방법 논문

가중 상관 관계 네트워크에 따라 다른 서식지에서 루트 미생물의 발산

DOI:

10.3791/62205

⸱

2021년 9월 25일

 ,  ,  ,  , 
1Key Laboratory of State Forestry Administration on Biodiversity Conservation in Karst Mountainous Areas of Southwestern China, School of Life Sciences, Guizhou Normal University, 2State Key Laboratory of Plant Physiology and Development in Guizhou Province, Guizhou Normal University

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

네트워크 분석은 토양, 물 및 뿌리 부와 같은 다양한 생태 미생물 공동체의 연관성을 평가하기 위해 적용되었다. 여기에 제시된 WGCNA 알고리즘을 사용하여 다양한 생태 환경으로 인해 미생물 커뮤니티에서 발생할 수 있는 상이한 동발생 네트워크를 분석하는 방법에 대한 프로토콜이 제시된다.

초록

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

뿌리 미생물군유전체는 식물 성장과 환경 적응에 중요한 역할을 합니다. 네트워크 분석은 지역 사회를 연구하기위한 중요한 도구이며, 이는 다른 환경에서 다른 미생물 종의 상호 작용 관계 또는 동발생 모델을 효과적으로 탐구 할 수 있습니다. 이 원고의 목적은 다양한 생태 환경으로 인해 미생물 공동체에서 발생할 수 있는 상이한 공존 네트워크를 분석하기 위해 가중 상관 관계 네트워크 알고리즘을 사용하는 방법에 대한 세부 정보를 제공하는 것이다. 실험의 모든 분석은 WGCNA 패키지에서 수행됩니다. WGCNA는 가중 상관 네트워크 분석을 위한 R 패키지입니다. 이러한 방법을 입증하는 데 사용되는 실험 데이터는 쌀 (Oryza sativa) 뿌리 시스템의 세 틈새 에 대한 NCBI (생명 공학 정보 센터) 데이터베이스에서 미생물 커뮤니티 데이터였다. 우리는 3개의 틈새 시장 각각에 있는 미생물 지역 사회의 공동 풍요로운 네트워크를 구축하기 위하여 가중 상관 관계 네트워크 알고리즘을 이용했습니다. 이어서, 내피, 뿌리부, 뿌리부 및 뿌리부구 토양 간의 차동 공동 풍부 네트워크가 확인되었다. 또한 네트워크의 핵심 제네라들은 네트워크 기능에서 중요한 규제 역할을 하는 "WGCNA" 패키지에 의해 획득되었습니다. 이 방법을 통해 연구자들은 미생물 네트워크의 반응을 환경 장애에 대한 분석하고 다른 미생물 생태 반응 이론을 확인할 수 있습니다. 이러한 방법의 결과는 내구, 뿌리 부평면 및 쌀의 뿌리 부구 토양에서 확인된 중요한 차동 미생물 네트워크가 있음을 보여준다.

서론

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

미생물군유전체 연구는 생태계 프로세스 를 이해하고 조작하는 데 중요한 영향을 미칩니다1,2. 미생물 인구는 환경 변화에 미생물의 반응에 영향을 미칠 수있는 생태 네트워크를 상호 작용하여 상호연결3,4. 더욱이, 이들 네트워크의 특성은 미생물 공동체의 안정성에 영향을 미치고, 토양 기능5와밀접한 관련이 있다. 가중 유전자 상관 네트워크 분석은 지금 유전자와 미생물 지역 사회 사이 관계에 대한 연구를 위해 널리 적용되었습니다6. 이전 연구는 다른 유전자 또는 인구의 네트워크와 외부 세계 7 사이의 연관성에 주로 초점을맞추고있다. 그러나, 다른 환경 조건하에서 미생물 인구에 의해 형성된 상관 관계 네트워크의 다름은 거의 조사되지 않았습니다. 이 논문에 제시된 연구의 목적은 WGCNA 알고리즘의 신속한 구현에 대한 통찰력과 세부 정보를 제공하여 다양한 환경 조건에서 수집된 미생물군유전체 샘플의 공존 네트워크를 구성하는 것입니다. 분석 결과에 기초하여, 우리는 인구의....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

프로토콜

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. 데이터 다운로드

  1. 액세스 PRJNA386367의 데이터를 다운로드하여 NCBI 데이터베이스를 형성한다. 2014년 캘리포니아 주 아버클의 침수된 논에서 14주 동안 재배된 쌀 식물의 뿌리근류, 뿌리근, 내구 미생물군유전체 데이터를 선택한다.
    참고: 뿌리 부피, 뿌리 부동 및 내구 미생물군유전체 데이터는 인가 PRJNA386367에서 OTUs 테이블에 의해 제시되었다.

2. 최적의 전력 값 결정

참고: WGCNA 패키지에는 다음 기능 매개 변수가 모두 포함되어 있습니다. WGCNA는 가중 상관 네트워크 분석을 위한 R 패키지입니다. 키 명령줄은 보충 S1을참조합니다.

  1. R 언어 환경에서Rstudio 소프트웨어를 열고 WGCNA 패키지를 설치합니다.
  2. 데이터를 로드하고 goodSamplesGenes 함수를 사용하여 데이터의 정확성을 확인합니다. 명령줄을 실행합니다.
    "gsg = 좋은 샘플 유전자 (datExpr0, 자세한 = 3)
    gsg$allOK"
    실행 실행을클릭합니다.
  3. 이상값을 확인하고 요구 사항을 충족하는 샘플을 저장합니다. 검사....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결과

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 문서의 대표적인 결과는 NCBI 데이터베이스(PRJNA386367)9에서2014 캘리포니아 애버가 쌀 뿌리 미생물군유전체 데이터로부터 다운로드되었다. 이 데이터는 침수된 논에서 14주 동안 자란 쌀 식물의 뿌리부, 뿌리근, 내구 미생물군유전체 샘플을 포함한다. 우리는 WGCNA 알고리즘을 사용하여 스케일 프리네트워크(그림 1)에가까운 세 개의 네트워크를 만족시키는 전력 값을 선택하고 3개의 공동 식형 네트워크(그림2)를개발했습니다. 내구에서, 뿌리 부평면 및 뿌리 부각 토양 미생물 공동 발현 네트워크, 23, 22 및 21 모듈이 각각 확인되었다. 이러한 결과는 3개의 틈새 에서 미생물 상호 작용 네트워크의 수가 기본적으로 동일했다는 것을 표시합니다.

우리는 또한 내구, 뿌리 부평면 및 뿌리 부구 토양 내의 미생물 네트워크 모듈.......

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

토론

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

상관 관계 네트워크는 생물 정보학 응용 분야에서 점점 더 사용되고 있습니다. WGCNA는 생물학적계통(12)의다양한 원소 간의 관계를 설명분석하기 위한 시스템 생물학 방법이다. R 소프트웨어 패키지는WGCNA13,14,15의이전 작업에서 사용되었습니다. 이 패키지에는 네트워크 구성, 모듈 감지, 토폴로지 속성 계산, 데이터 시뮬레이션, 시각화 및 외부 소프트웨어와의 상호 작용 기능을 위한 기능이 포함되어 있습니다. WGCNA는뇌암(16),효모세포주기17, 마우스유전학(18,19,영장류 뇌조직20,

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

공개 사항

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 글

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 원고의 개발은 중국 구이저우 지방 인민 과학 연구 센터 프로젝트 (U1812401), 구이저우 사범 대학의 박사 연구 프로젝트 (GZNUD)의 국립 자연 과학 재단의 기금에 의해 지원되었다.].]. 2017]1), 구이저우성 과학기술지원사업(QKHZC[2021]YB459) 및 구이양 과학기술프로젝트(2019]2-8).

저자는 이 원고를 준비하는 동안 언어 지원에 대한 공공 데이터베이스와 TopEdit (www.topeditsci.com)의 지원에 쌀 미생물군유전체 데이터를 제공 한 Edwards J.A 외에게 감사드립니다.

....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
R: University of Auckland버전 4.0.2R은 통계 컴퓨팅 및 그래픽을 위한 무료 소프트웨어 환경입니다. 다양한 UNIX 플랫폼, Windows 및 MacOS에서 컴파일하고 실행됩니다.
RStdioJJ Allaire버전 1.4.1103RStudio IDE는 R 및 Python을 사용하여 생산성을 높일 수 있도록 설계된 통합 도구 세트입니다.
Cytoscape버전 3.7.1Cytoscape는 복잡한 네트워크를 시각화하고 이를 모든 유형의 속성 데이터와 통합하기 위한 오픈 소스 소프트웨어 플랫폼입니다.
NCBI 데이터베이스: 미국 국립생명공학정보센터(National Center for Biotechnology Information)는 생물의학 및 게놈 정보에 대한 액세스를 제공하여 과학과 건강을 발전시킵니다.

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Philippot, L., Raaijmakers, J. M., Lemanceau, P., vander Putten, W. H. Going back to the roots: the microbial ecology of the rhizosphere. Nature Reviews Microbiology. 11, 789-799 (2013).
  2. Fierer, N. Embracing the unknown: disentangling the comp....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재인쇄 및 허가

이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청

허가 요청

태그

WGCNACytoscape

관련 논문