一、目的和意义：
许多证据表明，共存物种的基因对塑造群落内部工作方式有重要作用，但是如何在基因组范围上识别这些基因是一个还没有解决的问题。遗传作图（genetic mapping）被广泛用于研究复杂遗传问题，因为有着能在全基因组上寻找控制复杂表型的数量性状基因的能力。通过整合性状形成的数学函数，一个名叫功能作图（functional mapping）诞生了，可以用于处理复杂性状的发展特征。更近一步，功能作图通过将复杂性状看成一个拥有互作成分的系统，升级为系统作图（systems mapping）。系统作图的特性基于一组常微分方程（ODE），不仅可以描述某一成分的动态改变，还可以辨别在复杂系统中一个成分是如何影响、协作它的搭档。
作者利用系统作图的优势，结合群落生态理论提出了一个新的作图框架。群落生态学能将种群间的互作分类，并且从生物学角度解释每种种群是如何影响群落的动态改变和演变进化。通过对种间生态作用方式和强度进行数学建模，新的作图框架可以将QTL如何影响种间竞争/合作可视化，并且把种群间基因型结合和它们的表型联系起来，捕捉一个种群的QTL是如何影响共生种群的表型以及不同基因组上QTL的上位互作是如何影响几种种群的表型的。
二、步骤方法：
1、拟合细菌的生长曲线：微生物生长主要有三个阶段：迟缓期、对数期、稳定期。用Gompertz、Logistic、Richards生长曲线方程作细菌生长轨迹图，其中Richards方程中多一个参数v代表曲线的形状。在单培养中，F检验结果说明Richards更拟合平均生长轨迹。因为共生菌种中可能存在相互作用，所以作者使用Lotka-Volterra(LV)ordinary differential equation group拟合共培养中两个菌种的生长曲线。在共培养中，AIC信息准则表明LV方程更能拟合两个菌种生长曲线。图中S.aureus的表型可塑性变化暗示了QTL调整微生物生长的可能性，并且在共培养和单培养中菌种数量十分不同。
2、通过静态方法作图微生物数量：作者分别用了静态和动态方法作图两种培养里的QTL。静态作图是在单独的时间点把每个基因组和每个菌株微生物数量相关联，动态作图是在分子标记上将生长曲线线性回归，然后用数学公式表示。首先为了避免检测出伪相关，调整总体结构中的表型数据，两种方法都检测出了几组QTL。单培养静态作图中，E.coli在全基因组上有63个QTL，但是只有在稳定期早期（12h）与数量相关，S.aureus有5个QTL影响对数生长期，还有4个影响稳定期。共培养里的细菌数量是用一个双变量模型作图的，这个模型整合了互作种群的基因型和表型信息。发现E上8个QTL和S上6个QTL能影响微生物生长通过17个配对，但这种影响仅仅在4h时显著，即对数生长期的中期。把每对QTL基因组合的基因型值分成几个组成：直接、间接以及基因组之间的上位遗传效应。然后挑选了E645206和S30869阐释自己的发现，4h的时候E和S的遗传力为0.035和0.022，它们不仅直接影响自己种群的生长，还间接影响共生的同种其他种群，同时能产生不同种类基因组之间的上位互作，一起解释了遗传方差为49%（E）和54%（S）的原因。最后，作者计算了在4h总共17对显著QTL的遗传力，还有遗传力中间接、上位互作效应的占比。
3、通过动态方法对基因型-表型关系建模作图：在单培养功能作图中使用Richards方程，与基因注释对比证实方法的有效性。共培养系统作图中使用LV方程，作者通过生态理论用矩阵表示两种群的作用方式，将LV方程分成两部分，表示每个种群单独的生长（M）和每个种群（N）互作的生长。N的正负表明了该种群受益于别的种群还是受伤害。通过估计ODE的参数，能表现共培养中两种群的相互关系特点，把这种新方法称为CoCoM。
4、使用CoCoM具体分析E.coli和S.aureus组成的群落结构，以及数量受遗传效应影响的方式。
5、三种不同的遗传效应分别使用基于ODE的遗传网络作图，这样能找出每个图中的关键
（hub）QTL。
6、通过生物学和统计学方法验证：（1）生物学方面，将两个菌株单独培养，将其生长曲线与用CoCoM预测的进行对比，表明其有效性。（2）进行电脑模拟假设两个菌种进行单培养和共培养，验证CoCoM的统计特性。表型是由1000个标记中的一组QTL决定的，加上残差误差。把所得的数据既用功能作图处理也用CoCoM处理，对比两种方法的优缺点。（3）再进行额外的模拟研究，处理CoCoM的假阳性（FPR）情况，在无遗传力的假设下模拟基因型和表型的数据，如果在这个情况下模型检测出QTL，则为假阳性。对比不同情况下两种作图方法的FPR。
三、讨论
CoCoM具体特点：能表现种间关系；可以精准定位影响互作的QTL；从数量上分析微生物的生存策略
CoCoM改进空间：与变量选择相结合，可以在全基因组上将基因互作网络可视化；复杂的群落一般不仅仅只有两个种群，需要更高维度的常微分方程，更好识别群落中的主导作用种群；还需要考虑种间互作的化学中介者（Momeni的方法）。
