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Unterschied zwischen Modulen im KEGG-Modul

Unterschied zwischen Modulen im KEGG-Modul



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Das KEGG-Modul M00115 enthält eine Reihe von Reaktionen, während M00542 keine hat; es zeigt nur die Liste der Enzyme. Ist der Reaktionssatz für M00542 noch unbekannt?


Modul bedeutet, wie auf der Seite KEGG-Modul definiert, eine funktionale Einheit. Es kann also alles sein, von Enzymgruppen über Gene bis hin zu Metaboliten. Über die beiden, die Sie betreffen:

  • Pathway-Module stellen Gruppen funktionell verwandter Enzyme dar, die Teil des metabolischen Netzwerks sind. Ich denke, dieser ist leicht zu verstehen, weil er das klassische Verständnis von "Modul" repräsentiert. Die Module umfassen Metaboliten (Verbindungen mit ID beginnend mit „C“), Enzyme (dargestellt durch KEGG Orthologe IDs beginnend mit „K“) und Reaktionen (dargestellt durch IDs beginnend mit „R“). Die Reaktionen integrieren Verbindungen und Enzyme in einem bestimmten Schritt in der Reaktionskette, die in diesem Modul enthalten ist.

  • Signaturmodule stellen Moleküle dar, die mit einem bestimmten Phänotyp assoziiert sind. Insbesondere das auf der KEGG-Seite aufgeführte Beispiel weist auf die EHEC-Pathogenitätssignatur, das Shiga-Toxin, hin. Die beiden Moleküle im Modul M00363 sind mit dem Phänotyp assoziiert, der in diesem Fall EHEC-Pathogenität. Sie müssen aber im Prinzip nicht unbedingt miteinander verwandt sein (in diesem Fall sind sie es, aber nicht im Sinne des Stoffwechselmoduls).

In Ihren speziellen Beispielen ist M00115 wiederum ein Wegmodul, das Enzyme, Verbindungen und Reaktionen umfasst, die alle auf integrierte Weise verbunden sind. Modul M00542 hingegen zeigt den Proteinteil des T3SS (Typ-3-Sekretionssystem), der von Gram-negativen Bakterien zur Infektion verwendet wird. Dies sind keine enzymatischen Reaktionen, sondern nur Proteine, die mit dem EHEC/EPEC-Pathogenitätsphänotyp assoziiert sind. Sie sind jedoch insofern verwandt, als sie einen Proteinwechselwirkungskomplex bilden, der eine Infektion vermittelt.

Sonstiges Modul Kategorien umfassen:

  • Strukturkomplexe im Zusammenhang mit molekularen Maschinen.
  • Funktionssets scheint eine verschiedene kategorie zu sein.

Man könnte argumentieren, dass das T3SS eine molekulare Maschine ist und in die Strukturkomplexe Kategorie. In der Tat ist es wichtig, sich daran zu erinnern, wie auf der Seite des KEGG-Moduls angegeben:

KEGG MODULE ist eine Sammlung von manuell definierten Funktionseinheiten [...]

Wie bei allem, was manuell definiert wird, gibt es einen gewissen Grad an Willkür. Nutzen Sie die Informationen in KEGG-Modulen, soweit sie Ihren Bedürfnissen entsprechen, aber nehmen Sie sie besser nicht als in Stein gemeißelt.


M00115 ist ein Pathway-Modul (NAD-Biosynthese), während M00542 ein Signaturmodul (EHEC/EPEC-Pathogenitätssignatur) ist.

Von der KEGG-Seite zu Modulen:

  • Pfadmodule - Darstellung enger funktioneller Einheiten in KEGG-Stoffwechselpfadkarten, wie M00002 (Glykolyse, Kernmodul mit Drei-Kohlenstoff-Verbindungen)

  • Signaturmodule - als Marker für Phänotypen, wie M00363 (EHEC-Pathogenitätssignatur, Shiga-Toxin)


Modularität

Ganz allgemein gesprochen, Modularität ist der Grad, in dem die Komponenten eines Systems getrennt und neu kombiniert werden können, oft mit dem Vorteil von Flexibilität und Anwendungsvielfalt. [1] Das Konzept der Modularität wird hauptsächlich verwendet, um die Komplexität zu reduzieren, indem ein System in verschiedene Grade von Interdependenz und Unabhängigkeit unterteilt wird und "die Komplexität jedes Teils hinter einer Abstraktion und Schnittstelle versteckt wird". [2] Das Konzept der Modularität kann jedoch auf mehrere Disziplinen mit jeweils eigenen Nuancen ausgedehnt werden. Trotz dieser Nuancen lassen sich konsistente Themen rund um modulare Systeme erkennen. [3]


Arten von Kanalauslässen (mit Design und Diagramm)

Kanalauslässe sind von den folgenden drei Typen: 1. Nicht-modulare Auslässe 2. Halbmodulare Auslässe 3. Modulare Auslässe.

Typ # 1. Nicht-modulare Steckdosen:

Bei nicht-modularen Kanalauslässen hängt die Abflussleistung vom Unterschied der Wasserstände im Nebenfluss und im Fließgewässer ab. Der Abfluss durch nicht-modulare Abflüsse schwankt über einen weiten Bereich mit Schwankungen der Wasserstände entweder des Nebenflusses oder des Wasserlaufs. Der nicht-modulare Kanalauslass wird durch einen Verschluss an seinem stromaufwärtigen Ende gesteuert. Der Druckverlust in einem nicht-modularen Auslass ist geringer als in einem modularen Auslass.

Daher sind nicht-modulare Kanalauslässe sehr gut für niedrige Fallhöhen geeignet. Bei nicht-modularen Kanalauslässen kann die Abflussmenge jedoch variieren, selbst wenn der Wasserstand im Zufluss konstant bleibt. Daher ist es sehr schwierig, in Zeiten hoher Wassernachfrage eine gerechte Verteilung des Wassers an allen Auslässen sicherzustellen.

Der nicht modulare Kanalabgang ist üblicherweise als Tauchrohrabgang oder als Mauerwerksschleuse ausgebildet, die quer zur Fließrichtung im Nebenarm im Kanalufer befestigt wird. Der Durchmesser des Rohres variiert von 10 bis 30 cm. Das Rohr wird auf einem Leichtbetonfundament verlegt, um ungleichmäßige Setzungen des Rohres und daraus resultierende Leckageprobleme zu vermeiden.

Der Rohreinlauf wird in der Regel ca. 25 cm unterhalb des Wasserspiegels im Nebenfluss gehalten. Bei zu erwartenden starken Schwankungen des Nebenwasserspiegels wird der Zulauf so fixiert, dass er unterhalb des Mindestwasserstands im Nebenfluss liegt. Abbildung 7.9 zeigt einen Rohrauslass.

Offensichtlich variiert der Abfluss durch nicht-modulare Abflüsse mit dem Wasserstand im Nebenfluss und im Wasserlauf. Bei hochgelegenen Feldern ist der Wasserlaufspiegel hoch und damit der Abfluss relativ gering. Bei Feldern in niedrigen Lagen ist der Abfluss jedoch aufgrund der niedrigeren Wasserspiegel relativ größer.

Außerdem kann, abhängig von der Wasserentnahmemenge in den Kopfbereichen, der Endbereich vollständig trocken sein oder überflutet werden. Der Abfluss durch Rohrauslässe kann erhöht werden, indem der Bachlauf vertieft und dadurch der Wasserspiegel gesenkt wird. Der Abfluss variiert von Auslauf zu Auslauf aufgrund von Strömungsverhältnissen und auch zu unterschiedlichen Zeiten am gleichen Auslauf aufgrund von Sedimentabflüssen in den dishybriden Kanal.

Daher ist eine richtige und gerechte Verteilung von Wasser sehr schwierig. Dies sind gravierende Nachteile von Rohrauslässen. Die nicht-modularen Steckdosen können jedoch auch für niedrige Kopfhöhen gut funktionieren und dies ist ihr Hauptverdienst. Rohrauslässe werden in der Anfangsphase der Verteilung oder zur zusätzlichen Bewässerung in einer Saison verwendet, in der ein Überangebot vorhanden ist.

Typ 2. Semimodulare Steckdosen:

Der Abfluss durch einen semimodularen Kanalauslass (oder semimodularen oder flexiblen Auslass) hängt nur vom Wasserstand im Nebenfluss ab und wird vom Wasserstand im Fließgewässer nicht beeinflusst, sofern eine für dessen Funktion erforderliche Mindestförderhöhe vorhanden ist.

Ein Halbmodul ist besser geeignet, um eine gerechte Verteilung des Wassers an allen Auslässen eines Verteilers zu erreichen. Der einzige Nachteil eines semimodularen Kanalausgangs besteht darin, dass er einen vergleichsweise größeren Kopfverlust mit sich bringt.

Die einfachste Art eines halbmodularen Kanalauslasses ist ein Rohrauslass, der frei in die Atmosphäre mündet. Der als nichtmodularer Auslauf bezeichnete Rohrauslass funktioniert als Halbmodul, wenn er frei in das Gewässer mündet. Das Austrittsende des Rohres liegt höher als der Wasserspiegel im Wasserlauf.

Die Arbeitshöhe H ist in diesem Fall die Differenz zwischen dem Wasserstand im Nebenfluss und der Mitte des Rohrauslasses. Der Abfluss durch den Rohrauslass kann vom Grubber nicht durch Ausheben des Bachlaufes und damit durch Absenken des Wasserspiegels des Bachlaufes erhöht werden. Andere Arten von flexiblen Auslässen umfassen Kennedy’s Gauge-Auslass, offene Gerinne-Auslass und Öffnungshalbmodule.

(i) Kennedy’s Gauge Outlet:

Diese Steckdose wurde von R.G. Kennedy im Jahr 1906. Es besteht im Wesentlichen aus einer Mündungsöffnung mit Trichtereingang, einem langgestreckten Förderrohr und einer dazwischenliegenden vertikalen Luftsäule über dem Hals (Abb. 7.10). Das Entlüftungsrohr ermöglicht eine freie Luftzirkulation um die Düse.

Diese Anordnung macht den Abfluss durch den Auslauf unabhängig vom Wasserstand im Fließgewässer. Der Wasserstrahl tritt in das ca. 3 m lange gusseiserne Aufweitrohr ein, an dessen Ende in der Regel eine Zementbetonrohrverlängerung vorgesehen ist. Das Wasser wird dann in den Wasserlauf eingeleitet.

Dieser Auslass kann leicht vom Grubber manipuliert werden, der das Entlüftungsrohr blockiert, um den Auslass durch den Auslass zu erhöhen. Aufgrund dieses Nachteils und der hohen Kosten wird die Steckdose mit dem Messgerät von Kennedy im Allgemeinen nicht verwendet.

Ein offener Gerinneauslass ist ein Wehr mit ausreichend verengtem Hals, um eine überkritische Strömung zu gewährleisten, und lang genug, um sicherzustellen, dass der Regelabschnitt bei allen Abflüssen bis zum Maximum innerhalb des Halses bleibt. Stromabwärts der Kehle ist eine allmähliche Ausdehnung vorgesehen. Die gesamte Struktur ist in Ziegelmauerwerk gebaut, aber der Steuerteil ist in der Regel mit Gusseisen- oder Stahlbett und Rückschlagblechen versehen.

Diese Anordnung gewährleistet die Bildung von Wassersprüngen und somit bleibt der Ablauf unabhängig vom Wasserstand im Fließgewässer. Abbildung 7.11 zeigt einen offenen Gerinneauslass, der im Punjab häufig verwendet wird. Der Abfluss durch den Kanalausgang ist proportional zu H 3/2 .

(iii) Düsenhalbmodule:

Ein Blendenhalbmodul besteht aus einer Blende, gefolgt von einer sich allmählich ausdehnenden Rinne auf der stromabwärtigen Seite (Abb. 7.12). Die überkritische Strömung durch die Mündung führt zur Ausbildung eines hydraulischen Sprungs in der sich ausdehnenden Rinne und somit bleibt der Abfluss unabhängig vom Wasserstand im Fließgewässer.

Der Dachblock ist geeignet geformt, um konvergierende Strom- und Wasserlinien zu gewährleisten, so dass der Durchflusskoeffizient nicht sehr stark abnimmt. Die Befestigung des Dachblocks erfolgt durch zwei Bolzen, die in einem Mauerwerksschlüssel eingelassen sind. Zur Anpassung kann dieses Mauerwerk demontiert und der Dachblock entsprechend angepasst werden.

Danach wird der Mauerwerksschlüssel neu aufgebaut. Somit kann die Einstellung mit geringen Kosten durchgeführt werden. Eine Manipulation des Auslaufs durch die Grubber würde jedoch leicht durch die Beschädigung des Mauerwerksschlüssels bemerkt werden. Dies ist der Hauptverdienst dieser Verkaufsstelle.

Geben Sie # 3 ein. Modulare Steckdosen:

Bei modularen Kanalauslässen ist der Abfluss unabhängig von den Wasserständen im Nebenfluss und im Fliessgewässer innerhalb vernünftiger Arbeitsgrenzen. Diese Auslässe können bewegliche Teile haben oder können ohne bewegliche Teile sein. Im letzteren Fall werden diese als starre Module bezeichnet. Die modularen Kanalauslässe mit beweglichen Teilen sind nicht einfach zu entwerfen und zu konstruieren und sind daher teuer.

Ein modularer Kanalauslass liefert einen festen Abfluss und ermöglicht so dem Landwirt, seine Bewässerung entsprechend zu planen. Bei Über- oder Unterversorgung im Zufluss kann jedoch das Ende des Zuflusses entweder überschwemmt werden oder das Wasser entzogen werden. Dies liegt daran, dass der modulare Auslass seinen Abfluss nicht an das Niveau im Verteiler anpassen würde.

Wenn jedoch ein Abgang in einem Stichkanal vorgesehen werden soll, der wahrscheinlich mit großen Abflussschwankungen verläuft, wäre ein modularer Abgang die ideale Wahl. Die Steckdose würde so niedrig eingestellt werden, dass sie ihren gebührenden Anteil beziehen kann, wenn die Filiale mit geringem Angebot läuft.

Wenn die Zweigstelle überschüssiges Material transportieren muss, um den Bedarf der Vertriebsstellen zu decken, würde die Abgabe durch den modularen Auslass nicht beeinträchtigt, und die überschüssigen Lieferungen würden bis zu den gewünschten Vertriebsstellen reichen.

In ähnlicher Weise wäre ein modularer Auslass eine geeignete Wahl, wenn ein Auslass stromaufwärts eines Reglers oder eines erhöhten Scheitelgefälles angeordnet werden soll. Die meisten der modularen Steckdosen haben bewegliche Teile, die ihre Installation und Wartung teuer machen.

Die folgenden zwei Arten von modularen Steckdosen (auch als starre Module bekannt) haben jedoch keine beweglichen Teile:

Dieses Modul hat ein Einlassrohr unter der Verteilerbank. Dieses Rohr führt Wasser aus dem Verteiler zu einem aufsteigenden Spiralrohr, das sich der Wirbelkammer anschließt (Abb. 7.13). Diese Anordnung führt zu einer freien Wirbelbewegung. Aufgrund dieser freien Wirbelbewegung kommt es in der Nähe der Außenwand des Steigrohrs zu einer Aufwärtsbewegung des Wassers (aufgrund der geringeren Geschwindigkeit bei größerem Radius – ein Merkmal der Wirbelbewegung). Die Wasseroberfläche fällt somit zur Innenwand hin ab.

Am Dach der Wirbelkammer sind mehrere Prallplatten geeigneter Größe so aufgehängt, dass die unteren Enden dieser Platten entgegen der Strömungsrichtung geneigt sind.

Mit der Erhöhung des Kopfes staut sich der Wafer an der Außenwand der Wirbelkammer und prallt gegen die Prallplatten und dreht sich in der Kammer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prallplatten herum. Dies führt zu einer Dissipation überschüssiger Energie und zu einer ständigen Entladung. Der Auslauf ist relativ aufwendiger und sein Sedimentabzug ist auch nicht gut.

(ii) Khannas starres Öffnungsmodul:

Dieser Kanalauslass ähnelt einem Düsenhalbmodul. Er hat aber zusätzlich im Dachblock befestigte schräge Triebe (Abb. 7.14). Diese Sprosse bewirken eine Rückströmung und halten so den Auslauf konstant.

Liegt der Wasserstand im Verteiler auf oder unter seinem normalen Niveau, verhält sich der Auslauf wie ein Blendenhalbmodul. Wenn der Wasserspiegel im Mutterkanal jedoch über seinem normalen Niveau liegt, steigt der Wasserspiegel in Kammer A und tritt in den ersten schrägen Sprosse ein. Dies verursacht einen Rückfluss und führt zusätzliche Energie ab.

Dies führt zu einer konstanten Entladung. Die Anzahl der schrägen Triebe und ihre Höhe über dem normalen Niveau können je nach örtlichen Anforderungen variieren. Die Triebe sind in einer Kammer untergebracht, damit diese nicht manipuliert werden können. Wenn die Triebe blockiert sind, funktioniert der Auslass weiterhin als Halbmodul.


4 Antworten 4

Die Begriffe sind ähnlich. Ich denke im Allgemeinen an ein "Modul" als größer als eine "Komponente". Eine Komponente ist ein einzelnes Teil, normalerweise relativ klein im Umfang, möglicherweise universell einsetzbar. Beispiele sind UI-Steuerelemente und "Hintergrundkomponenten" wie Timer, Threading-Assistenten usw. Ein "Modul" ist ein größerer Teil des Ganzen, normalerweise etwas, das eine komplexe Hauptfunktion ohne äußere Einmischung ausführt. Dies kann die Klassenbibliothek einer Anwendung sein, die eine Integration mit E-Mail oder der Datenbank ermöglicht. Es kann so groß sein wie eine einzelne Anwendung einer Suite, wie zum Beispiel das "Debitoren-Modul" einer ERP-/Buchhaltungsplattform.

Ich denke auch, dass "Module" austauschbarer sind. Komponenten können repliziert werden, wobei neue wie alte aussehen, aber in gewisser Weise "besser" sind, aber normalerweise hängt das Design des Systems strenger von einer Komponente ab (oder einem Ersatz, der dem sehr spezifischen Verhalten dieser Komponente entspricht). In Nicht-Computer-Begriffen kann eine "Komponente" der Motorblock eines Autos sein, den Sie im Motor basteln oder sogar vollständig ersetzen können, aber das Auto muss einen Motor haben und sehr strengen Spezifikationen entsprechen, wie Abmessungen, Gewicht, Befestigungspunkte usw., um den "Serien"-Motor zu ersetzen, für den das Auto ursprünglich entwickelt wurde. Ein "Modul" impliziert andererseits eine "Plug-in"-Funktionalität, egal mit welchem ​​Modul, es kann auf so leichte Weise kommuniziert werden, dass das Modul mit minimaler Auswirkung auf andere Teile entfernt und/oder ersetzt werden kann vom System. Das elektrische System eines Hauses ist hochmodular. Sie können alles mit einem 120V15A-Stecker an jede 120V15A-Steckdose anschließen und erwarten, dass das, was Sie einstecken, funktioniert. Der Hausverkabelung ist es egal, was wo angeschlossen ist, vorausgesetzt, der Strombedarf in einem einzelnen Zweig des Systems überschreitet die sicheren Grenzen nicht.


Anreicherungsanalyse auf Probenebene und KEGG-Pfadmodul

Die Anreicherungsanalyse auf Probenebene (SLEA) ist eine neuartige Methode, die eine allgemeinere Anwendung für die Anreicherungsanalyse auf der Ebene einzelner Proben hat und in letzter Zeit weithin akzeptiert wird [11-17]. Die Pfade oder Module werden als Genlisten dargestellt, die aus der Literatur oder Online-Repositorien wie Gene Ontology und KEGG bezogen oder durch andere Hochdurchsatz-Assays bestimmt werden können. Ohne a priori phänotypische Informationen über die Proben zu verwenden, berechnet die SLEA einen Anreicherungsscore pro Probe pro Genset unter Verwendung des z-Tests. Dieser Score wird verwendet, um die relative Bedeutung des entsprechenden Moduls oder Pfades in verschiedenen Patientengruppen zu bestimmen [11, 13].

In dieser Studie wurde die Anreicherungsanalyse für jede Probe mit Gitools Version 1.6.0 durchgeführt. Wir haben die Z-Score-Methode wie oben beschrieben verwendet. Diese Methode vergleicht den mittleren (oder Median) Expressionswert von Genen in jedem Modul mit einer Verteilung des Mittels (oder Medians) von 10.000 zufälligen Modulen derselben Größe, die aus den Expressionswerten für dieselbe Probe gezogen wurden. Das Ergebnis dieser Anreicherungsanalyse ist ein Z-Score, der ein Maß für die Differenz zwischen den beobachteten und den erwarteten mittleren (oder medianen) Expressionswerten für ein Genset ist. Der auf den Z-Score bezogene P-Wert wurde für mehrere Tests mit der Benjamini-Hochberg-Methode der falschen Entdeckungsrate (FDR) korrigiert. Ein Modul ist in einer Stichprobe “positiv angereichert”, wenn es einen positiven Z-Wert mit einem korrigierten P-Wert < 0,05 hat und ist “negativ angereichert”, wenn der Z-Wert mit einem korrigierten P- negativ ist. Wert < 0,05[11, 13, 17]. Neben der Anreicherungsbedingung für einzelne Proben haben wir auch die Anreicherungswerte für das Pathway-Clustering und die Hauptkomponentenanalyse wie beschrieben verwendet [14, 17]. Die Ergebnisse wurden als Heatmaps in Gitools visualisiert, was für die Identifizierung und Interpretation der Anreicherungsmuster zwischen den Proben nützlich ist.

Die KEGG-Pfadmodule wurden unter http://www.genome.jp/kegg/pathway.html heruntergeladen. Wir haben insgesamt 294 Signalwege in den KEGG-Datenbanken untersucht. Für jeden Weg haben wir alle verwandten Gene identifiziert. Durch Kartierung der Gennamen in den Gensets, die mithilfe von KEGG-Wegen identifiziert wurden, und den Gennamen im TCGA-Datensatz und Rembrandt-Datensatz, extrahierten wir die Genexpressionsprofile für jeden der 294 Signalwege aus den 529 Tumorproben im Trainingssatz und den 228 Tumorproben im Validierungssatz.


Schlussfolgerungen

Die Auflösungsgrenze von Modularisierungsalgorithmen ist ein wesentliches Hindernis für die Suche nach Rechenalgorithmen, die in der Lage sind, biologisch relevante Module in molekularen Netzwerken zu erkennen. Unsere Methode zeigte eine höhere Genauigkeit bei der Modularisierung und demonstrierte ihre Fähigkeit, kleinere Module auf synthetischen LFR-Netzwerken zu finden, die molekulare Netzwerke und echte Protein-Protein-Interaktionsnetzwerke nachahmen. Die topologische Qualität und funktionale Bedeutung der nach Anwendung unserer Methode realisierten Module wurden gegenüber den bestehenden Algorithmen stark verbessert. Der hier entwickelte Verfeinerungsalgorithmus ist ein einfacher und inkrementeller Ansatz, der auf andere qualitätsmaximierende Modulerkennungsalgorithmen ausgedehnt werden kann, um die Auswirkungen der Auflösungsgrenze zu verbessern. Man könnte die Konvergenzeigenschaften unseres Algorithmus, die Anwendung in überlappenden Clustern und den Einfluss der Qualitätsverlustschwelle weiter untersuchen.


Methoden

Pflanzenmaterialien und experimentelles Design

Die Cd-arme Sorte „Shennong 315” (O. s. japonika, kurz für S315) und hoch Cd-akkumulierende Sorte “Shendao 47” (O. s. japonika, kurz für S47) wurden als Pflanzenmaterial verwendet. Alle Samen wurden von der Germplasm Resources Bank der Provinz Liaoning mit der Zugangsnummer Liaoshendao[2001]Nr.96 und Liaoshendao[2010]Nr.235 für S315 bzw. S47 bezogen. Das Experiment wurde in einem experimentellen Gewächshaus an der Northeast Agricultural University durchgeführt. Im Dreiblattstadium wurden Reissämlinge mit konventioneller Dichte-, Beleuchtungs- und Düngestrategie in ein Gewächshaus umgepflanzt. Als Pflanzenmaterial wurden insgesamt 60 Reiskeimlinge (darunter je 30 Keimlinge von S315 und S47) verwendet. Jede Reissorte (30 Sämlinge) wurde nach dem Zufallsprinzip in zwei Pools (jeweils 15 Pflanzen) aufgeteilt, von denen einer mit Cd 2+ -freiem Schlammwasser gefüllt war (Kontrollgruppe, gekennzeichnet mit C) und der andere mit CdCl . behandelt wurde2·2,5 H2O (10 mg/kg) bis zur Reife (Cd-Behandlungsgruppe, gekennzeichnet als T). Insgesamt wurden vier Gruppen entworfen, darunter C-S315, T-S315, C-S47 und T-S47. Die Proben des ersten Knotens (nicht verlängerte Knoten, markiert als A, Abb. 1), Rispenknoten (markiert als B, Abb. 1), und Körner wurden im Kornfüllstadium zur Bestimmung des Cd-Gehalts mit fünf biologischen Wiederholungen (jeweils drei technische Wiederholungen) gesammelt. Alle Stammknotenproben (der erste und Rispenknoten) wurden für die Transkriptomanalyse gesammelt und als C-S315-A, T-S315-A, C-S315-B, T-S315-B, C-S47-A, T-S47-A, C-S47-B bzw. T-S47-B und drei biologische Replikate wurden für jede Gruppe festgelegt (jedes biologische Replikat enthielt drei Individuen). Alle frischen Proben wurden bis zur Analyse bei -80 °C gelagert.

Bestimmung der Gesamt-Cd-Konzentration

Um die Cd-Konzentration in Knoten A, Knoten B und Reiskörnern zu bestimmen, wurde ein Atomabsorptionsspektrophotometer (AAS) gemäß den Anweisungen verwendet. Kurz gesagt wurden frische Gewebe zerkleinert, getrocknet und pulverisiert. 100 mg Pulver wurden mit 1 ml HNO . behandelt3 und wurde in 20 ml Reinstwasser verdünnt. Standard-Cd-Lösung (CdCl2) wurde als Qualitätskontrollproben verwendet.

Gesamt-RNA-Extraktion und Aufbau von mRNA-Bibliotheken

Die Gesamt-RNA wurde aus Stammknotengeweben unter Verwendung eines RNAprep pure Plant Kit (Tiangen, China) extrahiert. Die RNA-Qualität wurde mittels Gelelektrophorese und Nanodrop (Thermo, USA) bewertet. Gleiche RNA-Proben von drei Individuen in jeder Gruppe wurden zu einer Mischprobe (als biologische Wiederholung) gepoolt und entsprechend wurden 3 Mischproben in jeder Gruppe (n = 24 Proben) hergestellt. Alle RNA-Proben wurden unter Verwendung eines QuantScript RT-Kits (Tiangen, China) in cDNA-Proben revers transkribiert. Die Sequenzbibliotheken wurden dann unter Verwendung des mRNA-seq V3 Library Prep Kit for Illumina (Vazyme, China) gemäß den Anweisungen des Herstellers konstruiert. Die Qualität der Bibliothek wurde mit dem Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Technologies, USA) bewertet. Schließlich wurde eine Illumina HiSeq X-Sequenzierungsplattform (ein Pair-End 2 × 150 bp-Modus) verwendet, um Sequenzierungsdaten zu erhalten.

Datenverarbeitung von mRNA-Sequenzen

Die Qualität der rohen Sequenzierungsdaten (.fastq-Format) wurde mit FastQC (Version 0.11.5, http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/) kontrolliert. Reads von geringer Qualität und Adapter-Reads wurden aus den Rohdaten entfernt und die sauberen Daten wurden zusammengestellt und mit dem Referenzgenom von Reis verglichen (IRGSP-1.0.28, http://rice.plantbiology.msu.edu/pub/data/Eukaryotic_Projects/ o_sativa/) mit hisat2 (http://ccb.jhu.edu/software/hisat2). Der Wert von FPKM (erwartete Anzahl von Fragmenten pro kb pro Million Lesevorgänge) der Lesevorgänge wurde mit Cufflinks (Version 2.2.1, http://cole-trapnell-lab.github.io/cufflinks/) berechnet. Die Hauptkomponentenanalyse (PCA) und die Korrelationsanalyse nach Pearson wurden basierend auf dem FPKM durchgeführt. Die differentiell exprimierten Gene (DEGs) wurden unter Verwendung von DESeq (http://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/DESeq.html) 49 mit den Kriterien p < 0,05 und |log . identifiziert2(Faltenwechsel, FC) | ≥ 2. Gene mit Log2FC > 2 und log2FC < –2 wurden als hoch- bzw. herunterregulierte DEGs identifiziert. Hierarchisches Clustering basierend auf den Expressionsprofilen von DEGs wurde von pheatmap (Version 1.0.10 https://cran.r-project.org/web/packages/peatmap/index.html) präsentiert.

WGCNA-Analysen für DEGs

Das R-Paket WGCNA (v1.61 https://cran.r-project.org/web/packages/WGCNA/index.html) wurde für die Analyse des Koexpressionsmoduls der DEGs verwendet 50 . Die WGCNA-Parameter der weichen Schwellenleistung der Adjazenzmatrix und die Kriterien des Korrelationskoeffizientenquadrats der Eigengene wurden gemäß den ungefähren skalenfreien Topologie-Vorbedingungen und den Kriterien des Cut-offs von ≥30 Genen und der Schnitthöhe = 0,15 definiert. Die Adjazenzmatrix-Unähnlichkeit betrug 0,2. Anschließend wurden die WGCNA-Module (co-expression network) von Eigengenen identifiziert und die mit agronomischen Merkmalen korrelierten Netzwerke mit dem Kriterium der Stabilitätskorrelation p ≤ 0,05 identifiziert. Die Module mit Gensignifikanz (Pearson-Korrelationskoeffizient) ≥0,6 für agronomische Merkmale (Cd-Behandlung, Cd-Akkumulation und verschiedene Gewebeknoten) wurden für weitere Analysen beibehalten.

GO- und KEGG-Anreicherungsanalyse

Die DEGs in Modulen, die mit den agronomischen Merkmalen korreliert sind, wurden separat der Anreicherungsanalyse für Gene Ontoloy (GO http://www.Geneontology.org/) und KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) unterzogen 51 . Signifikante biologische GO-Prozesse (BP) und KEGG-Wege wurden mit dem Kriterium von p < 0,05 identifiziert.

QRT-PCR Genexpressionsanalyse

Eine qRT-PCR-Analyse wurde durchgeführt, um die Expression von DEG-Kandidaten zu überprüfen. Primer der DEG-Kandidaten wurden unter Verwendung von Primer Premier 5.0 (http://www.PremierBiosoft.com) entworfen. Das 20 µl Reaktionsvolumen enthielt 2 µl verdünnte cDNA, 0,5 µl Vorwärts- und Rückwärtsprimer (10 µM), 10 µl 2×POWRUP SYBR MASTER MIX (Thermo, USA) und 7 µl dd H2O. Die PCR-Amplifikation wurde auf einem Eppendorf Mastercycler pro PCR System (Eppendorf, Deutschland) bei 95 °C für 5 min durchgeführt, gefolgt von 40 Zyklen von 95 °C für 15 s, 58 °C für 30 s, gefolgt von 72 °C für 5 Minuten. Die relative Quantifizierung wurde nach der 2-ΔΔCT-Methode berechnet. Hier wurden drei unabhängige biologische Replikate entworfen.

Statistische Analyse

Die statistische Analyse wurde mit GraphPad Prism 6 (https://www.graphpad.com/support/prism-6-updates/) durchgeführt. Alle experimentellen Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) ausgedrückt, und Unterschiede zwischen Gruppen oder Behandlungen wurden unter Verwendung des ungepaarten t-Tests analysiert. Unterschiede zwischen den Geweben wurden unter Verwendung des Einweg-ANOVA-Tests analysiert. P < 0,05 wurde als signifikanter Schwellenwert für statistische Unterschiede festgelegt.

Ethische Zustimmung

Dieser Artikel enthält keine Studien mit menschlichen Teilnehmern oder Tieren, die von einem der Autoren durchgeführt wurden.


Abstrakt

Biologische Bodenkrusten (Biokrusten) sind weltweit in ariden und semiariden Umgebungen weit verbreitet. Die Stoffwechselwege des Mikrobioms von Biokrusten tragen zu wichtigen biogeochemischen Prozessen bei, die die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Oberflächenbodens verbessern. Die Unterschiede in mikrobiellen Prozessen zwischen verschiedenen Arten von Biokrusten wurden jedoch durch metagenomische Analysen nur unzureichend untersucht. In dieser Studie haben wir zwei Arten von Biokrusten (bakteriell dominierte Biokrusten und moosdominierte Biokrusten) unter Verwendung von Shotgun-Metagenom-Sequenzierung verglichen. Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass Aktinobakterien war der häufigste Stamm im Mikrobiom von Bakterien- und Moosbiokrusten, obwohl sich die beiden Biokrusten in der Zusammensetzung der folgenden anderen häufig vorkommenden Stämme unterschieden Proteobakterien, Säurebakterien, Cyanobakterien, Planctomyceten und Bakteroidetäten. Das Profil der C- und N-bezogenen Stoffwechselwege des Metagenoms unterschied sich zwischen den Bakterien- und Moosbiokrusten. Die Ergebnisse zeigten, dass die Kohlenmonoxid-Dehydrogenase-codierenden Gene häufiger vorhanden waren als das Gen, das die Ribulose-1,5-Bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase (RubisCO) codiert, die am Calvin-Zyklus beteiligt ist, der tatsächlich der Hauptstoffwechselweg für die Kohlenstofffixierung in beiden Biokrusten ist. Geringe Diversität in N2 Fixierungswege scheinen ein charakteristisches Merkmal von Biokrustenmikrobiomen zu sein, während die Stickstoffreduktion die metabolischen Netzwerke der beiden Biokrusten dominiert. Das Mikrobiom von bakteriellen Biokrusten war reich an assimilatorischen Nitratreduktionsgenen, während das Mikrobiom von Moosbiokrusten reich an dissimilatorischen Nitratreduktionsgenen war. Unter den (bio-)chemischen Parametern unterscheidet der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) zwischen Bakterien- und Moosbiokrusten. Unsere Studie legt nahe, dass die Biokrustentypen signifikante Auswirkungen auf den TOC-Gehalt und die taxonomische, genetische und metabolische Diversität haben.


Module in BMSc

Die Studiengang Bachelor of Medical Sciences (BMSc) ist die Kombination aller Module, die zum Abschluss mit BMSc-Abschluss führen. Zulassung zum BMSc-Programm findet in der 3. Klasse statt und nur Studierende, die in die 3. Klasse BMSc aufgenommen wurden, können Module belegen, die zum Abschluss mit BMSc-Abschlüssen führen.

Welche Module führen zu einem BMSc-Abschluss?

Honors Spezialisierungsmodule in BMSc

Es gibt 21 Honours Specialization Module die zum Abschluss mit BMSc (Honours) führen und nur Studierende der 3. und 4. Klasse BMSc können sich in diese Module einschreiben.

Die Einschreibung in Jahr 3 und 4 jedes Honours-Spezialisierungsmoduls ist aufgrund des in Jahr 4 erforderlichen Abschlusskurses begrenzt.

  • 20 Honours-Spezialisierungsmodule enthalten ein 4000-Level Forschungsprojekt als Schlusssteinkurs
  • Die Honours-Spezialisierung in IMS erfordert einen Fortgeschrittenen-Labor-Halbkurs mit 4000 Niveaus und einen halben Kurs mit ausgewählten Themen als Abschlusskurse (siehe Medizinwissenschaften 4900F/G und 4930F/G)

Bewerben sich mehr Studierende für ein bestimmtes Modul der Honours-Spezialisierung als Plätze zur Verfügung stehen, wird die Zulassung zur Honours-Spezialisierung konkurrenzfähig:

  • sehen Zulassung zum 3. Jahr BMSc für Informationen über die Zulassung zu Honours Specialization-Modulen in Jahr 3 (z. B. maximale Kapazität und Wettbewerbsdurchschnitte für die Zulassung zu jedem Modul usw.)
  • sehen Zulassung zum 4. BMSc für Informationen über die Zulassung zu Jahr 4 der Honours-Spezialisierungsmodule (z. B. maximale Kapazität und gewichtete gewichtete Durchschnittswerte für die Zulassung zu jedem Modul usw.)

Siehe die Akademischer Kalender für die vollständige Auflistung des Modulangebots der medizinischen Grundlagenfächer.

Doppel-Majors in BMSc

Double Majors können sowohl in BMSc (Honours) als auch in BMSc (non-honours) absolviert werden, sofern beide Major Module aus den 9 Hauptmodule von den medizinischen Grundlagenfächern angeboten. Der einzige Unterschied zwischen Doppel-Majors in einem BMSc (Honours)-Abschluss und Doppel-Majors in einem BMSc (Non-Honours)-Abschluss ist das Niveau der erreichten Noten in den modularen Studiengängen. Siehe die Abschlussvoraussetzungen für Honours Bachelor-Abschlüsse und der Abschlussvoraussetzungen für Bachelor-Studiengänge (vier Jahre).

Nur Studierende der Jahrgangsstufen 3 und 4 BMSc können sich in Doppel-Majors einschreiben, die zum Abschluss mit BMSc (Honours) und BMSc (non-honours) führen:

  • ein BMSc-Abschluss (non-honours) wird verliehen, wenn in einem oder beiden Majors der Durchschnitt der erforderlichen 6.0 Studiengänge unter 70 % liegt und/oder in einem oder in beiden Majors in einem modularen Studiengang eine Note unter 60 % erreicht wird Module und/oder bei einer nicht bestandenen Note in einem Kurs

Die Einschreibung in Double Majors ist nicht begrenzt, da keiner der Majors in Jahr 4 einen Schlusskurs enthält:

  • die 4000-Level-Decksteinkurse (Forschungsprojekte und Medizinwissenschaften 4900F/G + 4930F/G) kann nur von Studierenden der Honours-Spezialisierungsmodule belegt werden

Die meisten BMSc-Studenten, die Doppel-Majors absolvieren, werden feststellen, dass in beiden Hauptmodulen die gleichen Kurse erscheinen (z. B. Biochemie 2280A wird in beiden Hauptfächern angezeigt):

  • auf beide Module kann maximal 1,0 "Gemeinsamer Kurs" angerechnet werden -- siehe Gemeinsame Kursrichtlinien
  • sehen Zulassung zum 3. Jahr BMSc und Zulassung zum 4. BMSc für Informationen zur Zulassung zum Double Major in den Jahrgangsstufen 3 und 4

Siehe die Akademischer Kalender für die vollständige Auflistung des Modulangebots der medizinischen Grundlagenfächer.

Spezialisierung in Interdisziplinären Medizinwissenschaften (IMS)

Es gibt nur 1 Vertiefungsmodul im BMSc-Programm - Spezialisierung auf IMS - und nur Studierende der 3. und 4. Klasse BMSc können sich in dieses Modul einschreiben.

Very few students pursue a Specialization in IMS since this module leads to graduation with a non-honours BMSc degree. Since most students in the BMSc Program meet and/or exceed the marks/averages required to register in Honours degrees, students are strongly encouraged to pursue either Honours Specialization modules or Double Majors.

Enrollment in the Specialization in IMS is nicht limited as this module does not contain a capstone course in Year 4

  • the 4000-level capstone courses Medical Sciences 4900F/G + 4930F/G) cannot be taken by students in the Specialization in IMS.
  • sehen Admission to Year 3 BMSc und Admission to Year 4 BMSc for information about admission to the Specialization in IMS in Years 3 and 4

Siehe die Academic Calendar for the complete listing of modules offered by the basic medical science departments

Discipline-specific or interdisciplinary modules?

The decision to pursue a discipline-specific module or an IMS module is a personal decision for each student. Students seeking admission to graduate and/or professional programs after their BMSc degrees are encouraged to investigate whether their choice of discipline-specific or interdisciplinary modules will influence their eligibility.

Discipline-specific modules

Modules that focus on one or two specific basic medical science disciplines in Years 3 and 4 are referred to as "discipline-specific" modules. Examples of how the discipline-specific modules differ from the IMS modules are as follows:

  • discipline-specific modules are more structured than IMS modules
  • ein Research Project is undertaken in Year 4 by students in discipline-specific Honors Specialization modules

Interdisciplinary modules in BMSc

In Years 3 and 4 of the Interdisciplinary Medical Sciences (IMS) modules, at least two basic medical science disciplines must be studied and each student chooses the disciplines to be studied.

  • rather than a Research Project in Year 4, students in the Honours Specialization in IMS take Medical Sciences 4900F/G (lab course) and 4930F/G (lecture course)in which a clinical condition/disease is considered from an interdisciplinary perspective
  • students in the Major in IMSare required to take Medical Sciences 4931F/G to gain insight into the study of a clinical condition from the lens of the various disciplines.

Which to pursue: Honours Specialization or Double Majors? or Specialization?

Students are encouraged to pursue either an Honours Specialization module or Double Majors within the BMSc Program since these lead to graduation with a BMSc Honours degree. Students completing a Specialization module will complete a BMSc degree (non-honours). W

Students often ask if an Honours Specialization module will benefit them more than Double Majors upon graduation with a BMSc degree. An Honours Specialization module will benefit Sie if the program/career to which Sie wish to apply after graduation either prefers or requires an Honours Specialization module.

Why consider an Honours Specialization module?

You might wish to consider an Honours Specialization module if:

  • you want to graduate with an Honours degree (might be required or preferred for your career path)
  • you would like to take a capstone course in Year 4: either (i) a Research Project in discipline-specific Honours Specialization modules, or (ii) Medical Sciences 4900F/G and 4930F/G for the Honours Specialization in IMS

Some graduate programs (Masters, PhD) at various universities may prefer students who have completed a research project in their undergraduate degree, while other graduate programs may simply want students to possess an Honours degree.

You'll need to contact the specific programs to which you wish to apply for answers to questions like:

  • is an honours degree required (or preferred) for admission?
  • am I at an advantage for admission if I complete an Honours Specialization module vs. Double Majors?
  • am I a more competitive candidate if I complete a Research Project (only available in discipline-specific Honours Specialization modules)

Why consider Double Majors?

Double Majors lead to graduation with either a BMSc Honours degree or a BMSc degree (non-honours). The Majors are the same in the two degree types (i.e. the required courses are exactly the same) but students need higher marks to graduate with the Honours degree (e.g. at least 60% in each modular course and an average of 70% on all courses in each Major - see details Hier).

You might wish to consider Double Majors if:

  • you want to study two disciplines within the basic medical sciences but there is not an Honours Specialization module that contains courses from the two disciplines
    • examples of modules that contain more than one discipline include Honours Specialization in IMS and Honours Specialization in Biochemistry and Cancer Biology

    Registration in Double Majors in Year 4 is not limited to a particular number of students in Year 4 and you will be admitted to Year 4 Double Majors from Year 3 BMSc as long as you have the prerequisites to take the required 4000-level courses.

    Keep in mind that Double Majors in the BMSc Program almost always have "common courses" - modular courses that show up in both modules - and that there is a policy that specifies that a maximum of 1.0 common course can be used toward both modules (see details of the Common Course Policy).

    Why (or why not) consider a Specialization in IMS?

    A Specialization in IMS leads only to a non-honours BMSc degree and you need to determine if any program/career in which you might be interested after your degree either requires or prefers an Honours degree.

    You might wish to consider a Specialization in IMS if:

      your career path does not require or prefer an Honours degree

    We do not encourage you to complete the Specialization in IMS since you cannot graduate with an Honours degree. Very few BMSc students graduate with the Specialization in IMS for this reason.


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