当前位置：文档之家 › R 在植物生态生理学中的应用

R 在植物生态生理学中的应用

  • 格式：doc
  • 大小：54.00 KB
  • 文档页数：9

R 在植物生态生理学中的应用--从数据管理到图表制作zwdbordeaux/bbs/read.php?tid=12277&fpage=&toread=&page=1准备写个小的总结，为了督促自己，同时为了不断改进，决定边写边贴在这里，最后统稿一下完事。

-------------------------------开始用R是在2006年初，当时刚刚开始博士论文，因为课题涉及数学模型，导师推荐了R. 其实导师以前都是用S-Plus的，后来发现学生们学会了S-plus之后却买不起软件，所以便开始应用免费版的R了。

我适逢其会，开始了R的学习和应用。

现在博士即将毕业，对R的应用稍有心得，同时也深切感到这个软件的巨大潜力，实在是科研中的得力助手。

但目前这个软件在植物生态生理学上的应用还有待相关学者的关注。

写此小文以总结备忘自己的一些经验，同时希望能够吸引更多的研究者运用这个软件。

面对一个新的软件，初用者往往感到无从下手，读了很多说明，结果针对性太差，与真正应用到自己的数据管理，图表制作以及文章发表中距离较大。

本文将以零起点用户为对象，运用一个实际例子，解释从数据管理到图表制作的过程，且保证这些得到的图表可以达到用来发表的标准。

同时介绍R比其他统计软件SPSS和做图软件Sigmaplot的优缺点。

下面将从几个方面逐步介绍：1）R和Tinn-R的安装2) 包的下载和安装3）数据的管理（计算）及输入输出4）统计分析（方差分析，多重比较，相关性分析）及结果输出5）图的制作（折线图（点，线，误差），柱状图，回归线添加，方程添加，多图组合）6）非线性拟和，参数估计？7）相关参考资料1）R 和Tinn-R 的安装本文仅将R和Tinn-R 的应用和安装局限于windows操作系统下，其它操作系统可参考相关文献。

R的安装程序可以到/bin/windows/base/下载，目前（2008年10月14日）最新的版本为R-2.7.2-win32.exe, 下载后跟随安装向导，非常容易便可以安装。

Tinn-R是R的一个辅助软件，可以不用，但是建议应用。

它可到/Tinn-R/下载。

之后的安装也很简单。

安装完R和Tinn-R之后需要进行一点小的设置：打开R, 之后Edit (窗口上部工具条)--Gui Preference--Rgui Configuration Editor--Single or multiple windows(选中SDI)--Pager style (选中single window)--Save。

这样R的设置就完成了。

打开Tinn-R, 在顶部窗口R下拉菜单中找到Hotkeys of R, 自定义一些热键.首先在Assigned hotkes 中clear all然后Get hotkey method中定义你想要得键组合：比如Ctrl+Key:ATinn-R functional hotkeys中定义这个键组合要实现的功能：比如send: line然后add注意底部option中选择active这个时候你可以尝试运用R了！在Tinn-R 中file-New, 在新建的文件中输入：mean(c(4,5,6))光标放在刚刚输入的那一行，然后Ctrol+A,这个简单的命令便自动输入到R中并且得到结果5。

２）Ｒ包的下载安装(install)，加载(load)及更新（update）R的一个特点和优点便是它包括很多程序包（Package），这些包内包含各种数据和方程用来处理各种特殊的数据。

在R安装的同时一些基本的包已经自己安装并且加载到工作环境中了，但是针对一些特殊的问题，我们难免需要寻求有针对性地程序包。

为了获得这些程序包的内容，可以检索：http://pbil.univ-lyon1.fr/library/stats/html/00Index.html比如要下载安装plotrix 这个包，到packages—install packages—select CRAN mirror (比如Australia)—packages (选择plotrix)。

这样这个包便下载下来了。

如果想用这个包，需要到packages—load packages—plotrix 或者简单的输入library (plotrix)。

更新和加载方法一样。

3）数据的管理（计算）及输入输出数据的管理及输入输出将主要结合R与Excel的互动，以一个虚拟研究为例，说明从数据录入，变量管理，从Excel到R的读入，以及从R到Excel的输出。

同时介绍各种统计量的计算，如均值，标准差，变异系数等。

为简单起见，从MASS中找到了一个卷心菜的数据，这个例子JH Maindonald 的《Using R for data analysis and graphics 》中也用到过。

这里将会更加详细的展开。

首先介绍一下这个“试验”：为了测定卷心菜品种和播种日期对其产量和品质（维C含量）的影响，试验采用了2个品种，在3个不同时间进行播种，之后测量了卷心菜的重量和VC的含量，每个组合10次重复。

因为不同的播种时期涵盖了不同气候条件的影响，因此可以勉强算是一个植物生态生理学的例子吧。

当这个实验出来之后，想要回答的几个问题：1）测定两个品种的产量和品质是否有所差别，若有哪个更好；2）播种日期对产量和品质是否有影响；3）播种日期若有影响，是否具有品种依赖性，也就说是否存在与品种之间的交互作用。

我深信100句解释不如一个例子的道理，所以才选择了这个非常容易便可以得到的数据，可以直接如下获得：help(cabbages)＃察看这个数据。

注意在Ｒ中，井号后面的东西均为自己的备忘和解释，并不会运行。

data(cabbages)＃上载数据cabbages＃看数据里面的具体内容＃将数据写入到一个ｅｘｃｅｌ文件。

在预定的文件夹中建立一个ｅｘｃｅｌ文件，cabbages．xls#运用下面命令将数据写道粘贴板上write.table(cabbages, "clipboard",sep="\t")＃在ｃａｂ．ｘｌｓ中粘贴，同时把最上面一行向后移动一格，然后把第一列删掉，因为那时自动生成的行名当然还有其他的写入方法，但是上面介绍的这种非常方便，当数据不是很大的时候可以应用。

请注意，上面的操作指示为了说明如何把数据从Ｒ输入到ＥＸＣＥＬ中，通常情况下，我们在做实验的时候已经把数据保存在ＥＸＣＥＬ中了，那么那个时候要做的事情便是从Excel中读入数据# 将excel.xls格式的文件另存为 .csv 格式（文件，另存为，下拉菜单中找逗号分隔符．ｃｓｖ）#读入.csv格式的文件cab<-read.csv(file.choose())＃这里给读入的数据命名为“ｃａｂ”直接写你想用的名字就可以＃这个命令输入之后，会出现一个文件选择框，把你想选的文件点中就可。

当然也可以直接指明路线，如果文件ｃａｂｂａｇｅｓ放在ｅ盘ｄａｔａ文件夹中，那么可以如下输入：cab<-read.csv(“E\\data\\cabbages.csv”)或者将双斜线＼＼换成单的反斜线／。

请注意，Ｒ中区分大小写，还有上面命令中的引号，双斜线或单反斜线，以及文件的后缀．ｃｓｖ都不能有丝毫差错，不然就会出现错误。

#察看其中的变量和数据结构str(cab)# 可见卷心菜的品种，有两个c39, 和c52#播种的时间，三个，d16,d20,d21#ｈｅａｄｗｔ卷心菜重量#VＣ卷心菜维他命C的含量数据读入之后，便可以开始针对前面提出的科学问题开始选择必要的分析方法了，这里很明显需要进行方差分析。

4)方差分析：方差分析有两个方程aov() 和manova(), 前者适用于单变量数据，后者适用于多变量数据。

在本例中观测的指标有两个，即重量和vc含量。

因此可以应用manova(), 但此处也给出aov的应用说明。

datam<-cbind(HW=cab$HeadWt,VC=cab$VitC)Cul<-as.factor(cab$Clut)Date<-as.factor(cab$Date)Datam<-cbind(cab$Headwt,cab$)aov.1<-aov(cab$HeadWt~Cul*Date)summary(aov.1)在做方差分析的时候首先确定作用因子，将他们的属性定义为factor, 然后定义作用因子之间的相互关系，a+b表示两个因子单独效应，a*b包括了单独效应和互作效应。

从上面的结果我们可以看到，品种和播种日期对重量具有显著影响，且二者有显著互作效应。

运用下面的方法可以一次得出两个以上变量的方差分析结果aov.2<-manova(datam~Cul*Date)summary.aov(aov.2)由结果可见，品种和播种日期对VC含量也有显著影响但是二者之间没有互作效应。

5）多重比较当我们发现某个影响因子对研究指标具有显著影响之后，随之而来的问题便是这种影响是怎样的趋势，那个品种和播种日期组合下的重量最高，那个品种的VC含量更高? 为了回答这些问题，便需要多重比较了。

在这里不求过多纠缠多重比较背后的统计学原理，而是仅给出他们常用的方法。

在做多重比较之前，首先看一下整体的结果，这里我给数据添加了一个分类组，就是把品种和播种日期组合在一起。

然后对数据作boxplot, 看它们中值，和变化范围。

cab$comtreat<-as.factor(paste(cab$Cult,cab$Date,sep=""))par(mfrow=c(2,1),mai=c(0,0,0,0),omi=c(0.6,0.6,0.1,0.1))plot(cab$comtreat,cab$HeadWt,xaxt="n")legend("topright","A",bty="n")plot(cab$comtreat,cab$VitC)legend("topright","B",bty="n")mtext("品种和播种日期",side=1,adj=0.5,outer=TRUE,line=2)mtext("重量(kg)",side=2,at=0.75,adj=0.5,outer=TRUE,line=2)mtext("维他命含量(g/kg)",side=2,at=0.25,adj=0.5,outer=TRUE,line=2)# 看一下重量和VC含量之间的相关性plot(cab$HeadWt,cab$VitC)lm1<-lm(VitC~HeadWt,data=cab)summary(lm1)abline(lm1)Tukey多重比较虽然R自己有一个Tukey多重比较的方程，但是我发现agricolae这个包中的HSD.test方程非常好用。

合集下载

《植物生理学》PPT课件

《植物生理学》PPT课件


五、学习植物生理学的意义
为国民经济建设服务 六、学习植物生理学的要求和方法－怎么学？
兴趣是最好的老师 1、相关的基础课程：
植物学、化学（有机无机、分析）生物化学、细胞生物学。
2.注重理解基础上的记忆
植3物.加生强理动是一手门能实力验，性积很极强的参科予学实，验所有的规律都是从实
验得来的。 实验课有6－9个实验，是大家从事科研工作的第一步。 学会科学精神，从实际中发现问题，以实验数据说明问题， 解决问题。
1859年J.Von Sacks、W.Knop和W.Pfeffer等植物无土栽培技术 等，同时使植物生理学形成为一个完整的科学体系。
1864年，德国Julius Sachs：叶片照光时，叶绿体中淀粉 粒增大。
19世纪自然科学三大发现－细胞学说、进化论、能量守恒 定律
（四）、飞跃发展时期 20世纪 1920年，美国W.W.Garner和H.A.Allard： 光周期现象（促进了发育生理学的发展）
JULIUS v. SACHS (1832-1897)
W. Pfeffer
（二）动荡与分化阶段
1910年农业化学从植物生理学中分化出来。
1930年微生物、病毒学从植物生理学中分化出来。
特别是生物化学的分离，这个阶段植物生理学的发展处于
低潮。
（三）更新与深入阶段
二十世纪初 —— 现在
1845年，J.R.Mayer：光合作用也遵守能量守恒定律
50年代，美国M.Calvin等： 光合碳循环（C3途径）。 60年代， M.D.Hatch和C.R.Slack： C4-双羧酸途径（C4途径）。
此外，光呼吸和景天酸代谢途径以及光 敏色素、钙调素等的发现；植物组织培养 技术的广泛应用；基因理论的揭示。
plantphysiologicalecology植物生理生态

plantphysiologicalecology植物生理生态

plant physiological ecology 植物生理生态介绍：历史，假设和途径1。

什么是生态生理植物生理生态是依据生态观察着眼描述生理机制的试验科学。

换句话说是生态生理学家或生理生态学家解释有关控制植物生长、再生产、存活、多样性，地理分布以及植物和它们的理化及非生物环境之间相互作用下如何影响上述过程等生态问题的科学。

生态生理格局及机理有助我们理解个别植物特征和它们的遗传的功能信息。

虽然生态学家需要解释的这些问题来源于更高级别的综合知识（如农业和园艺），但是对其的生态生理学解释往往需要借助于低水平机理的理解（如生理学、生物化学、生物物理学及分子生物学），而且这些就是生态生理学的精髓，所以生态生理学家需要对生态学问题和生物化学、生物物理学及分子方法和过程具有一定的兴趣。

生态生理学家所面临的研究问题建立在生态学方面广泛的感性认识以及农业、园艺、林学和环境科学等学科的基础之上。

解决这些问题需要借助于生态生理学途径。

参照生态学问题，生态生理学与生理学其它方面具有明显的不同，但是在研究方法上二者却具有很多相似之处。

与生态生理学观测相似的地方，植物光合作用，物质吸收运输以及植物的激素代谢等问题同样可以通过植物自身的特征去观测。

虽然生态生理学可以围绕其自身的科学问题展开研究（例如仅仅是为了进一步理解生态生理知识），但是生态生理学往往具有更为广泛的应用，例如农业、环境问题以及自然保护问题等往往受益与生态生理的观测。

而现代生态生理学首先要求我们对植物过程的分子方面以及环境中存在的自然植被功能等问题有更好的了解。

2 生态生理学的起源正如前面说讲的，生态生理学目的是为植物存活、植物多样性以及植物与其它生物的相互作用等生态问题提供有效的机理解释。

例如，为什么个别物种可以在特定的环境下存活？，它们如何在其生存环境中成功的生长以及为什么这些植物在其它环境中没有出现？这些问题首先是地理研究者在描述植被全球分布格局中提出来得（Schimper,1898;Walter, 1974）。

生命科学发展大事记

生命科学发展大事记

生命科学发展大事记公元1911年～公元1948年公元1911年●出生于波兰的美国生化学家C.芬克在英国从米糠中分离出具有活性的抗脚气病的白色晶体，并将这类必需的微量营养物质命名为维生素。

这是首次明确提出“维生素”这一概念。

●Rous P. 发现鸟类致瘤病毒。

公元1912年●英国生化学家F.G.霍普金斯用实验肯定了维生素的存在，并提出营养缺乏症的概念。

●德国生化学家O.瓦尔堡证明在细胞中有一种激活氧的呼吸酶，并发现氰化物能抑制这种酶的活性，提出呼吸作用需要铁参加。

●提出生物氧化为脱氢作用。

●Morgan T.H.发现雄果蝇某些基因的完全连锁。

公元1913年●提出酶动力学理论。

●Sturtevant A.H.创用三点测交法并建立连锁距离的概念。

●Bridges C.B.发现减数分裂中染色体不分离现象,确证遗传的染色体学说。

公元1914年●美国生化学家E.R.肯德尔分离出纯的甲状腺素。

●在英国曼彻斯特，首次利用细菌处理下水道。

●指出生物氧化由铁激活氧而来。

公元1915年●美国生物学家T.H.摩尔根和他的学生A.H.斯特蒂文特、C.B.布里奇斯用果蝇为实验材料，通过大量研究证明，基因在染色体上呈线形排列，发现基因的连锁和交换现象，出版了《孟德尔遗传原理》，补充发展了孟德尔定律，提出了现代遗传学的基因学说。

●德国化学家R.M.维尔施泰特发现在叶绿素分子中镁离子间4个氮原子相连,而氮则分别位于4个闭环的烃链上，从而提出了镁在叶绿素分子中的地位同铁在血红素分子中的地位相当。

●英国微生物学家F.W.特沃特发现了溶菌现象。

1917年法国出生的加拿大人F.H.德埃雷尔将这种溶菌因素命名为噬菌体。

●Twort F.W.分离病毒。

●美国营养学家E.V.麦科勒姆发现维生素A,1922年E.V.麦科勒姆等又发现维生素D,并证明其与软骨病有关。

他还把维生素分为水溶性和油溶性两大类。

●激素与肿瘤（Hormones and cancer）激素与肿瘤（Hormones and cancer），激素可以影响一些癌症的发生与发展，目前已被我们普遍接受，然而，从最早观察到激素对一些癌症病人有益到发展成以内分泌器官为靶标的第一种药物，已经经历了一百年。

nature杂志分类

nature杂志分类

nature杂志分类Nature杂志分类：自然科学研究一、植物科学研究植物科学研究是自然科学中的重要分支，涉及植物的生理、生态、遗传、进化等多个方面。

该领域的研究成果对于农业、生态环境保护等具有重要的应用和理论意义。

1. 植物生理学研究：植物生理学研究植物的生长、发育、代谢等生理过程。

例如，研究植物的光合作用机制、激素调控机理等。

2. 植物生态学研究：植物生态学研究植物与环境的相互作用关系。

例如，研究植物的适应性演化、种群动态、群落结构等。

3. 植物遗传学研究：植物遗传学研究植物的遗传变异、遗传进化等。

例如，研究植物的基因组结构、遗传多样性等。

4. 植物进化学研究：植物进化学研究植物的起源、演化和分类等。

例如，研究植物的系统发育关系、物种形成机制等。

二、动物科学研究动物科学研究是自然科学中的重要分支，涉及动物的生态、行为、进化等多个方面。

该领域的研究成果对于保护生物多样性、人类健康等具有重要意义。

1. 动物行为学研究：动物行为学研究动物的行为模式、社会结构等。

例如，研究动物的求偶行为、食性选择等。

2. 动物生态学研究：动物生态学研究动物与环境的相互作用关系。

例如，研究动物的栖息地利用、食物链关系等。

3. 动物进化学研究：动物进化学研究动物的起源、演化和分类等。

例如，研究动物的遗传变异、种系发生等。

4. 动物生理学研究：动物生理学研究动物的生理过程和机制。

例如，研究动物的代谢调控、神经传递等。

三、地球科学研究地球科学研究是自然科学中的重要分支，涉及地球的物质组成、结构、变化等多个方面。

该领域的研究成果对于认识地球的演化历史、预测自然灾害等具有重要意义。

1. 地质学研究：地质学研究地球的构造、岩石、矿产等。

例如，研究地球的板块运动、地壳变形等。

2. 地球化学研究：地球化学研究地球物质的组成和变化。

例如，研究地球的元素循环、地球化学演化等。

3. 地球物理学研究：地球物理学研究地球的物理过程和性质。

例如，研究地球的重力场、地磁场等。