本报讯 （铁铮）树木的叶子形状为什么如此丰富多彩？胡杨为什么具有在自然选择压力下顽强生长的“惊人力量”？北京林业大学计算生物学中心研究团队运用数量遗传学理论，对这些问题给出了科学的答案。其有关成果日前以5篇论文的形式在线发表在国际著名植物学期刊《The Plant Journal》、生物信息学刊物《Briefings in Bioinformatics》上。

    数量性状研究是农林科学、生物学与医学研究最重要的高端目标，是最具挑战性的研究难题。大规模育种手段推动了数量性状的遗传改良，但性状改良所经历的生物学机理问题未能得到根本解决。

    北京林业大学计算生物学中心的研究人员运用数量性状形成与发育的基本原理，在国际上率先提出了数量性状功能作图理论。该理论用数学模型，研究性状形成基本元素的构成与相互关系的结构、动态与发生。这一理论正在向新兴交叉学科方向发展。该中心近期发表的这些论文即是功能作图理论的具体应用、完善与推广。

    胡杨在干旱、瘠薄的土壤上顽强地生长，以“惊人力量”战胜各种逆境。该团队利用功能作图理论，设计了一个庞大的实验，揭示胡杨从种子萌发到幼芽形成这一关键阶段的遗传调控机理，试图发现胡杨耐盐碱的重要基因与代谢网络，进一步探明胡杨在自然选择压力下的那种“惊人力量”起源与重塑。发表在《The Plant Journal》上的论文，报道了该中心完成的胡杨功能作图研究成果，为解析胡杨抗逆特性提供了生物学解释。

    面对自然选择压力，树木“聪明”地选择对己有利的策略，以增强并维护在环境中的生存力与抵抗力。该团队积极构建树木个体发育的博弈论，与功能作图理论相结合，探讨树木主干高生长与直径生长的竞争与合作关系，首次利用有关微分方程分析并预测树形与环境之间的关系。

    研究团队在揭示树木叶形多样性起源上取得了可喜进展。叶片决定树木生长的快慢。不仅在不同树木间存在变异，而且在同一树木不同发育阶段之间、同一树木不同着生位置之间也存在变异。长期以来，叶形量化一直是生物学研究难题。研究人员在功能作图基础上，利用几何形态方法捕获叶形变异的细微差异，精确测定叶形变异，以及与其他性状之间的关系。

    许多树木具有复杂的羽状叶、锯齿叶与褶皱叶。对于这种叶片形态的量化处理难度很高。该团队把这种复杂形态的叶片分解成众多标志点，并将其定位在笛卡尔坐标系内, 借助相关分析技术提取、标准化叶片变异信息。利用功能作图的原理，对这些赋值的坐标点进行高维统计分析。研究中还创立了生物形态分析的高维统计模型，为研究其他生物各种复杂形态提供了重要分析工具。

    研究人员提出了全基因关联分析的多因子模型与算法，为系统研究数量性状多基因控制机制、基因与环境交互作用，提供了重要分析工具。