EnvRtype: программное обеспечение для интеграции энвиромики и количественной геномики в сельском хозяйстве

Энвиротипирование — важный метод выявления негенетических факторов, связанных с фенотипической адаптацией живых организмов. В настоящей работе представлен пакет EnvRtype для R — новый инструментарий, предназначенный для интеграции крупномасштабных данных энвиротипирования (энвиромики) в количественную геномику. Для создания удобного конвейера энвиротипирования пакет предоставляет: (1) инструменты дистанционного зондирования для сбора данных (функции get_weather и extract_GIS) и обработки эколого-физиологических переменных (функция processWTH) на основе исходных данных об окружающей среде для отдельных местоположений или глобального охвата; (2) характеристику среды путем типирования условий и составления профилей дескрипторов качества среды (функция env_typing), а также получение экологических ковариат в качестве количественных дескрипторов для прогнозирования (функция W_matrix); (3) выявление сходства условий среды, которое можно использовать в качестве ядра на основе энвиромики (функция env_typing) при полногеномном прогнозировании (GP) для учета эколого-физиологических закономерностей в геномной наилучшей линейной несмещенной оценке (GBLUP) и моделирования эффектов норм реакции (функции get_kernel и kernel_model). Особое внимание уделено использованию данных литературы для точной настройки параметров энвиротипирования применительно к каждому виду растений и целевым условиям выращивания. Показано, что энвиротипирование для целей прогнозирования позволяет собирать исходные данные и обрабатывать их с учетом эколого-физиологических закономерностей. Также приведены примеры создания глобальных сетей энвиротипирования и интеграции моделирования норм реакции в GP. Сделан вывод, что EnvRtype представляет собой экономичный конвейер энвиротипирования, обеспечивающий получение высококачественных данных об окружающей среде для широкого спектра геномных исследований, особенно для повышения точности GP в ранее не испытанных условиях выращивания.