基于邻域系统和粗糙集的植物胁迫基因选择

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1、硕士学位论文基于邻域系统和粗糙集的植物胁迫基因选择GeneSelectionaboutPlantStressI；沁sponseBasedonNeighborhoodSystemandRoughSetTheory学号：21109182完成日期：2014．05．06大连理工大学DaliaIlUniVersityofTec王H10109y大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含

2、其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：基王堡垫丕统塑塑糙篡的擅堑丛垫基固垫搔作者签名：———j鲢篷}——一日期：笪年—L月—L日大连理工大学硕士学位论文摘要植物在生长过程中，常常遭受到各类逆境和病虫害等胁迫的影响，寻找与胁迫响应相关的关键基因，研究植物对胁迫响应的机制，对农业、林业、环保等多方面都具有重要意义。获取基因表达数据的相关技术的发展，在为这类研究提供可能性的同时也为数据处理和分析工作带来了新挑战。基因

3、表达数据具有“高维”、“小样本”和“高冗余”等特点，如何建立数据处理能力较强的粗糙集模型，并设计相应的基因选择方法，是生物信息学和粗糙集应用研究领域的研究热点。为了提高基于邻域的粗糙集模型对基因表达数据的处理能力，讨论了两种能够直接处理数值型数据的邻域构建方式——占邻域和相交邻域，提出了一种基于正域和基因排序的关键基因选择算法。通过设计对比实验，分析两种邻域构建方式以及基于元素和基本集合两种近似集定义形式的性能。在4个植物胁迫相关数据集上的实验结果表明，提出的算法能够选择出与胁迫关系紧密的关键基因。同时，对比实验结果说明基于基本集合的近似

4、方式更优，而两种邻域构建方式均有各自适合的数据集，但相交邻域定义更灵活。为了进一步说明相交邻域定义的优势，解决邻域阈值优化问题，考虑到基因选择应用中需综合考虑多个评价指标，引入多目标优化方法，提出了一种结合阈值优化的关键基因选择算法，在为相交邻域优化阈值的同时选择关键基因子集。实验结果证实了所提算法一定程度上能够提高所选基因子集的分类准确率或减少基因个数，同时说明了相交邻域中为不同的基因设定不同的阈值的做法增强了其对数据的适应性。由于仅依赖基因表达数据的基因选择方法在结果可解释性方面存在一定的局限性，引入基因本体知识，并创新性的运用邻域系

5、统理论构建能够同时展现两类数据信息的知识表示模型，并以构建的邻域系统为基础，提出了基于邻域系统的粗糙集模型的基因选择新框架和新方法。在2个拟南芥胁迫相关数据集上的实验结果表明，所提方法能够选择出分类准确率较高且生物学解释性较强的关键基因集合。关键词：邻域系统；粗糙集；植物胁迫；基因选择基于邻域系统和粗糙集的植物胁迫基因选择GeneSelection￡lboutP1aIltStressResponseBasedonNeighborhoodSystemaJldRou曲SetTheo珂AbstractIIlplantgrowtll，plaIlt

6、isoRensdbjectedtoV撕ouss仃esses，suchasadversities，plaIltdiseaSesa11dinsectpests．Toseekt11eimportantgenesa11dstudy也emechanismofplants扛essresponse，aremeaningmlina鲥culture，fores仃y，enVirorⅡnentalprotectionandsoon．ThedeVelopmentofgeneexpressiondataacquisitiontechnologyproVidest1

7、1epossibilityforsuchresearch，whilebringsanewchallengefordataprocessingandaIlalysis．AsgeneexpressiondatahaShi曲dimension，smallsamplea11dhi曲redundancy，howtobuildarou曲setmodelwithwellc印abilityofdataprocessingaIlddesignthegeneselectionmemodarehotresearchtopicsinbioinfo珊aticsaI

8、ld印plicationofrou曲set．InordertoimproVetlledataprocessingcapabilityofrou曲setmodedbasedonnei曲borho