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高通量基因组测序和基因分型方法的进步，使许多植物物种（包括模型和作物）的全基因组鉴定以及种群水平的多样性分析成为现实。在这种海量基因型数据的情况下，作物基因型和表型之间的联系具有巨大的潜力，可以识别与相关农业性状自然变异有关的基因或基因组区域，并预测后代在特定环境中的表现。但由多个数量性状位点调控的复杂数量性状，由于其效应较小，用较少的标记难以预测。而利用深度学习和神经网络进行基因组预测，有望克服传统方法中的一些挑战。

2023年11月，Plant Phenomics在线发表了西班牙Center for Research in Agricultural Genomics (CRAG)单位Federico Jurado-Ruiz 和 Maria José Aranzana等人题为GenoDrawing: An Autoencoder Framework for Image Prediction from SNP Markers 的研究论文。

本研究引入了一种自动编码器框架GenoDrawing，用于从低深度单核苷酸多态性（SNP）阵列中预测和检索苹果图像，可能有助于预测难以定义的性状。作者基于该框架，使用苹果形状相关的SNP预测其表型，结果显示，使用与视觉性状相关的SNPs会对生成的图像产生显著影响，与生物学解释一致。另外，使用大量相关的SNPs能提升性能，但加入不相关的SNPs会导致性能下降。

图1 图形摘要。（1）将苹果基因型数据集分为训练和验证两个子集，每个子集保留了苹果整体形状分布。(2) SNP基因型矩阵分为2个，每个数据集1个。(3和4)使用训练数据集中的图像来拟合自动编码器模型。(5和6)每张图像(64个嵌入)的编码值按基因型平均，并与SNP矩阵一起用于训练嵌入预测模型。(7) GenoDrawing的结果不是一个训练模型，而是一个自动编码器、解码器和嵌入预测器的集合。(8) GenoDrawing预测的图像示例。

图2 (左)苹果原始图像。(右)苹果预测图像。

总的来说，尽管GenoDrawing存在一定的局限性，但其为未来基于基因组标记的图像预测研究奠定了基础。另外，该框架被证实可用于果树表型预测研究，可用于预测相关的遗传性状。

作者介绍

本文的主要作者为Federico Jurado-Ruiz和Maria José Aranzana，所属单位为西班牙农业基因组学研究中心和农业食品技术研究所。该工作由Federico Jurado-Ruiz和Maria José Aranzana构思和设计；Federico Jurado-Ruiz进行实验；Federico Jurado-Ruiz和Maria José Aranzana完成手稿。

论文链接：

http://spj.science.org/doi/10.34133/plantphenomics.0113

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