猜你喜歡
寫在後面
文章主頁：
zhang, j., zhang, n., liu, y.x., zhang, x., hu, b., qin, y., xu, h., wang, h., guo, x., qian, j., et al. (2018). root microbiota shift in rice correlates
with resident time in the field and developmental stage. sci china life sci 61,
人類體內和植物根系都存在著數量龐大種類繁多的微生物群落（微生物組）。腸道微生物組隨人類年齡的演化規律關係到人們的健康。與之類似，植物根系微生物組隨植物生長的變化規律對植物健康也非常重要，與農作物營養高效利用、連作、輪作等重要問題密切相關。
日前，隸屬於中國科學院遺傳與發育生物學研究所，植物基因組學國家重點實驗室，中國科學院-英國約翰英納斯中心植物和微生物科學聯合研究中心(cepams)的白洋課題組與合作者詳細描述了水稻田間全生育期根系微生物組的變化規律。研究人員對典型品種在兩個地點進行了全生育期田間每週連續取樣（圖a），檢測了446個水稻根系樣品的微生物組。結果顯示根系微生物組隨水稻的生長時間和發育期逐漸變化，進入水稻的生殖生長期之後開始穩定（圖b）。通過機器學習領域的隨機森林演算法，鑑定了23類與水稻田間生長發育呈明顯變化規律的根系代表性細菌（圖c），這些細菌種類在根中的豐度與水稻在田間的生長時間呈現明顯的變化規律（圖d）。該成果說明農作物的生長時期是益生菌在農業上的施用過程中需要考慮的重要因素。把農作物生殖生長期需要的益生菌在幼苗期施用，效果自然不好。該成果將為水稻根系益生菌的施用提供理論支撐。
實驗設計與群落整體結構(主座標軸pcoa)分析
圖1. 田間水稻微生物組隨生育時間變化
a. 水稻全生育期根系微生物組實驗設計模式圖(以水稻日本晴和ir24為材料,並分別種植於昌平和上莊兩地，cp代表北京昌平農場，sz代表北京海淀上莊)
b-c. 主座標軸分析(pcoa)展示水稻微生物組隨時間變化，其中微生物群落結構主要在第1/2軸上隨時間變化(b)，而不同土壤型別主要在第3軸上明顯分開(c)
方法說明：圖1a採用aodbe illustrator手繪，具體方法可參考youbute上使用ai繪製花的教程，
圖1b/c是基於bray-curtis距離進行的pcoa分析，採用散點圖展示，並按時間順序填充彩虹色，按不同compartment設定形狀。圖1b展示pco1/2軸，組間最大差異為不同compartment與時間梯度上的變化。圖1c展示pco1/3軸，可進一步看到1軸的差異與時間變化一致，而3軸可以很好分開不同地點。
圖2. 田間水稻根系微生物組在8-10周趨於穩定。
a-d. 對兩個水稻品種分別在兩地進行的連續微生物組調查結果相關分析，發現8-10週後群落結構趨於穩定。
e. 所有時間點距離水稻最後取樣點的bray-curtis距離。發現土壤呈同舉目小幅波動變化，而根系呈現出先快後慢，逐漸趨近的變化規律。
f. 不同水稻品種在兩個地點間的距離變化，發現土壤差異穩定，而根系微生物組差異隨時間增長而趨於一致。
e-f基於vegan包計算的所有樣品兩兩間bray-curtis距離。分別挑選距離終點的距離，和兩地間的距離與時間序列上的關係，並採用ggplot2視覺化散點圖，並新增擬合曲線方便觀察變化規律。
圖3. 水稻根系微生物組主要菌門隨時間變化(其中變形菌門豐度過高，進一步分為四個主要的綱)。圖中6個子圖分別展示了兩個地點的土壤及兩個品種的微生物組隨時間規律的變化。
方法簡介：此圖主要使用r包ggaluvial繪製衝擊圖，時間軸採用pheatmap繪製熱圖。
圖4. 水稻生育期相關的微生物標記物(biomarkers)。
a. 採用隨機森林方法在兩地點的兩品種樣本中鑑定了23個綱與生育時間相關。其中按貢獻度由大到小排序。其中的子圖為交叉驗證評估的結果。
b. 熱圖展示23個年齡相關的biomarkers相對豐度。
方法簡介：本圖a採用r語言的randomforest包進行分析，結果採用ggplot2的柱狀圖進行視覺化，biomarkers按貢獻度由大到小排序，並進行交叉驗證模型的準確度和biomarkers數量的選擇依據。圖b採用pheatmap展示每個時間點biomarkers的相對豐度均值，其中biomarkers按出現最高豐度的時間排序。
進一步學習
citition:
zhang, j., zhang, n., liu, y.x., zhang, x., hu, b., qin, y., xu, h., wang, h., guo, x., qian, j., et al. (2018). root microbiota shift in rice correlates
with resident time in the field and developmental stage. sci china life sci 61,
學習擴增子、巨集基因組科研思路和分析實戰，關注「巨集基因組」
核心微生物分析 微生物多樣研究 微生物深度分析概述
一 微生物深度分析方法核心思想 複雜微生物群落解構的核心思想 不預設任何假定，客觀地觀測整個微生物組所發生的一系列結構性變化特徵，最終識別出與疾病或所關注的表型相關的關鍵微生物物種 基因和代謝產物。二 微生物深度分析方法 關聯分析 進行微生物群體關聯分析，需要結合兩大類傳統的統計分析方法 1 無監督...
微生物生態排序分析 CCA分析
微生物生態排序分析 cca分析 library vegan library ggplot2 library permute library lattice sa4 read.table spes.csv header t,row.names 1,sep s8.p read.table s8.p.cs...
一文讀懂微生物組
微生物組學是指研究動植物體上共生或病理的微生物生態群體。微生物組包括細菌 古菌 原生動物 真菌和病毒。研究表明其在宿主的免疫 代謝和激素等方面非常重要。圖中展示了微生物組在人類生活的方方面面 鏈結見文末 常見的英文詞彙有microbiota,metagenome,microbiome這三個。想要成為...