中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作科所利用深度學(xué)習(xí)模型挖掘互花米草耐鹽基因

7月26日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/南繁研究院大數(shù)據(jù)智能設(shè)計(jì)育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)利用深度學(xué)習(xí)模型DeepGOPlus在植物基因組水平精準(zhǔn)挖掘耐鹽基因，以互花米草耐鹽基因?yàn)榘咐?，挖掘到多個可能參與互花米草耐鹽的關(guān)鍵基因。該研究為挖掘植物基因功能及其作用機(jī)制提供了有力工具，相關(guān)研究成果在《The Plant Journal》上在線發(fā)表。
 
　　傳統(tǒng)篩選基因方法基于常規(guī)序列比對，需要人為設(shè)定參數(shù)和閾值進(jìn)行篩選，會導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。針對這一問題，基于深度學(xué)習(xí)模型按蛋白質(zhì)功能對基因進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)基因精準(zhǔn)篩選，為解決常規(guī)序列比對方法出現(xiàn)的問題提供了新途徑。
 
　　鹽生植物互花米草在系統(tǒng)發(fā)育上與玉米、水稻等谷類作物親緣關(guān)系較近，高效利用互花米草耐鹽關(guān)鍵基因進(jìn)行遺傳改良是提高作物耐鹽性和產(chǎn)量的優(yōu)異策略。該研究在互花米草基因組水平利用DeepGOPlus對耐鹽關(guān)鍵基因HKT進(jìn)行精確篩選，發(fā)現(xiàn)基因復(fù)制事件促進(jìn)了SaHKT基因的擴(kuò)張，它們比其他物種HKT基因具有更強(qiáng)的鉀離子親和能力，同時介導(dǎo)互花米草鈉、鉀離子的轉(zhuǎn)運(yùn)。該研究首次將深度學(xué)習(xí)模型成功應(yīng)用到植物功能基因的挖掘，證明它能夠從龐大的基因組數(shù)據(jù)中識別出功能基因的特征序列，并對其進(jìn)行準(zhǔn)確定位和特性分析，不僅提高了基因挖掘和鑒定的準(zhǔn)確性，也為深入研究基因功能的作用機(jī)制提供了工具。
 
　　作科所/南繁院與煙臺大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生楊茂庚、博士后陳守坤、助理研究員黃章平為本文共同第一作者，作科所李慧慧研究員、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院劉春明教授、煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陳世華教授為共同通訊作者。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國農(nóng)科院南繁專項(xiàng)基金、國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程、阿里巴巴公益基金共同資助。
 
　　原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16397



日期：2023-08-07