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《南京林业大学》 2011年
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遗传连锁群中分子标记排序研究

董程玲  
【摘要】:遗传连锁图谱是遗传育种学研究中一个很重要的领域,连锁图谱构建工作包括:两点连锁分析、多位点连锁分析、连锁群划分、多位点排序等。遗传连锁图谱构建的关键问题是要确定标记位点在染色体上的位置及其线性排列方式,这就涉及到多位点排序问题。对于少量标记位点,穷尽法是可行的,然而对于连锁群中有中等个数的标记位点而言,它所有可能的排序是非常巨大的。多位点排序属于著名的寻找最优解的NP问题或者称之为是TSP问题。许多求解的方法要么是在得到最优解的精确度上不高,要么是需要耗费大量的计算机资源。本文基于隐马尔可夫模型(HMM)的多位点连锁分析方法,通过计算机模拟验证了极大似然值作为目标函数在多位点排序中的有效性,并总结了不同计算环境下所需的计算时间。对于含有较多标记位点的连锁群,提出了多位点模拟退火并行算法和多位点启发式搜索并行算法,并用C+MPI的方式编程实现。以F2代为作图群体,通过大量的计算机模拟证实两种并行算法快速有效,比著名的作图软件Mapmaker有更高的精确度。本文结果有助于构建林木高密度遗传连锁图谱。
【关键词】:遗传连锁图谱 模拟退火算法 启发式搜索算法 隐马尔可夫模型(HMM) 消息传递接口(MPI)
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP18
【目录】:
  • 致谢3-4
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-8
  • 第一章 绪论8-13
  • 1.1 课题研究背景8-10
  • 1.1.1 生物信息学8
  • 1.1.2 遗传连锁图谱8-10
  • 1.2 遗传连锁图谱研究现状10
  • 1.3 课题研究的意义10-11
  • 1.4 本文主要研究内容及组织方式11-13
  • 第二章 理论知识13-20
  • 2.1 遗传连锁图谱构建的理论知识13-18
  • 2.1.1 重组率和LOD值13-14
  • 2.1.2 EM算法14-15
  • 2.1.3 F_2代群体的重组率15-17
  • 2.1.4 分子标记排序的目标函数17-18
  • 2.2 集群和MPI18-19
  • 2.2.1 集群技术18
  • 2.2.2 MPI18-19
  • 2.3 本章小结19-20
  • 第三章 标记位点全排列排序20-27
  • 3.1 基于HMM的多位点连锁分析20-22
  • 3.2 全排列排序22
  • 3.3 实验分析22-26
  • 3.3.1 实验一23-25
  • 3.3.2 实验二25-26
  • 3.3.3 实验小结26
  • 3.4 本章小结26-27
  • 第四章 多位点模拟退火并行算法27-38
  • 4.1 模拟退火算法27-29
  • 4.1.1 物理退火过程27
  • 4.1.2 Metropolis准则27
  • 4.1.3 模拟退火算法模型27-28
  • 4.1.4 模拟退火算法的要素28-29
  • 4.2 多位点模拟退火算法29-30
  • 4.3 多位点模拟退火并行算法30-31
  • 4.4 实验分析31-37
  • 4.5 本章小结37-38
  • 第五章 多位点启发式搜索并行算法38-45
  • 5.1 启发式搜索算法38
  • 5.2 多位点启发式搜索算法38-40
  • 5.3 多位点启发式搜索并行算法40-42
  • 5.4 实验分析42-44
  • 5.5 本章小结44-45
  • 第六章 总结与展望45-46
  • 6.1 总结45
  • 6.2 展望45-46
  • 发表论文与参与项目46-47
  • 参考文献47-51
  • 详细摘要51-53
  • ABSTRACT53-54

【参考文献】
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