Ağırlıklı Korelasyon Ağlarına Dayalı Farklı Habitatlarda Kök Mikrobiyotasının Ayrışması

Özet

Toprak, su ve rizosfer gibi çeşitli ekolojik mikrobiyal toplulukların birlikteliğini değerlendirmek için ağ analizi uygulandı. Burada sunulan, farklı ekolojik ortamlar nedeniyle mikrobiyal topluluklarda oluşabilecek farklı birlikte oluşum ağlarını analiz etmek için WGCNA algoritmasının nasıl kullanılacağına ilişkin bir protokoldür.

Özet

Kök mikrobiyomu bitki büyümesinde ve çevresel adaptasyonda önemli bir rol oynar. Ağ analizi, farklı ortamlarda farklı mikrobiyal türlerin etkileşim ilişkisini veya birlikte oluşum modelini etkili bir şekilde keşfedebilen toplulukları incelemek için önemli bir araçtır. Bu makalenin amacı, farklı ekolojik ortamlar nedeniyle mikrobiyal topluluklarda oluşabilecek farklı birlikte oluşum ağlarını analiz etmek için ağırlıklı korelasyon ağı algoritmasının nasıl kullanılacağı hakkında ayrıntılı bilgi sağlamaktır. Deneyin tüm analizi WGCNA paketinde gerçekleştirilir. WGCNA, ağırlıklı korelasyon ağı analizi için bir R paketidir. Bu yöntemleri göstermek için kullanılan deneysel veriler, pirinç (Oryza sativa) kök sisteminin üç nişi için NCBI (Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi) veritabanından mikrobiyal topluluk verileriydi. Üç nişin her birinde mikrobiyal topluluğun ortak bolluk ağlarını oluşturmak için ağırlıklı korelasyon ağı algoritmasını kullandık. Daha sonra endosfer, rhizoplane ve rizosfer toprağı arasında diferansiyel co-bolluk ağları tespit edildi. Buna ek olarak, ağdaki çekirdek cins, ağ işlevlerinde önemli bir düzenlenmiş rol oynayan "WGCNA" paketi ile elde edilmiştir. Bu yöntemler, araştırmacıların mikrobiyal ağın çevresel bozulmaya tepkisini analiz etmelerini ve farklı mikrobiyal ekolojik yanıt teorilerini doğrulamalarını sağlar. Bu yöntemlerin sonuçları, pirincin endosfer, rizosplan ve rizosfer toprağında tanımlanan önemli diferansiyel mikrobiyal ağların.

Giriş

Mikrobiyom araştırmasının ekosistem süreçlerini anlamak ve manipüle etmek için önemli etkileri vardır^1,2. Mikrobiyal popülasyonlar, özellikleri mikroorganizmaların çevresel değişikliklere tepkisini etkileyebilecek ekolojik ağlarla birbirine bağlanır^3,4. Ayrıca, bu ağların özellikleri mikrobiyal toplulukların stabilitesini etkiler ve toprak fonksiyonu ile yakından ilişkilidir⁵. Ağırlıklı gen korelasyon ağı analizi artık genler ve mikrobiyal topluluklar arasındaki ilişki üzerine araştırma için yaygın olarak uygulanmaktadır

Protokol

1. Veri İndirme

1. NCBI veritabanını oluşturan PRJNA386367 katılım verilerini indirin. PRJNA386367 katılım verilerinden, 2014 yılında Arbuckle, Kaliforniya'daki batık bir pirinç tarlasında 14 hafta boyunca yetiştirilen pirinç bitkilerinden rizosfer, rhizoplane ve endosfer mikrobiyom verilerini seçin.
   NOT: Rizosfer, rhizoplane ve endosfer mikrobiyom verileri PRJNA386367 katılımda OPU'lar tablosu tarafından sunulmuştur.

2. Optimum güç değeri belirleme

NOT: WGCNA paketi aşağıdaki işlev parametrelerinin tümlerini içerir. WGCNA, ağırlıklı korelasyon ağı analizi için bir R paketidir. Anahtar komut satırla....

Sonuçlar

Bu makaledeki temsili sonuçlar NCBI veritabanındaki 2014 Kaliforniya Abaker pirinç kökü mikrobiyom verilerinden indirildi (PRJNA386367)⁹. Veriler, su altında kalan bir pirinç tarlasında 14 hafta boyunca yetiştirilen pirinç bitkilerinden alınan rizosfer, rhizoplane ve endosfer mikrobiyom örneklerini içerir. WGCNA algoritmasını, ölçeksiz ağa yakın olan üç ağı karşılayan güç değerini seçmek için kullandık (Şekil 1) ve üç ortak ifade ağ?.......

Tartışmalar

Korelasyon ağları biyoinformatik uygulamalarında giderek daha fazla kullanılmaktadır. WGCNA, biyolojik sistemin çeşitli unsurları arasındaki ilişkilerin açıklayıcı analizi için bir sistem biyolojisi yöntemidir¹². R yazılım paketi WGCNA^{13 , 14,15}üzerinde daha önceki çalışmalarda kullanılmıştır. Paket, ağ oluşturma, modül algılama, topolojik özelliklerin hesaplanması, veri s.......

Malzemeler

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.