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提速近10倍！基于深度学习的全基因组选择新方法来了******

　　近日，中国农业科学院作物科学研究所、三亚南繁研究院大数据智能设计育种创新团队联合多家单位提出利用植物海量多组学数据进行全基因组预测的深度学习方法, 可以实现育种大数据的高效整合与利用，将助力深度学习在全基因组选择中的应用，为智能设计育种及平台构建提供有效工具。相关研究成果发表在《分子植物（Molecular Plant）》上。

　　全基因组选择作为新一代育种技术，通过构建预测模型，根据基因组估计育种值进行早期个体的预测和选择，从而缩短育种世代间隔，加快育种进程，节约成本，推动现代育种向精准化和高效化方向发展。

　　统计模型作为全基因组选择的核心，极大地影响了全基因组预测的准确度和效率。传统预测方法基于线性回归模型，难以捕捉基因型和表型间的复杂关系。

　　相较于传统模型，非线性模型（如深度网络神经）具备分析复杂非加性效应的能力，人工智能和深度学习算法为解决大数据分析和高性能并行运算等难题提供了新的契机，深度学习算法的优化将会提高全基因组选择的预测能力。

　　该研究团队以玉米、小麦和番茄3种作物的4种不同维度的群体数据为测试材料，通过创新深度学习算法框架开发了全基因组选择新方法。

　　与其他五种主流预测方法相比，该方法有以下优点： 可以利用多组学数据开展全基因组预测；算法设计中包含批归一化层、回调函数和校正线性激活函数等结构，可以有效降低模型错误率，提高运行速度；预测精度稳健，在小型数据集上的表现与目前主流预测模型相当，在大规模数据集上预测优势更加明显；计算时间与传统方法相近，比已有深度学习方法提速近10倍；超参数调整对用户更加友好。

　　该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、海南崖州湾种子实验室和中国农业科学院科技创新工程等项目的支持。

学术支持

中国农业科学院作物科学研究所

记者

宋雅娟

大家好！我是“雪山之王”******

　　最近

　　一只半岁的雪豹被放归时却赖着不走

　　可爱举动打动了不少网友

　　今天就让我们一起来认识

　　可盐可甜的“大猫猫”——雪豹

　　1

　　我从哪里来？

　　图源：央视新闻

　　“雪山之王”雪豹的行踪非常隐秘，然而，比雪豹更隐秘的是雪豹的化石记录。捷克、奥地利、俄罗斯，甚至中国周口店都曾声称发现过雪豹的化石，但最终都是误认。

　　较为可靠的化石记录仅有两条：一个是在阿尔泰山的山洞，另一个是巴基斯坦上西瓦利克山脉发现的下颌骨化石。随着一颗几乎完整的大猫头骨现世于西藏札达盆地，人们终于初步揭开了雪山之王的身世。这颗头骨形成于440 万年前，是迄今为止最早的具有一定雪豹特征的化石，但它比现存的雪豹体型小约 10%。科学家称其为布氏豹（Panthera blytheae），是与雪豹亲缘关系最近的化石种。

　　图片来源：J. Tseng 布氏豹（Panthera blytheae）的头骨

　　雪豹虽然名字带“豹”，但与它亲缘关系最近的现存大猫却是虎。老虎与雪豹究竟什么时候开始分道扬镳，并无定论。可以确定的是，它们的分化是大型猫科动物中最早的。最终，雪豹成了雪山之王，老虎成了丛林之王，而与雪豹关系最近的布氏豹，湮灭在历史的长河中。

　　图片来源：Mauricio Antón 布氏豹（Panthera blytheae）的复原图

　　2

　　别看我可爱，我浑身都是“武器”！

　　雪豹是大型猫科动物里体型较小的，成年后体重大多数为20-55千克，少部分的雄性能达到75千克以上。它们的四肢比例较短，身上的毛发浓密蓬松，它有一条很长很粗的尾巴。

　　图源：搜狐网 雪豹的形态

　　跟大多数猫科动物一样，雪豹也是独居生活的，只有在发情期，它们才会成对出现。白天雪豹主要躲在岩石下休息，到了早晨和晚上，它们就开始频繁活动了。

　　雪豹是高原物种，主要活动在海拔3000-5000米的地区，为了应对寒冷、缺氧的环境，并在陡峭山间生存和捕猎，雪豹进化出许多“秘密武器”：

　　自带“加湿器”

　　与其他大猫相比，雪豹的头骨宽而短，特别是眶后突部分拱起明显，鼻骨宽大。这使得雪豹的鼻腔更大，能给寒冷干燥的空气高效加温加湿。雪豹还长着大鼻孔，每次呼吸可以吸进更多的气体，因此能在稀薄的空气中获取更多的氧气。

　　“雪”盆大口

　　雪豹的犬齿横截面呈圆形，因此从各个方向都能对口中的猎物施力，很适应在悬崖峭壁间多样且不确定的攻击角度。另外，雪豹的嘴能张到超过 70°，方便咬住大型猎物粗壮的脖子。

　　图源：搜狐网 张开嘴的雪豹

　　抗寒防冻“厚外套”

　　密集的毛发豹属动物中，数雪豹的毛最密，平均每平方厘米皮肤上有 4000 根毛发。它的毛也最长，冬季腹毛的长度能达到 12 厘米。又厚又长的毛能在雪豹的皮肤附近形成空气层，有效隔绝外界的寒冷，防止热量散失。

　　图片来源：snowleopard.org 雪豹的毛

　　“雪地靴”

　　雪豹的脚掌宽大，指缝间也有厚厚的毛，就像穿了雪地靴，既能保暖，还能轻盈走过雪地而不会下陷太深。

　　3

　　一个小秘密，你们听了不许笑！

　　雪豹是豹属里唯一不会咆哮的物种，这主要取决于发声构造。简单来说，能够咆哮的猫科动物，其舌骨未完全骨化，延展性较高，能发出吼叫声；那么不能咆哮的猫科动物，舌骨则完全骨化，只能发出“咕噜”声。

　　图源：央视新闻

　　而雪豹的舌骨骨化程度比老虎高

　　但又没有小猫那么高

　　介于二者之间

　　所以雪豹既不能咆哮

　　也不能发出“咕噜”声

　　它的叫声

　　更像是喘粗气的样子

　　感兴趣的话

　　大家可以搜雪豹的叫声听一听

　　有惊喜哦~

　　4

　　属于我的纪念日

　　雪豹的分布范围仅限于中亚12国里面，即以青藏高原为中心的地带。在过去，雪豹因为皮毛是上好的原料，所以遭到人们的大量捕杀，导致生存状态一度濒危，好在经过多年的保护工作，它们已经成功地从“濒危”下降到“易危”。

　　目前雪豹的生存状态还不乐观，它的栖息地被严重破坏，尤其是在中亚的一些国家里面，受农牧业、采矿业的影响，加上对偷猎盗猎的打击力度以及气候等因素，雪豹威胁因素仍较为严重。

　　图源：新华社红外相机拍摄到的雪豹

　　2013年10月22—23日，为期两天的全球雪豹保护论坛在吉尔吉斯斯坦落下了帷幕。决定将每年的10月23日设为国际雪豹日，同时把2015年确定为国际雪豹年。另外，在此次论坛期间，代表们还通过了《2013-2020年雪豹及其栖息地保护全球规划》和《雪豹保护比什凯克宣言》。

　　雪豹主要的栖息地在我国，我国雪豹的数量占总量的60%以上，我国针对野生雪豹的保护，主要有三大措施：一是保护栖息地及规划野生动物保护区，二是打击偷猎盗猎及非法贸易，三是加强动物保护意识及法律宣传。

　　图源：生态环境部 雪豹“自拍”

　　作为国家一级重点保护动物

　　“奶凶”的雪山之王

　　值得更多人的了解和关心

　　需要全人类共同保护

　　资料来源：科普中国、京动世界、科普时报、新华社、央视新闻、生态环境部、国家地理中文网

　　整理：董小娴

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）