土壤微生物生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法及其比較.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，絕大多數(shù)關(guān)于土壤微生物的研究報(bào)告，其基本目的是回答土壤中有什么微生物、有多少微生物，極少關(guān)注微生物之間的相互作用。但是，事實(shí)上，土壤中的微生物不可能孤立生活，總是與其它微生物發(fā)生這樣或那樣的相互作用，比如共生、寄生、互生、拮抗等等。然而，這些已知的相互作用大多都是用共培養(yǎng)等方法來(lái)確定的，最典型的例子是拮抗關(guān)系的確定。
　　雖然共培養(yǎng)至今依然是確定微生物之間相互作用關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)方法，但是用它來(lái)研究一個(gè)群落中微生物之間的相互作

2、用關(guān)系時(shí)就存在明顯的局限性:首先，它僅僅適用于那些可培養(yǎng)菌，而土壤中絕大多數(shù)微生物是不可培養(yǎng)的;其次，土壤條件與平板條件有很大差別，微生物在平板中表現(xiàn)出來(lái)的相互作用關(guān)系不見(jiàn)得就是土壤中實(shí)際發(fā)生的相互作用關(guān)系。因此，要在群落水平上研究微生物之間的相互作用關(guān)系，必須另尋其它途徑。
　　近年來(lái)研究者開(kāi)發(fā)出不少軟件用于研究微生物群落中成員之間的相互作用。這些軟件都可以利用高通量測(cè)序結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)微生物之間的相互作用關(guān)系。因?yàn)楦咄繙y(cè)序反映的是

3、原位狀況下土壤微生物群落的狀態(tài)，因此與平板結(jié)果相比更接近于土壤原位狀況下的相互作用。這些軟件使得人們研究群落水平上微生物之間的相互作用成為可能。然而這些軟件的參數(shù)選擇都是使用者自行確定的，沒(méi)有人對(duì)如何選擇參數(shù)以及由此可能產(chǎn)生的不同結(jié)果進(jìn)行比較研究，也就是說(shuō)，選擇不同參數(shù)可能會(huì)得到不同的結(jié)果，但是哪一種結(jié)果更為合理無(wú)從知曉。
　　與蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系相比，土壤微生物之間的相互作用關(guān)系至今尚沒(méi)有參比數(shù)據(jù)庫(kù)可供參考，所以從絕對(duì)意義上來(lái)說(shuō)

4、，網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的結(jié)果本身確實(shí)沒(méi)有“正確”與“不正確”之分。但是，一組好的參數(shù)，應(yīng)該能夠得到“穩(wěn)健”的結(jié)果。如果某一對(duì)微生物之間的相互作用關(guān)系是客觀存在的，那么，在97％水平下能夠檢測(cè)到，在95％甚至90％水平上應(yīng)該也能檢測(cè)到。因此，不同OTU劃分水平的數(shù)據(jù)便成為檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)健性的一種很好的參考基線。基于這一假說(shuō)，結(jié)合過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)就如何選擇參數(shù)進(jìn)行粗線探討。
　　本文比較了CoNet和MENA兩種網(wǎng)絡(luò)分析的方法，并且就如何選擇合適的參數(shù)以獲

5、得穩(wěn)健的結(jié)果進(jìn)行初步探討。本文首先簡(jiǎn)單介紹了這兩個(gè)軟件的參數(shù)及使用步驟。然后，用一組由16個(gè)土壤樣品組成的高通量測(cè)序數(shù)據(jù)，分別通過(guò)兩個(gè)軟件，選擇不同參數(shù)組合進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，比較結(jié)果的差異。最后，本文還比較了CoNet和MENA構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)中模塊的重現(xiàn)性，以及MENA默認(rèn)算法切得的模塊與OH-PIN算法（默認(rèn)值）切得的模塊的重現(xiàn)性，并且通過(guò)比較在97％和90％相似度劃分水平下用CoNet構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)中模塊的重現(xiàn)性來(lái)評(píng)估參數(shù)選擇，結(jié)果表明，使用