MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W3212606875 · doi:10.3389/fpls.2021.699589

Prediction of Maize Phenotypic Traits With Genomic and Environmental Predictors Using Gradient Boosting Frameworks

2021· article· en· W3212606875 sur OpenAlexaboutno aff
Cathy C. Westhues, Gregory S. Mahone, Sofia Da Silva, Patrick Thorwarth, Malthe Schmidt, Jan-Christoph Richter, Henner Simianer, Timothy Beissinger

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Plant Science · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineAgricultural and Biological Sciences
ThématiqueGenetics and Plant Breeding
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesGeorg-August-Universität Göttingen
Mots-clésGradient boostingPredictive modellingContext (archaeology)Genomic selectionMachine learningRandom forestGene–environment interactionDecision treeBoosting (machine learning)Environmental dataRegressionArtificial intelligenceSupport vector machineComputer scienceStatisticsBiologyMathematicsGenotypeEcologyGenetics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The development of crop varieties with stable performance in future environmental conditions represents a critical challenge in the context of climate change. Environmental data collected at the field level, such as soil and climatic information, can be relevant to improve predictive ability in genomic prediction models by describing more precisely genotype-by-environment interactions, which represent a key component of the phenotypic response for complex crop agronomic traits. Modern predictive modeling approaches can efficiently handle various data types and are able to capture complex nonlinear relationships in large datasets. In particular, machine learning techniques have gained substantial interest in recent years. Here we examined the predictive ability of machine learning-based models for two phenotypic traits in maize using data collected by the Maize Genomes to Fields (G2F) Initiative. The data we analyzed consisted of multi-environment trials (METs) dispersed across the United States and Canada from 2014 to 2017. An assortment of soil- and weather-related variables was derived and used in prediction models alongside genotypic data. Linear random effects models were compared to a linear regularized regression method ( elastic net ) and to two nonlinear gradient boosting methods based on decision tree algorithms ( XGBoost, LightGBM ). These models were evaluated under four prediction problems: (1) tested and new genotypes in a new year; (2) only unobserved genotypes in a new year; (3) tested and new genotypes in a new site; (4) only unobserved genotypes in a new site. Accuracy in forecasting grain yield performance of new genotypes in a new year was improved by up to 20% over the baseline model by including environmental predictors with gradient boosting methods. For plant height, an enhancement of predictive ability could neither be observed by using machine learning-based methods nor by using detailed environmental information. An investigation of key environmental factors using gradient boosting frameworks also revealed that temperature at flowering stage, frequency and amount of water received during the vegetative and grain filling stage, and soil organic matter content appeared as important predictors for grain yield in our panel of environments.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,457
Score d'incertitude au seuil0,154

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,162
Écart entre enseignants0,146 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations68
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueFrontiers in Plant ScienceMême sujetGenetics and Plant BreedingTravaux en français237 207