,研究了接種叢枝菌根真菌(AMF)的土壤中鋅(Zn)的添加和生長(zhǎng)植物對(duì)植株生長(zhǎng)的影響。從基于性狀的平滑和提取(SET)的分析和縱向分析得到的結(jié)論是相似的,盡管前者的分析結(jié)果有更顯著的差異。結(jié)果表明,添加鋅對(duì)接種土壤中生長(zhǎng)的植株影響不大,但生長(zhǎng)取決于未接種土壤中添加鋅的量。對(duì)未平滑數(shù)據(jù)的縱向分析符合一個(gè)混合模型,該模型包括固定的和隨機(jī)的樣條回歸模型,并考慮了時(shí)間點(diǎn)之間的不等方差和自相關(guān)。


    未平滑的投影面積(PSA)和生長(zhǎng)速率的剖面圖。


    基于性狀的平滑和提取(SET)的分析結(jié)果,顯示所選DAPs和時(shí)間間隔的預(yù)測(cè)sPSA(a)、sPSA AGR(b)和sPSA RGR(c)。


    觀測(cè)值的中值偏差減去平滑的PSA值。

    基于性狀的平滑和提取(SET)的分析可用于任何可能應(yīng)用傳統(tǒng)縱向分析的情況,特別是當(dāng)有許多觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)時(shí)。部署基于性狀的平滑和提取(SET)的方法的兩個(gè)原因:(i)需要生物學(xué)上相關(guān)的生長(zhǎng)參數(shù)來(lái)簡(jiǎn)約地描述生長(zhǎng),通常著眼于少數(shù)幾個(gè)區(qū)間,(ii)需要計(jì)算效率高的方法,以便更容易實(shí)現(xiàn)有效的分析,同時(shí)仍然捕捉到所展示的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的基本特征。本文還討論了傳統(tǒng)縱向分析需要考慮的統(tǒng)計(jì)模型,并證明了有效的縱向分析可能需要經(jīng)常忽略的不等方差和自相關(guān)。關(guān)于主觀選擇數(shù)學(xué)增長(zhǎng)函數(shù)或樣條曲線以表征增長(zhǎng)的獨(dú)立問(wèn)題,建議對(duì)基于性狀的平滑和提取(SET)的分析和縱向分析,均應(yīng)采用基于證據(jù)的程序。

    來(lái)源:Plant Methods.Smoothing and extraction of traits in the growth analysis of noninvasive phenotypic data.Chris Brien, Nathaniel Jewell, Stephanie J. Watts-Williams, Trevor Garnett & Bettina Berger.https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-020-00577-6
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