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基于基因表达的白杨树叶片可视化模型研究讲解.doc

来源：花匠小妙招时间：2025-05-23 05:51

基于基因表达的白杨树叶片可视化模型研究张金良1 ，淮永建1※ （1. 北京林业大学信息学院，北京，100083）摘要：计算机软硬件的飞速发展促进了植物可视化研究的发展和技术进步。植物的形态结构受环境的影响，但主要受基因的控制，将植物的基因表达信息与植物的表型信息进行关联研究正在被人们逐渐认识，并将成为虚拟植物形态可视化研究的热点和方向。植物的叶片轮廓和结构对植物的生长有直接关系，构成了植物的显著特征之一。本文我们分析了白杨树的基因表达信息并构建了有限混合模型，结合白杨树的基因表达信息与统计模型，结合计算机图形学技术模拟生成了白杨树叶片的形状和轮廓结构，为植物形态结构可视化研究提供了新的视角。关键词：基因表达；叶片可视化；统计模型中图分类号：A Poplar leaf morphology?visualization research?based on gene expression Zhang Jinliang1 ，Huai Yongjian1※ （1. Institute of Information, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China.） Abstract: The rapid development of computer hardware and software promotes the progress of research on plant visualization and improves the techniques. Plant morphological structures are?affected by the environment,?but controlled by genes. Association study between phenotypic information and gene expression information of plant is being recognized. At the same time, the further research of biological information technology makes the correlation research of phenotypic information燼nd genetic information become one of the燾urrent hot topics. In this article, we analyzed the gene expression information of poplar and constructed a finite mixture model based on gene expression, Combined with the爏imulation爋f computer graphics technology爐o generate thng e poplar leaf shape and contour structure. We have obtained a very good result. This study?provides a new perspective for the?study on morphology and structure of?plant visualization. Key words: gene expression; leaf visualization; statistical model引言随着计算机虚拟现实技术的发展与基因组研究的深入，将基因组信息引入植物形态可视化研究成为可能，该项研究对深入把握基因对植物形态的决定作用，改善植物的环境适应性至关重要，但是，此项研究目前在基因研究领域以及植物可视化研究领域将两者结合的研究项目还比较少。由于在基因组信息中影响和控制植物叶片形状的基因信息包含叶片薄厚、外形轮廓、颜色、脉络等各种复杂信息分散在基因组的不同位点，极其复杂；同时，环境因素如：光照、水分、土壤养分等也会影响植物的生长发育状况，这就使得其形态信息更加复杂多变。植物从发芽到丰满再到成熟、脱落，植物叶片的形状也在发生着显著的变化。在本论文中，我们以成熟稳定的植物叶片形态为研究对象，此时的植物叶片形态的基因表达信息是相对稳定的，并且，在成熟阶段的不同植物叶片形状具有相对最好的区分度。基因信息控制叶片形态表达模型是基于后验概率分布的，将不同植物的等位基因信息带入模型，生成对应的植物叶片形态，统计特性表明基于基因表达的植物叶片可视化模型有效性很高。虚拟植物就是以植物个体或群体为研究对象，利用虚