Differentiating Wheat Genotypes by Bayesian Hierarchical Nonlinear Mixed Modeling of Wheat Root Density
Notice bibliographique
Résumé
Ensuring future food security for a growing population while climate change and urban sprawl put pressure on agricultural land will require sustainable intensification of current farming practices. For the crop breeder this means producing higher crop-yields with less resources due to greater environmental stresses. While easy gains in crop-yield have been made mostly "above ground", little progress has been made "below ground''; and yet it is these root system traits that can improve productivity and resistance to drought stress. Wheat pre-breeders use soil coring and core-break counts to phenotype root architecture traits, with data collected on rooting density for hundreds of genotypes in small increments of depth. The measured densities are both large datasets and highly variable even within the same genotype, hence, any rigorous, comprehensive statistical analysis of such complex field data would be technically challenging. Traditionally, most attributes of the field data are therefore discarded in favor of simple numerical summary descriptors which retain much of the high variability exhibited by the raw data. This poses practical challenges: although plant scientists have established that root traits do drive resource capture in crops, traits that are more randomly (rather than genetically) determined are difficult to breed for. In this paper we develop a Bayesian hierarchical nonlinear modeling approach that utilizes the complete field data for wheat genotypes to fit, under the Bayesian paradigm, an "idealized" relative intensity function for the root distribution over depth. Our approach was used to determine heritability how much of the variation between field samples was purely random versus being mechanistically driven by the plant genetics? Based on the genotypic intensity functions, the overall heritability estimate was 0.62 (95% Bayesian confidence interval was 0.52 to 0.71). Despite root count profiles that were statistically very noisy, our approach led to denoised profiles which exhibited rigorously discernible phenotypic traits. Profile-specific traits could be representative of a genotype, and thus, used as a quantitative tool to associate phenotypic traits with specific genotypes. This would allow breeders to select for whole root system distributions appropriate for sustainable intensification, and inform policy for mitigating crop-yield risk and food insecurity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».