Divergence du microbiote racinaire dans différents habitats sur la base de réseaux de corrélation pondérés

Résumé

L’analyse du réseau a été appliquée pour évaluer l’association de diverses communautés microbiennes écologiques, telles que le sol, l’eau et la rhizosphère. Présenté ici est un protocole sur la façon d’utiliser l’algorithme WGCNA pour analyser différents réseaux de co-occurrence qui peuvent se produire dans les communautés microbiennes en raison de différents environnements écologiques.

Résumé

Le microbiome racinaire joue un rôle important dans la croissance des plantes et l’adaptation environnementale. L’analyse des réseaux est un outil important pour étudier les communautés, qui peut explorer efficacement la relation d’interaction ou le modèle de cooccurrence de différentes espèces microbiennes dans différents environnements. Le but de ce manuscrit est de fournir des détails sur la façon d’utiliser l’algorithme de réseau de corrélation pondéré pour analyser différents réseaux de cooccurrence qui peuvent se produire dans des communautés microbiennes en raison de différents environnements écologiques. Toutes les analyses de l’expérience sont effectuées dans le package WGCNA. WGCNA est un package R pour l’analyse de réseau de corrélation pondérée. Les données expérimentales utilisées pour démontrer ces méthodes étaient des données de communauté microbienne de la base de données NCBI (National Center for Biotechnology Information) pour trois niches du système racinaire du riz (Oryza sativa). Nous avons utilisé l’algorithme du réseau de corrélation pondéré pour construire des réseaux de co-abondance de communauté microbienne dans chacune des trois niches. Ensuite, des réseaux de co-abondance différentielle entre le sol de l’endosphère, du rhizoplan et de la rhizosphère ont été identifiés. En outre, les genres de base en réseau ont été obtenus par le paquet « WGCNA », qui joue un rôle régulé important dans les fonctions de réseau. Ces méthodes permettent aux chercheurs d’analyser la réponse du réseau microbien aux perturbations environnementales et de vérifier différentes théories de la réponse écologique microbienne. Les résultats de ces méthodes montrent que les réseaux microbiens différentiels significatifs identifiés dans le sol de l’endosphère, du rhizoplan et de la rhizosphère du riz.

Introduction

La recherche sur le microbiome a des implications importantes pour la compréhension et la manipulation des processus écosystémiques^1,2. Les populations microbiennes sont interconnectées par des réseaux écologiques en interaction, dont les caractéristiques peuvent affecter la réponse des micro-organismes aux changements environnementaux^3,4. De plus, les propriétés de ces réseaux affectent la stabilité des communautés microbiennes et sont étroitement associées à la fonction du sol⁵. L’analyse pondérée du réseau de corrélation géni....

Protocole

1. Téléchargement des données

1. Téléchargez les données de l’adhésion PRJNA386367 à la base de données NCBI. À partir des données de l’accession PRJNA386367, sélectionnez les données sur le microbiome de la rhizosphère, du rhizoplan et de l’endosphère des plants de riz cultivés pendant 14 semaines dans une rizière submergée à Arbuckle, en Californie, en 2014.
   REMARQUE: Les données sur le microbiome de la rhizosphère, du rhizoplan et de l’endosphère ont été présentées par le tableau des OTU dans l’accession PRJNA386367.

2. Détermination optimale de la valeur de puissance

Remarque : Le package WGCNA ....

Résultats

Les résultats représentatifs de cet article ont été téléchargés à partir des données de 2014 sur le microbiome radiculaire du riz Abaker de Californie dans la base de données NCBI (PRJNA386367)⁹. Les données comprennent des échantillons de microbiome de la rhizosphère, du rhizoplan et de l’endosphère provenant de plants de riz cultivés pendant 14 semaines dans une rizière submergée. Nous avons utilisé l’algorithme WGCNA pour sélectionner la valeur de puissance qui satisfaisa.......

Discussion

Les réseaux de corrélation sont de plus en plus utilisés dans les applications bioinformatiques. WGCNA est une méthode de biologie des systèmes pour l’analyse descriptive des relations entre divers éléments d’un système biologique¹². Le progiciel R a été utilisé dans des travaux antérieurs sur WGCNA^13,14,15. Le package comprend des fonctions pour la construction de réseaux, la détection .......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
R	The University of Auckland	version 4.0.2	R is a free software environment for statistical computing and graphics. It compiles and runs on a wide variety of UNIX platforms, Windows and MacOS.
RStdio	JJ Allaire	version 1.4.1103	The RStudio IDE is a set of integrated tools designed to help you be more productive with R and Python.
Cytoscape		version 3.7.1	Cytoscape is an open source software platform for visualizing complex networks and integrating these with any type of attribute data.
NCBI database			The National Center for Biotechnology Information advances science and health by providing access to biomedical and genomic information.