文章2017年6月發表在Microbiome上,與2016年Cell發表《微生物組晝夜節律影響宿主轉錄組波動》的小鼠文章思路相似,但材料原創。
晝夜節律調控植物的代謝功能,甚至影響植物的健康和繁殖。根際細菌主要受土壤類型影響,其對植物生長、健康和發育中起至關重要的作用。使用Illumina新一代測序結合高分辨率質譜技術,我們對擬南芥野生型(Col-0)和無節律的株系(OX34,異位表達時鐘調控轉錄因子cca1),以土壤為對照,確定周期的動態如何影響微生物群落。同時短柄草(BD21)的菌群用于進一步驗證晝夜節律現象。
在野生型植株白天和黑夜下菌群結果存在顯著區域(P=0.031)。還有13%的群體表現出晝夜節律,主要包括伯克氏菌科Burkholderiaceae, 紅螺菌科Rhodospirillaceae, 浮霉菌科Planctomycetaceae,和 Gaiellaceae(放線菌門放線菌綱,無中文名)表現出與光周期相關。然而,在土壤和突變體中確沒有明顯晝夜循環的變化。同樣的規律在短柄草中也觀察到。功能基因分析發現,碳水化合物代謝在黎明和黑夜中更豐富。此外,根際的有機質在白天和黑夜存在顯著變異。
結果表明細菌群體受宿主晝夜節律影響,很可能是通過宿主的代謝產物調控。細菌的時間依賴于宿主,表明植物與微生物間動態的碳代謝與交換。同等重要的是,晝夜時間對微生物群落的影響在研究中應當被考慮。
為什么選擇目,因為目級別即不大,又不小,在七級分類學處于最中間,很適合用來説事。講故事,選擇的依據是,即有內容,而又不顯得在羅列數據。具體的實踐更要結合研究結果的顯著程度。具體從那個分類級別描述,自己體會吧!
值得注意一點,分類學展示經常使用堆疊柱狀圖,展示全部100%,其實不容易觀察差異。作者只展示差異部分,比較好突出差異的目。如果使用上調/下調分類討論,再添加柱狀圖間連線,效果可能會更好。詳見- 堆疊柱狀圖各成分連線畫法:突出組間變化
火山圖展示質譜鑒定得到的晝夜間顯著差異的有機化合物。其中2倍差異且P < 0.05的閾值篩選,并標為粉色(請問FDR是多少?)。兩邊各用箱線圖突出了個別化合物存在顯著差異,值得學習借鑒。
采用堆疊柱狀圖展示門水平(變形菌門在植物中較豐度,占比有時超一半,將其為alpha, beta, gemma和delta四個綱與其它門級別并列的用法比較合理)按時間出現周期變化的規律。其實作者如果不只用Excel畫柱狀圖。如改用R繪圖,如 - ggalluvial:沖擊圖展示組間變化、時間序列,那效果一定會更好。
按科水平對差異OTUs豐度進行合并和著色展示。我看怎么感覺突變體和土壤的晝夜節律更明顯呢?有疑問的可以細讀下原文。
作者一定是采用Picurst對OTU表進行了功能預測,相關分析方法見- PICRUSt預測群落功能基因和代謝通路KO。但個人覺得,差異展示,如果結果好,來個熱圖展示所有樣品才更有說服力(柱狀圖是信息最少的)。
本文研究思路比較新穎,能夠抓住熱點,用簡單的實驗組合,很好的描述了一個較為科普類型的科學問題,是套路化文章中的代表作,經驗非常值得學習。
明顯的不足是可視化水平一般,如果配合上更專業的數據分析和可視化,結果的美觀和可讀性會有質的提高。
原標題:根圍菌群的晝夜循環與碳代謝變化相關
① 生物鐘調節植物代謝功能,植物根圍菌群影響植物的生長、健康和發育;
② 對比野生型擬南芥和異位表達生物鐘相關cca1轉錄因子的OX34突變株的根圍菌群;
③ 野生型植物的根圍菌群呈現出明顯的晝夜差異,13%的菌群表現出周期性,伯克氏菌科等細菌的豐度呈現出與光照周期相關的波動;
④ 土壤菌群及CCAox34突變株的根圍菌群僅表現出有限的周期性,僅有短柄草屬呈現出較弱的周期性;
⑤ 參與碳水化合物代謝的基因在黎明前或深夜的樣本中豐度更高。
Staley, Christopher, Abigail P. Ferrieri, Malak M. Tfaily, Yaya Cui, Rosalie K. Chu, Ping Wang, Jared B. Shaw et al. “Diurnal cycling of rhizosphere bacterial communities is associated with shifts in carbon metabolism.” Microbiome 5, no. 1 (2017): 65. 10.1186/s40168-017-0287-1
http://www.xunludkp.com/papers/read/1075130752?kf=mobile.search
Thaiss, C. A., et al. (2016). “Microbiota Diurnal Rhythmicity Programs Host Transcriptome Oscillations.” Cell 167(6): 1495-1510 e1412.