近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)科研單位,利用機(jī)器學(xué)習(xí)策略,成功開(kāi)發(fā)出根據(jù)作物基因型精準(zhǔn)預(yù)測(cè)抗病表型的方法。相關(guān)研究成果發(fā)表在《工程》( Engineering )上。
在作物抗病性研究中,已知的作物抗病基因數(shù)量有限。近年研究發(fā)現(xiàn),作物感病基因突變、能塑造作物健康微生物組的基因等正逐漸發(fā)揮重要作用。高效選育抗病品種需要充分利用全基因組信息,但目前尚缺乏根據(jù)作物高通量基因型數(shù)據(jù)篩選作物抗病表型的高效、精準(zhǔn)方法。
該研究利用水稻和小麥核心群體對(duì)多種重大病害的抗性水平與高密度單核苷酸多態(tài)性之間的關(guān)聯(lián),通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)策略來(lái)訓(xùn)練預(yù)測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)了根據(jù)作物基因型精準(zhǔn)預(yù)測(cè)抗病水平。
其中,對(duì)水稻稻瘟病抗性預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性高達(dá)95%,跨群體預(yù)測(cè)結(jié)合人工接種鑒定的準(zhǔn)確性達(dá)到91%;對(duì)小麥麥瘟病和條銹病的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性分別達(dá)到90%和94%;對(duì)水稻紋枯病和水稻黑條矮縮病這兩種公認(rèn)難以準(zhǔn)確鑒定抗病性的病害,預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性均達(dá)85%。研究表明,該方法具有廣適性,未來(lái)合理利用可顯著提高作物抗病育種效率。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.03.014