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Coupling ecological network analysis with high-throughput sequencing-based surveys: Lessons from the next-generation biomonitoring project

Authors :
Maxime Dubart
Pascal Alonso
Didac Barroso-Bergada
Nathalie Becker
Kevin Bethune
David A. Bohan
Christophe Boury
Marine Cambon
Elsa Canard
Emilie Chancerel
Julien Chiquet
Patrice David
Natasha de Manincor
Sophie Donnet
Anne Duputié
Benoît Facon
Erwan Guichoux
Tâm Le Minh
Sebastián Ortiz-Martínez
Lucie Piouceau
Ambre Sacco-Martret de Préville
Manuel Plantegenest
Céline Poux
Virginie Ravigné
Stéphane Robin
Marine Trillat
Corinne Vacher
Christian Vernière
François Massol
Évolution, Écologie et Paléontologie (Evo-Eco-Paleo) - UMR 8198 (Evo-Eco-Paléo (EEP))
Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Plant Health Institute of Montpellier (UMR PHIM)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Agroécologie [Dijon]
Université de Bourgogne (UB)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Dijon
Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB )
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA)
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro
Biodiversité, Gènes & Communautés (BioGeCo)
Université de Bordeaux (UB)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest
Mathématiques et Informatique Appliquées (MIA Paris-Saclay)
AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
University of California [Riverside] (UCR)
University of California
Peuplements végétaux et bioagresseurs en milieu tropical (UMR PVBMT)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de La Réunion (UR)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Centre de Biologie pour la Gestion des Populations (UMR CBGP)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro
Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
Laboratoire de Probabilités, Statistique et Modélisation (LPSM (UMR_8001))
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204 (CIIL)
Institut Pasteur de Lille
Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-17-CE32-0011,NGB,Biosurveillance Next-Gen des changements dans la structure et le fonctionnement des écosystèmes(2017)
ANR-14-CE02-0012,ARSENIC,Adaptation et résilience des réseaux écologiques spatialisés face aux changements d'origine humaine(2014)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM)
École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier
Bangor University
Université de Rennes (UR)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Rennes Angers
Université Paris-Saclay
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
CHU Lille
14-CE02-0012, 17-CE32-0011, 18-CE02-0010, 2016-1R20301-00007218
ANR-10-EQPX-16-01
European Commission, EC: 2003227
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche, MESR
Conseil Régional Aquitaine: 20030304002FA, 20040305003FA
Région Hauts-de-France
Bohan D.A.Dumbrell A.J.Vanbergen A.J.
ANR-18-CE02-0010,EcoNet,Modèles statistiques avancés pour les réseaux écologiques(2018)
Source :
The Future of Agricultural Landscapes, Part III, The Future of Agricultural Landscapes, Part III, 65, Elsevier, pp.367-430, 2021, Advances in Ecological Research, 978-0-323-91503-8. ⟨10.1016/bs.aecr.2021.10.007⟩, The future of agricultural landscape, Part III, Bohan D.A.Dumbrell A.J.Vanbergen A.J. The Future of Agricultural Landscapes, Part III, 65, Elsevier, pp.367-430, 2022, Advances in Ecological Research, 9780323915038. ⟨10.1016/bs.aecr.2021.10.007⟩, Advances in Ecological Research ISBN: 9780323915038
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; Biomonitoring ecosystems is necessary in order to evaluate risks and to efficiently manage ecosystems and their associated services. Agrosystems are the target of multiple stressors that can affect many species through effects cascading along food webs. However, classic biomonitoring, focused on species diversity or indicator species, might be a poor predictor of the risk of such whole-ecosystem perturbations. Thanks to high-throughput sequencing methods, however, it might be possible to obtain sufficient information about entire ecological communities to infer the functioning of their associated interaction networks, and thus monitor more closely the risk of the collapse of entire food webs due to external stressors. In the course of the ‘next-generation biomonitoring’ project, we collectively sought to experiment with this idea of inferring ecological networks on the basis of metabarcoding information gathered on different systems. We here give an overview of issues and preliminary results associated with this endeavour and highlight the main difficulties that such next-generation biomonitoring is still facing. Going from sampling protocols up to methods for comparing inferred networks, through biomolecular, bioinformatic, and network inference, we review all steps of the process, with a view towards generality and transferability towards other systems. © 2022 Elsevier Ltd

Details

Language :
English
ISBN :
978-0-323-91503-8
ISBNs :
9780323915038
Database :
OpenAIRE
Journal :
The Future of Agricultural Landscapes, Part III, The Future of Agricultural Landscapes, Part III, 65, Elsevier, pp.367-430, 2021, Advances in Ecological Research, 978-0-323-91503-8. ⟨10.1016/bs.aecr.2021.10.007⟩, The future of agricultural landscape, Part III, Bohan D.A.Dumbrell A.J.Vanbergen A.J. The Future of Agricultural Landscapes, Part III, 65, Elsevier, pp.367-430, 2022, Advances in Ecological Research, 9780323915038. ⟨10.1016/bs.aecr.2021.10.007⟩, Advances in Ecological Research ISBN: 9780323915038
Accession number :
edsair.doi.dedup.....4188e5f5de6950f071c083e80f1b1b5d
Full Text :
https://doi.org/10.1016/bs.aecr.2021.10.007⟩