Bedeutung und Stabilitätsanalyse von Gen-Umwelt-Interaktionen mit RGxEStat
Significance and Stability Analysis of Gene-Environment Interaction using RGxEStat
April 3, 2026
Autoren: Meng'en Qin, Zhe Li, Xiaohui Yang
cs.AI
Zusammenfassung
Genotyp-Umwelt-Interaktionen (GxE) beeinflussen die Leistung von Genotypen über verschiedene Umweltbedingungen hinweg und verringern die Vorhersagbarkeit von Phänotypen in Zielumgebungen. Eine vertiefte Analyse von GxE-Interaktionen ermöglicht die Identifizierung, wie genetische Vorteile oder Defekte unter spezifischen Umweltbedingungen exprimiert oder unterdrückt werden, was folglich die genetische Selektion unterstützt und die Züchtungspraxis verbessert. Dieses Papier stellt zwei Schlüsselmodelle für die GxE-Interaktionsforschung vor. Konkret beinhaltet dies eine Signifikanzanalyse basierend auf dem gemischten Effektmodell, um zu bestimmen, ob Gene oder GxE-Interaktionen einen signifikanten Einfluss auf phänotypische Merkmale haben, sowie eine Stabilitätsanalyse, welche die Wechselbeziehungen zwischen Genen und Umweltbedingungen sowie die relative Überlegenheit oder Unterlegenheit von Genotypen über verschiedene Umwelten hinweg weiter untersucht. Zusätzlich präsentiert dieses Papier RGxEStat, ein leichtgewichtiges interaktives Tool, das von den Autoren entwickelt wurde und die Konstruktion, Lösung und Visualisierung der oben genannten Modelle integriert. RGxEStat wurde entwickelt, um Züchtern und Agronomen die Notwendigkeit zu ersparen, komplexe SAS- oder R-Programmierung zu erlernen, und bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche für eine optimierte Analyse von Züchtungsdaten, wodurch Forschungszyklen erheblich beschleunigt werden. Codes und Datensätze sind verfügbar unter https://github.com/mason-ching/RGxEStat.
English
Genotype-by-Environment (GxE) interactions influence the performance of genotypes across diverse environments, reducing the predictability of phenotypes in target environments. In-depth analysis of GxE interactions facilitates the identification of how genetic advantages or defects are expressed or suppressed under specific environmental conditions, thereby enabling genetic selection and enhancing breeding practices. This paper introduces two key models for GxE interaction research. Specifically, it includes significance analysis based on the mixed effect model to determine whether genes or GxE interactions significantly affect phenotypic traits; stability analysis, which further investigates the interactive relationships between genes and environments, as well as the relative superiority or inferiority of genotypes across environments. Additionally, this paper presents RGxEStat, a lightweight interactive tool, which is developed by the authors and integrates the construction, solution, and visualization of the aforementioned models. Designed to eliminate the need for breeders and agronomists to learn complex SAS or R programming, RGxEStat provides a user-friendly interface for streamlined breeding data analysis, significantly accelerating research cycles. Codes and datasets are available at https://github.com/mason-ching/RGxEStat.