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我校高精尖中心团队基于人工智能算法和基因组信息建立林木应对气候变化响应模型

发表时间:(2019-11-13)

  当前,全球气候的快速变化,深刻影响着森林、草原及整个地球生态系统的各个环节。森林是构成陆地生态系统的主体成分,森林及树木的寿命很长,其自身适应性转变的速度远远慢于气候变化的速度。气候变化下,森林生态系统安全面临极大的风险。建立有效的森林应对气候变化的策略是目前国际林业界广泛关注的重要课题。国际林联(IUFRO)成立了专门机构协调和组织各国森林应对气候变化项目,筹划相关技术措施的实施推广。

  

  气候变化将会如何影响林分的生长速率、木材品质、林木的繁衍、森林分布?森林对气候变化的响应模式怎样?树木在生理上的应对趋势如何?遗传构成上能否足以应对气候变化的程度?如何选育获得耐受气候变化的种质?如何辅助森林实现快速的适应性转变?这些问题了构成了当前森林应对气候变化研究的热点。 

 

  

  

  侧柏是我国北方石质山地、干旱区造林绿化的首选树种,尤其是在我国黄河中下游水土保持、生态修复中具有不可替代的利用潜力。侧柏耐干旱、瘠薄、抗盐碱,具有显著的抗逆性。几十年来,我校围绕侧柏的生物学特性、遗传机制、良种选育、生态效能、造林利用等多方面开展了深入研究。在遗传选育方面,目前初步完成了侧柏遗传资源收集,开展了优良种源和家系选择,构建了初级优良无性系种子园。 

 

  

  

  近日,我校林木分子设计育种高精尖创新中心毛建丰副教授领导的团队基于基因组信息、人工智能算法建立了林木响应未来气候变化的基因组模型。研究人员以我国北方重要的生态造林树种 ? 侧柏为研究对象,开展了全分布区水平的群体取样,利用简化基因组测序技术获得了侧柏基因组高质量遗传变异位点,澄清了侧柏大尺度的遗传变异格局和潜在的影响因素。针对未来气候变化对林木种群影响的问题,研究人员进一步基于一种人工智能算法 --“梯度森林 (Gradient Forests)”,建立了侧柏种群响应未来气候变化的基因组响应模型。该模型具有良好的预测能力,研究人员利用该模型识别到了在未来气候变化情景下侧柏不同地理种群响应气候变化的空间模式,为建立气候变化下侧柏种质资源利用策略提供了参考。同时,该研究是林木气候变化基因组模型的首次尝试,对国际林木种质资源管理及森林经营领域具有普遍的影响力。  

 

  

  研究以“Landscape genomics predicts climate change related genetic offset for the widespread Platycladusorientalis(Cupressaceae)”为题发表在美国演化生物学会和欧洲演化生物学会的联合刊物 “Evolutionary Applications” (IF5-year="5.626)。我校林木分子设计育种高精尖创新中心毛建丰副教授为通讯作者,博士生贾凯华和博士后赵伟为共同第一作者,瑞典、美国和加拿大合作者参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金、金莎国际娱城网络平台一流学科建设项目和中央高校基本科研业务费的支持。

  

  原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/eva.12891

来源:高精尖中心          作者:高精尖中心          浏览次数: