Predictive modeling of Pseudomonas syringae virulence on bean using gradient boosted decision trees
Notice bibliographique
Résumé
Pseudomonas syringae is a genetically diverse bacterial species complex responsible for numerous agronomically important crop diseases. Individual P. syringae isolates are assigned pathovar designations based on their host of isolation and the associated disease symptoms, and these pathovar designations are often assumed to reflect host specificity although this assumption has rarely been rigorously tested. Here we developed a rapid seed infection assay to measure the virulence of 121 diverse P. syringae isolates on common bean (Phaseolus vulgaris). This collection includes P. syringae phylogroup 2 (PG2) bean isolates (pathovar syringae) that cause bacterial spot disease and P. syringae phylogroup 3 (PG3) bean isolates (pathovar phaseolicola) that cause the more serious halo blight disease. We found that bean isolates in general were significantly more virulent on bean than non-bean isolates and observed no significant virulence difference between the PG2 and PG3 bean isolates. However, when we compared virulence within PGs we found that PG3 bean isolates were significantly more virulent than PG3 non-bean isolates, while there was no significant difference in virulence between PG2 bean and non-bean isolates. These results indicate that PG3 strains have a higher level of host specificity than PG2 strains. We then used gradient boosting machine learning to predict each strain's virulence on bean based on whole genome k-mers, type III secreted effector k-mers, and the presence/absence of type III effectors and phytotoxins. Our model performed best using whole genome data and was able to predict virulence with high accuracy (mean absolute error = 0.05). Finally, we functionally validated the model by predicting virulence for 16 strains and found that 15 (94%) had virulence levels within the bounds of estimated predictions. This study strengthens the hypothesis that P. syringae PG2 strains have evolved a different lifestyle than other P. syringae strains as reflected in their lower level of host specificity. It also acts as a proof-of-principle to demonstrate the power of machine learning for predicting host specific adaptation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».