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Modellierung der Morphologie von Arabidospis thaliana Daniel Skoraszewsky, Enrico Altmann.

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Präsentation zum Thema: "Modellierung der Morphologie von Arabidospis thaliana Daniel Skoraszewsky, Enrico Altmann."—  Präsentation transkript:

1 Modellierung der Morphologie von Arabidospis thaliana Daniel Skoraszewsky, Enrico Altmann

2 Überblick

3 Aufgabenstellung Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) in XL / GroIMP modellieren, dabei: –Wachstum (zeitliche Entwicklung) –Modell mit biometrischen Parametern –Verknüpfung genetischer Informationen –Modellierung von Arabidopsis-Mutanten (Mutation hat Auswirkungen auf Blüten und Längenwachstum der Stängel)

4 Vorgehen 1. Erstellung des Topologischen Modells (nach Mündermann) 2. Prototyping: Arabidopsis-Bältter 3. Prototyping: ABC-Netzwerk 4. Integration

5 Topologisches Modell Teil I

6 Mündermann - Modell Implementierung des Architektur- Modells (nach Mündermann) Berücksichtigung von biometrischen Parametern (Wachstumslängen, Wachstums- raten,...) dabei Benutzung der Boltzmann- Funktion

7 hilft dabei die Wachstumsraten natur- gerecht abzubilden

8 Prototyping: Blätter - Morphologie Teil II

9 Blätter - Modellierung Modellierung der Blätterform durch festgelegte Punktmenge (anhand des jeweiligen Blattes, dies wird mittels Parameter festgelegt)

10 Blätter - Modellierung Punkte werden mittels Splinefunktion verbunden

11 Blätter - Modellierung Einzeichnen der Blatt- achse Berücksichtigung der Krümmung des Blattes (anhand Blattgröße und dadurch bedingte Eigenlast des Blattes)

12 Blätter - Modellierung über Blattaußenkante und Mittelachse wird eine Haut gelegt (SKIN-Fläche = NURB-Fläche)

13 Blätter - Modellierung simultan für die andere Seite

14 Blätter - Modellierung

15 Prototyping: ABC - Netzwerk Teil III

16 Geninterpretation ABC – Blühgene bestimmen Phänotyp der Arabidopsis – Blüten Anderes Gen IL bestimmt Längenwachstum der Stängel(IL = internode length) Genom = [ (Allel A1, Allel A2), verwendetes (Allel B1, Allel B2), Modell-Genom (Allel C1, Allel C2), für (Allel IL1, Allel IL2) ] Arabidopsis

17 Geninterpretation, wobei für die Allele gilt: Alelle Ax, Bx, Cx: {0, 1, 2} mit x = {1,2}, weiterhin gilt: Alelle ILx: { 0, 1 } mit x = {1,2} Damit gelingt es, Rezessivität und Dominanz zu modellieren!!! rezessivdominantsuperdominant rezessiv dominant

18 Geninterpretation Wie wird das Gen nun durch seine Allele bestimmt ? a1a2 Wildtyp Verlust der Gen(aktivität) (Super)Dominanz des Gens * Gilt nur für ABC-Blühgene

19 Regulatives Netzwerk ( = Zur Modellierung von Genaktiväten) Bestehend aus: –Gendefinitionen/ Faktordefinitionen (Anfangskonzentration,Abbaurate,...) –Dynamische Prozess(e) (Aktivierung/ Repression von einzelnen Genen, Veränderung von Konzentrationswerten)

20 Dynamik im Regulativen Netzwerk Synthese: Zerfall: ! Änderung von c p zum Zeitpunkt t

21 Beispiel für ein Regulatives Netzwerk (ABC) Zur Modellierung des Phänotyps der Arabidopsis-Blüte(n) activate ( ) repress ( )

22 Beispiel für ein Regulatives Netzwerk (ABC) liefert folgende Ergebnisse: Anhand der Faktorkonzentrationen wird entschieden welche Blütenblätter gerade gebildet werden

23 Modellierung von Mutation Für Modellierung von Arabidopsis- Blüte(n) Mutationen gilt: Verlust des Gens = Faktorkonz. bleibt unverändert! Superdominaz des Gens = Gen- Überproduktion! (constitutive- Summanden)

24 Blüten - Mutationen Gen A superdominant Verlust von Gen A

25 Blüten -Mutationen Gen A superdominant Verlust von Gen A

26 Blüten -Mutationen Gen B superdominant Verlust von Gen B

27 Blüten -Mutationen Gen B superdominant Verlust von Gen B

28 Blüten -Mutationen Gen C superdominant Verlust von Gen C

29 Blüten -Mutationen Gen C superdominant Verlust von Gen C


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