[發(fā)明專利]環(huán)境變化下有機碳和微生物耦合關系的定量方法

在審

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• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113555059A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 王建軍;胡盎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00;G16B40/00
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

1.一種環(huán)境變化下有機碳和微生物耦合關系的定量方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)采集不同生態(tài)條件下的環(huán)境樣品；

2)選取步驟1)所述不同生態(tài)條件表征的全球變化因子或與其相關的全球變化因子用于定量計算；

3)獲取每份樣品中所述全球變化因子的定量數(shù)值，并按照數(shù)值大小順序排列，之后采用移動窗口法將順序排列的數(shù)值劃分為一系列連續(xù)的窗口；

4)在每個窗口中通過相關分析建立有機碳分子組成和微生物群落組成之間的相互作用網(wǎng)絡；

5)基于相互作用網(wǎng)絡計算二分網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)指標，定量有機碳與微生物組成間相互作用，并結(jié)合零模型計算標準分數(shù)，對有機碳-微生物間相互作用的定量進行標準化；

6)統(tǒng)計分析標準化定量有機碳-微生物間相互作用網(wǎng)絡指標沿環(huán)境變化梯度的響應特征。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的不同生態(tài)條件的環(huán)境樣品為自然環(huán)境樣品或置于不同生態(tài)條件下培養(yǎng)后的環(huán)境樣品。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于計算的全球變化因子為溫度和/或營養(yǎng)鹽濃度，或兩者共同產(chǎn)生的效應變量；所述溫度和營養(yǎng)鹽濃度兩者共同產(chǎn)生的效應變量包括代表初級生產(chǎn)力的變量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機碳分子組成和微生物群落組成數(shù)據(jù)通過高分辨質(zhì)譜技術和高通量基因測序技術獲得。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機碳分子和微生物群落組成間的相互作用網(wǎng)絡基于SparCC或Spearman相關分析建立。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于整體相互作用網(wǎng)絡計算二分網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)指標，或根據(jù)相關系數(shù)的正負劃分為負相關網(wǎng)絡和正相關網(wǎng)絡，分別計算二分網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)指標。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二分網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)指標選用連通性和特異性，其表達式如下：

C＝LD_a/(r+c) (2)

式中，C為連通度；LD_q為連接數(shù)密度；b_i·和b_·j分別為第i個有機碳分子的行和和第j個微生物物種的列和，r為有機碳分子數(shù)，c為微生物物種數(shù)，b..為兩者行列總和；為第i個有機碳分子的多樣性，為第j個微生物物種的多樣性；H_z和H′₂分別為特異性和標準化的特異性；p_ij＝a_ij/b..，q_i＝b_i·/b..，q_j＝b_·j/b..；理論上H_2min為0。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述結(jié)合零模型計算標準分數(shù)的表達式如下：

其中，I_observed為觀測的網(wǎng)絡指標，和分別為零模型計算的網(wǎng)絡指標的平均值和標準差。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過隨機化數(shù)據(jù)矩陣的方法生成零模型對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)指標進行標準化。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用回歸分析的方法統(tǒng)計分析標準化定量有機碳-微生物間相互作用網(wǎng)絡指標沿環(huán)境變化梯度的響應特征。