علم الفينوميات

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يدرس علم الفينوميات الأنماط الظاهرية باستخدام أساليب التنميط الظاهري لتوصيف الكائن الحي بمجموعة من الصفات [ 1 ] [ 2 ] التي تتغير بمرور الوقت، نتيجةً للنمو والشيخوخة أو من خلال التحول، كما هو الحال عند تحول اليرقة إلى فراشة. يُعد علم الفينوميات مجالًا بحثيًا متعدد التخصصات يشمل علم الأحياء ، وعلوم البيانات ، والهندسة ، وغيرها من المجالات. يهتم علم الفينوميات بقياس النمط الظاهري، حيث يُعرَّف النمط الظاهري بأنه مجموعة من الصفات (الصفات الفيزيائية والكيميائية الحيوية) التي يمكن أن ينتجها كائن حي معين خلال مراحل نموه واستجابةً للطفرات الجينية والتأثيرات البيئية.

يتغير النمط الظاهري للكائن الحي بمرور الوقت. وتُمكّن العلاقة بين النمط الظاهري والنمط الجيني الباحثين من فهم ودراسة تعدد التأثيرات الجينية . [ 3 ] تُستخدم مفاهيم علم الأنماط الظاهرية في علم الجينوم الوظيفي ، والبحوث الصيدلانية ، والهندسة الأيضية ، والبحوث الزراعية ، وبشكل متزايد في علم الوراثة العرقي . [ 4 ]

تتضمن التحديات التقنية تحسين القدرة على قياس الأنماط الظاهرية، نوعياً وكمياً. [ 3 ]

التطبيقات

علوم النبات

في علوم النبات، تُجرى أبحاث الفينوميات في كلٍ من البيئات الحقلية والبيئات المُتحكَّم بها. تشمل الفينوميات الحقلية قياس الأنماط الظاهرية التي تظهر في كلٍ من الظروف المزروعة والطبيعية، بينما تتضمن أبحاث الفينوميات في البيئات المُتحكَّم بها استخدام البيوت الزجاجية وغرف النمو وغيرها من الأنظمة التي يُمكن من خلالها التحكم في ظروف النمو. يُعدّ الماسح الضوئي الحقلي التابع لجامعة أريزونا [ 5 ] في ماريكوبا، أريزونا، منصةً طُوِّرت لقياس الأنماط الظاهرية الحقلية. تشمل أنظمة البيئات المُتحكَّم بها جهاز Enviratron [ 6 ] في جامعة ولاية أيوا ، وجهاز PhenoSphere [ 7 ] في معهد لايبنيز لعلم الوراثة النباتية وأبحاث المحاصيل، ومنصات في مركز دونالد دانفورث لعلوم النبات ، وجامعة نبراسكا-لينكولن ، وغيرها.

المعايير والأساليب والأدوات والأجهزة

يتوفر معيار الحد الأدنى من المعلومات حول تجربة النمط الظاهري للنبات (MIAPPE) [ 8 ] ويستخدمه العديد من الباحثين الذين يجمعون وينظمون بيانات علم النمط الظاهري للنباتات. توجد مجموعة متنوعة من أساليب رؤية الحاسوب لتحليل بيانات التصوير ثنائية وثلاثية الأبعاد للنباتات. هذه الأساليب متاحة للمجتمع العلمي في تطبيقات مختلفة، بدءًا من منصات إلكترونية جاهزة للاستخدام على السحابة مثل DIRT [ 9 ] وPlantIt [ 10 ] ، وصولًا إلى أطر برمجة لمطوري البرامج مثل PlantCV [ 11 ] . تركز العديد من المجموعات البحثية على تطوير أنظمة باستخدام واجهة برمجة تطبيقات التكاثر (Breeding API)، وهي مواصفات قياسية لواجهة برمجة تطبيقات خدمة الويب RESTful لنقل بيانات تكاثر النباتات.

قام المرفق الأسترالي لعلم الظواهر النباتية (APPF)، وهو مبادرة من الحكومة الأسترالية، بتطوير عدد من الأدوات الجديدة لإجراء قياسات شاملة وسريعة للأنماط الظاهرية في كل من المختبر والحقل. [ 12 ]

تنسيق البحوث والمجتمعات

تُعدّ الشبكة الدولية لتصنيف الأنماط الظاهرية للنباتات (IPPN) [ 13 ] منظمة تسعى إلى تمكين تبادل المعرفة والمعلومات والخبرات بين مختلف التخصصات المعنية بعلم الأنماط الظاهرية للنباتات، وذلك من خلال توفير شبكة تربط الأعضاء ومشغلي المنصات والمستخدمين ومجموعات البحث والمطورين وصناع السياسات. وتشمل الشركاء الإقليميين الشبكة الأوروبية لتصنيف الأنماط الظاهرية للنباتات (EPPN) وشبكة أمريكا الشمالية لتصنيف الأنماط الظاهرية للنباتات (NAPPN) [ 14 ] ، وغيرها.

تُمكّن البنية التحتية البحثية الأوروبية لتصنيف النباتات، EMPHASIS، [ 15 ] الباحثين من استخدام المرافق والخدمات والموارد لتصنيف النباتات على مستويات متعددة في جميع أنحاء أوروبا. وتهدف EMPHASIS إلى تعزيز الأمن الغذائي والأعمال الزراعية في ظل تغير المناخ، وذلك من خلال تمكين العلماء من فهم أداء النباتات بشكل أفضل وترجمة هذه المعرفة إلى تطبيقات عملية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بيلدر، آر إم؛ ساب، إف دبليو؛ كانون، تي دي؛ لندن، إي دي؛ جينتش، جيه دي؛ باركر، دي إس؛ بولدراك، آر إيه؛ إيفانز، سي؛ فرايمر، إن بي (2009). "علم الظواهر: الدراسة المنهجية للأنماط الظاهرية على نطاق الجينوم" . علم الأعصاب . 164 (1): 30-42 . doi : 10.1016/j.neuroscience.2009.01.027 . PMC 2760679. PMID 19344640 .  
  2. ↑ هول، ديفيد؛ جوفينداراجو، ديداهالي ر.؛ أومولت، ستيج (2010). "علم الفينوميات: التحدي التالي". مجلة نيتشر ريفيوز جينيتكس . 11 (12): 855-866 . doi : 10.1038/nrg2897 . PMID 21085204 . 
  3. هول ، ديفيد؛ جوفينداراجو، ديداهالي ر.؛ أومولت، ستيج (2010). "علم الفينوميات: التحدي التالي". مجلة نيتشر ريفيوز جينيتكس . 11 (12): 855-866 . doi : 10.1038/nrg2897 . PMID 21085204. S2CID 14752610 .  
  4. ^ أوليري، ماساتشوستس. بلوخ، جي. فلين، جي جي؛ جودين، تي جيه؛ جيالومباردو، أ؛ جيانيني، NP؛ غولدبرغ، إس إل؛ كراتز، بي بي؛ لوه، Z.-X.؛ منغ، J.؛ ني، العاشر. نوفاشيك، MJ. بيريني، FA؛ راندال، Z .؛ روجير، غيغاواط. سارجيس، إي جيه؛ سيلكوكس، طن متري؛ سيمونز، ملحوظة؛ سبولدينج، م. فيلازكو، بيإم؛ ويكسلر، م. ويبل، جي آر؛ سيرانيلو، آل (2013). “سلف الثدييات المشيمية وإشعاع المشيمة بعد K-Pg”. علوم . 332 (6120): 662– 667. بيب كود : 2013Sci...339..662O . doi : 10.1126/ science.1229237 . hdl : 11336/7302 . PMID 23393258. S2CID 206544776 .  
  5. ↑ نظام TerraRef Gantry التابع لجامعة أريزونا في حقول مركز ماريكوبا للأبحاث
  6. ↑ باو، يين؛ زاريكور، سكوت؛ شاه، ديلان؛ تويل، تايلور؛ كامبل، داروين أ.؛ تشابمان، أنتوني ف. إي.؛ إمبرتي، ديفيد؛ كيكهافر، دانيال؛ إمبرتي، هنري؛ لوبيرشتيدت، توماس؛ يين، يانهاي؛ نيتلتون، دان ؛ لورانس-ديل، كارولين ج .؛ ويذام، ستيفن أ.؛ تانغ، لي؛ هاول، ستيفن هـ. (23 أكتوبر 2019). "تقييم أداء النبات في جهاز إنفيراترون" . طرق النبات . 15 (1): 117. Bibcode : 2019PlMet..15..117B . doi : 10.1186/s13007-019-0504-y . PMC 6806530. PMID 31660060 .  
  7. ↑ "IPK PhenoSphere" .
  8. ^ بابوتسوغلو، إيفانجيليا أ. فاريا، دانيال؛ أرند، دانيال. أرنو، إليزابيث. أثاناسياديس، يوانيس ن.؛ تشافيز، إينيس؛ كوبينز، فريدريك. الذرة، غيوم. كوستا، برونو V؛ Ćwiek-Kupczyńska، حنا؛ دروسبيك، بيرت؛ فينكرز، ريتشارد. جرودن، كريستينا. يونكر، أستريد؛ الملك، غراهام J.؛ كرايفسكي، باوي؛ لانج ماتياس. لابورت، ماري أنجيليك؛ ميتشوتي، سيليا؛ أوبرمان، ماركوس. أوستلر، ريتشارد. بورتر، هندريك؛ راميريز جونزاليس، ريكاردو؛ رامساك، شيفا؛ ريف، يوخن C .؛ روكا سيرا، فيليب؛ سانسوني، سوزانا أسونتا؛ شولز، أوفه؛ تاردو، فرانسوا؛ أواوي، كريستوبال؛ أوساديل، بيورن؛ فيسر، ريتشارد جي إف؛ فايس، ستيفان؛ كيرسي، بول جيه؛ ميغيل، سيليا إم؛ آدم-بلوندون، آن-فرانسواز؛ بوميه، سيريل (2020). " تمكين إعادة استخدام مجموعات بيانات الفينوميات النباتية باستخدام MIAPPE 1.1" . مجلة نيو فايتولوجيست . 227 (1): 260-273 . Bibcode : 2020NewPh.227..260P . doi : 10.1111/nph.16544 . PMC 7317793. PMID 32171029 .  
  9. ↑ داس، أبهيرام؛ شنايدر، هانا؛ بوريدج، جيمس؛ أسكانيو مارتينيز، آنا كارين؛ فويتشوفسكي، توبياس؛ توب، كريستوفر ن.؛ لينش، جوناثان بول؛ ويتز، جوشوا؛ بوكش، ألكسندر (2015). "التصوير الرقمي لصفات الجذور (DIRT): منصة حوسبة وتعاون عالية الإنتاجية لعلم ظاهرات الجذور الميداني" . طرق النبات . 11 (1): 51 وما بعدها. Bibcode : 2015PlMet..11...51D . doi : 10.1186/s13007-015-0093-3 . PMC 4630929 . 
  10. ↑ PlantIt: أتمتة مجانية لتصنيف النباتات باستخدام الصور في السحابة
  11. ↑ PlantCV
  12. ↑ "شبكة علم الظواهر النباتية الأسترالية (APPN)" . الاتحاد الأسترالي للوصول . تم الاسترجاع في 24-02-2026 .
  13. ↑ شبكة IPPN الدولية لتصنيف الأنماط الظاهرية للنباتات
  14. ↑ شبكة تصنيف الأنماط الظاهرية للنباتات في أمريكا الشمالية (NAPPN)
  15. ↑ التأكيد

للمزيد من القراءة

  • شيلينغ، سي إتش؛ إدواردز، جيه إس؛ بالسون، بي أو (1999). "نحو علم الفينوميات الأيضية: تحليل البيانات الجينومية باستخدام موازنات التدفق". التقدم في التكنولوجيا الحيوية . 15 (3): 288-295 . doi : 10.1021/bp9900357 . PMID 10356245. S2CID 9677662 .  
  • جيرلاي، ر. (2002). "علم الظواهر: خيال أم مستقبل؟". اتجاهات في علم الأعصاب . 25 (10): 506-509 . doi : 10.1016/S0166-2236(02) 02250-6 . PMID 12220878. S2CID 23587977 .