本研究旨在利用代谢组学筛选出太古山药和铁棍山药之间的差异代谢物,并通过LASSO回归机器学习方法确定作为预测不同山药品种的差异标志物。研究采用超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱(ultraperformance liquid chromatography-quad...本研究旨在利用代谢组学筛选出太古山药和铁棍山药之间的差异代谢物,并通过LASSO回归机器学习方法确定作为预测不同山药品种的差异标志物。研究采用超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱(ultraperformance liquid chromatography-quadrupole time of flight tandem mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MS/MS)分析两种山药中的代谢物,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)识别出两种山药中的差异代谢物,利用最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归方法筛选出差异性标志物,建立用于品种鉴别的预测模型。结果显示,在两种山药中共鉴别出206种代谢物,PCA分析发现太谷山药和铁棍山药之间区分明显,OPLS-DA进一步筛选出56种存在显著性差异的代谢物。基于这些差异代谢物进行LASSO回归分析,得到ophiogenin 3-O-beta-L-rhamnopyranosyl-beta-D-glucopyranoside、天冬氨酸、表儿茶素没食子酸酯、夏佛塔苷以及没食子儿茶素5种关键差异标志物,建立了用于太谷山药和铁棍山药品种鉴别的LASSO回归预测模型。本研究基于代谢组学和LASSO回归机器学习方法,识别出太谷山药和铁棍山药的差异标志物,构建了不同品种山药的预测模型,为山药的鉴别提供了新的思路。展开更多
针对酸性土壤中影响作物生产的主要限制因子(pH及其铝毒),选用耐酸铝且具有固氮能力的豆科作物是改良该类土壤、促进农业生产的有效措施之一,至于其所关联的根际微生物是否起到相应的促进作用,一直为国内外学者所关注和探究。为此,本研...针对酸性土壤中影响作物生产的主要限制因子(pH及其铝毒),选用耐酸铝且具有固氮能力的豆科作物是改良该类土壤、促进农业生产的有效措施之一,至于其所关联的根际微生物是否起到相应的促进作用,一直为国内外学者所关注和探究。为此,本研究以铝耐受型大豆品种基因型(BX10)和铝敏感型大豆品种基因型(BD2)为材料,以酸性红壤为生长介质,采样部位按照土层到根系的距离由远到近的顺序划分为:根外对照土(bulk soil,BS)、两侧根际土(rhizospheric soil at two sides,SRH)、刷后根际土(rhizospheric soil after brush,BRH)和冲洗后的根际土(rhizospheric soil after wash,WRH)。利用Illumina MiSeq对16S rRNA基因扩增产物的高变区V4进行高通量测序,研究了不同耐铝基因型大豆根际细菌群落的结构、功能与分子遗传多样性的差异性作用。结果表明,各处理间大豆根际细菌群落的alpha多样性无显著性差异,beta多样性差异也均不显著。PCA和PCoA分析可见BRH和WRH部位的物种组成较为一致,而BS和SRH部位具有相似的物种组成,说明植物生长主要影响根际的BRH及WRH部位的微生物,对SRH影响较小。对各分类水平物种组成和丰度进行比较,门分类水平三元图表明两个基因型大豆均在WRH部位富集蓝细菌门(Cyanobacteria)细菌;统计分析表明铝耐受型大豆(BX10)根部对于增强植物抗逆性的植物根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)有富集作用,这些富集的细菌包括蓝细菌门、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)等,以及部分与固氮和耐铝的功能相关的属种。另对同一个基因型大豆不同采样部位间进行比较分析,结果显示土壤不同采样部位可以选择性富集不同的PGPR物种。此外,16S rDNA的同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins,COG)功能预测分析的结果表明,多个COG包括COG0347、COG1348、COG1433、COG2710、COG3870、COG4656、COG5420、COG5456和COG5554均可能与固氮直接相关;BD2相比于BX10,结果显示在BRH和WRH部位似乎均更易富集固氮直接相关的COG,其可能的原因尚待进一步研究。展开更多
文摘本研究旨在利用代谢组学筛选出太古山药和铁棍山药之间的差异代谢物,并通过LASSO回归机器学习方法确定作为预测不同山药品种的差异标志物。研究采用超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱(ultraperformance liquid chromatography-quadrupole time of flight tandem mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MS/MS)分析两种山药中的代谢物,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)识别出两种山药中的差异代谢物,利用最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归方法筛选出差异性标志物,建立用于品种鉴别的预测模型。结果显示,在两种山药中共鉴别出206种代谢物,PCA分析发现太谷山药和铁棍山药之间区分明显,OPLS-DA进一步筛选出56种存在显著性差异的代谢物。基于这些差异代谢物进行LASSO回归分析,得到ophiogenin 3-O-beta-L-rhamnopyranosyl-beta-D-glucopyranoside、天冬氨酸、表儿茶素没食子酸酯、夏佛塔苷以及没食子儿茶素5种关键差异标志物,建立了用于太谷山药和铁棍山药品种鉴别的LASSO回归预测模型。本研究基于代谢组学和LASSO回归机器学习方法,识别出太谷山药和铁棍山药的差异标志物,构建了不同品种山药的预测模型,为山药的鉴别提供了新的思路。
文摘针对酸性土壤中影响作物生产的主要限制因子(pH及其铝毒),选用耐酸铝且具有固氮能力的豆科作物是改良该类土壤、促进农业生产的有效措施之一,至于其所关联的根际微生物是否起到相应的促进作用,一直为国内外学者所关注和探究。为此,本研究以铝耐受型大豆品种基因型(BX10)和铝敏感型大豆品种基因型(BD2)为材料,以酸性红壤为生长介质,采样部位按照土层到根系的距离由远到近的顺序划分为:根外对照土(bulk soil,BS)、两侧根际土(rhizospheric soil at two sides,SRH)、刷后根际土(rhizospheric soil after brush,BRH)和冲洗后的根际土(rhizospheric soil after wash,WRH)。利用Illumina MiSeq对16S rRNA基因扩增产物的高变区V4进行高通量测序,研究了不同耐铝基因型大豆根际细菌群落的结构、功能与分子遗传多样性的差异性作用。结果表明,各处理间大豆根际细菌群落的alpha多样性无显著性差异,beta多样性差异也均不显著。PCA和PCoA分析可见BRH和WRH部位的物种组成较为一致,而BS和SRH部位具有相似的物种组成,说明植物生长主要影响根际的BRH及WRH部位的微生物,对SRH影响较小。对各分类水平物种组成和丰度进行比较,门分类水平三元图表明两个基因型大豆均在WRH部位富集蓝细菌门(Cyanobacteria)细菌;统计分析表明铝耐受型大豆(BX10)根部对于增强植物抗逆性的植物根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)有富集作用,这些富集的细菌包括蓝细菌门、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)等,以及部分与固氮和耐铝的功能相关的属种。另对同一个基因型大豆不同采样部位间进行比较分析,结果显示土壤不同采样部位可以选择性富集不同的PGPR物种。此外,16S rDNA的同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins,COG)功能预测分析的结果表明,多个COG包括COG0347、COG1348、COG1433、COG2710、COG3870、COG4656、COG5420、COG5456和COG5554均可能与固氮直接相关;BD2相比于BX10,结果显示在BRH和WRH部位似乎均更易富集固氮直接相关的COG,其可能的原因尚待进一步研究。
