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Análise de imagens 3D de raízes de plantas visando associações genótipo-fenótipo

Processo: 11/03110-6
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 01 de agosto de 2011
Vigência (Término): 31 de julho de 2012
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Metodologia e Técnicas da Computação
Pesquisador responsável:Alexandre Xavier Falcão
Beneficiário:Alexandre Xavier Falcão
Anfitrião: Leon Vincent Kochian
Instituição-sede: Instituto de Computação (IC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa : Cornell University, Estados Unidos  
Assunto(s):Melhoramento genético vegetal   Fenótipo   Genótipo   Reconhecimento de padrões   Imagem tridimensional

Resumo

A aparência morfológica da raiz de uma planta (fenótipo) carrega informações sobre sua capacidade de resistência a solos ácidos e absorção de nutrientes, como água e fósforo, em condições escassas, propriedades estas que estão relacionadas a certos genes (genótipo). A descoberta dos genes-candidatos pela análise do fenótipo possibilita o aperfeiçoamento genético das plantas por seleção artificial e construção de organismos transgênicos. Neste sentido, sistemas de aquisição de imagens de raízes de plantas e a análise de características de forma dessas raízes em diferentes genótipos têm sido investigados. Este projeto visa, portanto, a caracterização morfológica de raízes de plantas em imagens 3D, com ênfase em variedades de arroz, e a seleção de características de forma mais promissoras ao estudo de associações genótipo-fenótipo. O trabalho será desenvolvido em cooperação com o Prof. Leon Kochian (Center for Agriculture and Health & Department of Plant Biology, Cornell University) e seus associados (biólogos, estatísticos, cientistas da computação, geneticistas, etc.). O grupo vem trabalhando em um sistema para aquisição, reconstrução e análise de imagens 3D de raízes de plantas, com vistas ao estudo e aperfeiçoamento de culturas populares na alimentação mundial, como arroz, milho, soja, e trigo. Neste projeto serão investigadas técnicas de esqueletonização 3D em múltiplas escalas aplicadas a raízes de plantas, métodos de extração de características de forma desses esqueletos, e algoritmos de seleção de características usando técnicas de otimização e reconhecimento de padrões. O projeto prevê uma cooperação de longo prazo, que pode trazer muitos benefícios para a ciência e a sociedade, sendo esta primeira fase da pesquisa realizada no laboratório do Prof. Leon Kochian, no período de 1 de agosto de 2011 a 31 de julho de2012. (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
CROWELL, SAMUEL; KORNILIEV, PAVEL; FALCAO, ALEXANDRE; ISMAIL, ABDELBAGI; GREGORIO, GLENN; MEZEY, JASON; MCCOUCH, SUSAN. Genome-wide association and high-resolution phenotyping link Oryza sativa panicle traits to numerous trait-specific QTL clusters. NATURE COMMUNICATIONS, v. 7, FEB 2016. Citações Web of Science: 49.
CROWELL, SAMUEL; FALCAO, ALEXANDRE X.; SHAH, ANKUR; WILSON, ZACHARY; GREENBERG, ANTHONY J.; MCCOUCH, SUSAN R. High-Resolution Inflorescence Phenotyping Using a Novel Image-Analysis Pipeline, PANorama. Plant Physiology, v. 165, n. 2, p. 479-495, JUN 2014. Citações Web of Science: 22.

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