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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv CHAPTER 1. GENERAL INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 Benchmarking Phenotypic Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.1 Biological context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.2 Statistical methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Assessment of Protein Function Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.1 Biological context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.2 Statistical methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 Spatial Modelling of Gene Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.1 Biological context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.2 Statistical methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4 Organization of This Thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 CHAPTER 2. CROWDSOURCING IMAGE ANALYSIS FOR PLANT PHENOMICS TO GENERATE GROUND TRUTH DATA FOR MACHINE LEARNING . . . . . . . . . . . 25 2.1 Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.2 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.3 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.1 Ethics statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.2 Data and software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.3 General outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.3.4 Recruiting participants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.3.5 Pilot study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.6 Gold standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.3.7 General procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.3.8 Defining precision and recall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.4 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.4.1 Data distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.4.2 Testing for performance differences among groups . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.4.3 Time usage and fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Statistical methods to improve the analysis of biological data: Benchmarking phenotypes, protein function prediction, and spatial modelling of gene expression