PlantCaduceus:利用预训练DNA语言模型实现单碱基分辨率植物基因组跨物种建模

植物基因组跨物种建模的里程碑:PlantCaduceus DNA语言模型的创建与突破性应用 一、学术背景与研究动因 在过去二十年里,伴随高通量测序技术的飞速发展,超过1000种植物基因组已经发表,预计未来这一数字还将持续激增。然而,对这些庞大基因组的功能元素进行注释、理解它们在转录和翻译层面的表达调控,以及分析不同遗传变异对于生物个体适应性和性状的影响,一直是植物基因组学乃至作物改良领域中亟需突破的“瓶颈”问题。 相较于动物和人类,植物基因组拥有更复杂的结构,表现为基因组大小巨大、重复序列比例极高、物种间多样性极强,甚至同属同种内部亦具有极大变异。因此,基于单一物种构建的深度学习(deep learning,DL)模型,往往只在特定物种内表现良好,难以跨物种泛化。这极大限制了新测序植物(尤其...

温带落叶林叶、木和根物候的环境敏感性及气候变化对其的影响

温带落叶林物候对环境敏感性和气候变化对其的影响 学术背景 气候变化对全球生态系统的影响日益显著,尤其是温带和寒带森林的物候变化。物候学(phenology)研究植物生命周期中的季节性事件,如叶片萌发、开花、叶片衰老等。这些事件对气候变化的响应不仅影响植物的生长和繁殖,还影响整个生态系统的能量平衡和生物地球化学循环。然而,目前对温带落叶林物候的研究主要集中在春季叶片物候上,而对秋季叶片物候、木质部(xylem)和韧皮部(phloem)物候以及根系物候的研究相对较少。此外,森林中的上层乔木(overstory)和下层灌木及草本植物(understory)的物候关系也尚未得到充分探讨。 本文旨在综合近年来关于温带落叶林物候对环境敏感性和气候变化影响的最新研究,重点关注叶片、木质部、韧皮部和根系物候...