TRTech-PGR: Maize Hub: An Open-source Simulation Platform & Resources Integrating Extensive Field Trial Data, DNA Sequences, and Historical Weather Records
TRTech-PGR: Maize Hub: An Open-source Simulation Platform & Resources Integrating Extensive Field Trial Data, DNA Sequences, and Historical Weather Records
批准号:
2035472
负责人:
Gustavo de los Campos
金额:
$150.0万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2021
资助国家:
美国
项目状态:
未结题
起止时间:
2021-05-15 至 2025-04-30
中文摘要
遗传-环境(G×E)互作是植物表型变异的主要来源。这使得培育目标环境变得格外具有挑战性,因为未来的环境条件主要是不确定的。为了实现快速的遗传收益,育种计划需要在有限的测试年限内推进基因类型。因此,在育种的早期阶段,许多品种是在可能严重影响其表现的天气条件(如干旱、寒冷或热应激)下选择的,而不是在天气条件下进行测试。为了解决在很大程度上不确定的天气条件下预测品种表型的长期问题,该项目将开发一个计算机模拟平台,将田间试验数据、DNA序列和历史天气记录整合到模型中,使研究人员和育种者能够在可能的天气条件下预测植物表型。一个由数据科学家、玉米遗传学家和育种者组成的跨学科团队将使用反应规范模型和深度学习,这一方法已被证明在捕获高维数据中的复杂模式方面非常有效,从DNA序列、环境协变量和基因组到场(G2F)项目的表型数据中学习G×E模式,G2F项目是最大的公开发起和领导的G×E研究计划。这些模型将与历史天气数据一起使用,以模拟和预测美国许多地点不同玉米杂交种的玉米表现。然后,模拟数据将用于揭示G×E的遗传区域,结果将使用在受控天气条件下试验产生的数据进行验证。在更广泛的影响方面,该项目将为学生和博士后研究员提供数据科学和基因组学方面的跨学科培训,并将利用现有的计划为高中生和普通公众提供外联服务。所有项目成果都将通过一个专门的项目数据库和公开提供的长期储存库获取。所有软件都将作为开源软件发布。这一奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
Genetic-by-environment (G×E) interactions are a major source of variation in plant phenotypes. This makes breeding for target environments exceptionally challenging because future environmental conditions are mainly uncertain. To achieve fast genetic gains, breeding programs need to advance genotypes with limited years of testing. Thus, in the early stages of breeding, many cultivars are selected without testing them under weather conditions (e.g., drought, cold, or heat stress) that may critically affect their performance. To address the longstanding problem of predicting cultivars' phenotypes under largely uncertain weather conditions, this project will develop a computer simulation platform that will integrate field trial data, DNA sequences, and historical weather records into models that will enable researchers and breeders to predict plant phenotypes under likely weather conditions. An interdisciplinary team of data scientists, maize geneticists and breeders will use reaction-norm models and Deep Learning, a methodology that has proven to be very effective at capturing complex patterns in high-dimensional data, to learn G×E patterns from DNA sequences, environmental covariates, and phenotype data from the Genomes to Fields (G2F) project, the largest publicly initiated and led G×E research initiative. The models will be used together with historical weather data, to simulate and predict maize performances for a diverse set of maize hybrids at many locations within the U.S. The simulated data will then be used to uncover genetic regions underlying G×E, with findings validated using data generated in trials with controlled weather conditions. With respect to broader impacts, the project will provide interdisciplinary training in data science and genomics to students and postdoctoral fellows and will leverage existing programs to provide outreach for high school students and the general public. All project outcomes will be accessible through a dedicated project database and publicly available long-term repositories. All software will be released as open-source.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
期刊论文(2)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
A fast algorithm to factorize high-dimensional Tensor Product matrices used in Genetic Models
一种用于分解遗传模型中使用的高维张量积矩阵的快速算法
DOI:
10.1093/g3journal/jkae001
发表时间:
2024
期刊:
Genetics
影响因子:
3.3
作者:
[Lopez-Cruz, Marco, Pérez-Rodríguez, Paulino, de los Campos, Gustavo]
通讯作者:
de los Campos, Gustavo
国内基金
海外基金
登录
查看更多内容
TET2去甲基化上调CAV1表达介导PGR泛素化降解在妊娠期显性糖尿病并发子痫前期蜕膜化障碍中的作用及干预研究
-
批准号:JCZRLH202600862
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:--
-
批准年份:2026
-
负责人:
-
依托单位:
E3连接酶RNF213导致PGR缺陷在子宫内膜蜕膜化中的作用机制研究
-
批准号:--
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:--
-
批准年份:2024
-
负责人:林忠
-
依托单位:
孕激素通过 PGR/RUNX 调控胎盘 ASPROSIN 转录介
导妊娠期糖尿病
-
批准号:2024JJ5350
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:--
-
批准年份:2024
-
负责人:洪涛
-
依托单位:
通过构建Pgr-Cas9工具小鼠研究Hippo通路效应因子Yap1/Wwtr1在蜕膜化过程中的作用
-
批准号:32370913
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:50万元
-
批准年份:2023
-
负责人:刘极龙
-
依托单位:
海洋硅藻PGR5/PGRL1蛋白感知和适应波动光的作用机制研究
-
批准号:42276146
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:56万元
-
批准年份:2022
-
负责人:王广策
-
依托单位:
KLF12通过调控PGR和GDF10的表达抑制孕激素诱导子宫内膜癌细胞分化的机制研究
-
批准号:--
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:55万元
-
批准年份:2021
-
负责人:周怀君
-
依托单位:
HBP1调节PGR转录活性在胚胎植入及妊娠维持中的作用机制
-
批准号:82160296
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:34.00万元
-
批准年份:2021
-
负责人:黄品秀
-
依托单位:
靶向PGR阳性乳腺癌的多功能钌配合物合成及其抗肿瘤机制研究
-
批准号:21501074
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:20.0万元
-
批准年份:2015
-
负责人:吕高超
-
依托单位: