微生物種屬鑒定及相關(guān)分析,首發(fā)于微基生物。
]]>在之前的分析步驟中,已經(jīng)將序列按照其自身的堿基組成的相似性,分歸到各OTU 中。在進(jìn)行分類學(xué)分析時,首先,將每一條優(yōu)質(zhì)序列都與SILVA 119數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對,找出其最相近且可信度達(dá)80%以上的種屬信息。之后,將每一個OTU 中的所有序列進(jìn)行類比,找出同一OTU 中的不同序列的最近祖先的種屬信息。最后,將得到的結(jié)果記錄在表格文件中。這樣做,可以在保留最可能多的信息量的情況下,確保得出信息的準(zhǔn)確性。
使用軟件:mothur 例表:
OTU name 為OTU 編號;
第二列至OTUsize列的前一列為各樣本的序列在所有OTU 中的含有情況。例如,第二行第二列的數(shù)字代表樣品A中有多少序列被劃分入OTU1 中。
OTUsize 為該OTU 中所含序列的數(shù)量;
Taxonomy列為OTU 對應(yīng)的種屬信息。種屬信息按照分類學(xué)水平分為多列,我們將物種的門、綱、目、科、屬、種的信息進(jìn)行了分類分析,便于對數(shù)據(jù)的篩選提取。例如,需要提取所有含有屬信息的OTU 的相關(guān)信息,可在excel 中選取屬這一列,在工具欄的數(shù)據(jù)項中,點選篩選,查看該列第一行的單元格,在下拉菜單中的文本篩選項下方的區(qū)域內(nèi),取消選擇“空白” ,點確定,即得到所有含有屬信息的OTU信息。
注:分類學(xué)數(shù)據(jù)庫中會出現(xiàn)一些分類學(xué)譜系中的中間等級沒有科學(xué)名稱,以norank 作為標(biāo)記。分類學(xué)比對后根據(jù)置信度閾值的篩選,會有某些分類譜系在某一分類級別分值較低,在統(tǒng)計時以Unclassified 標(biāo)記。
將OTU 綜合分類表中的信息按照門、綱、目、科、屬、種6 個水平分別提取信息,分別統(tǒng)計各樣品在不同分類水平上的菌群組成及豐度。
例表:
根據(jù)分類學(xué)分析結(jié)果,可以得知一個或多個樣品在各分類水平上的分類學(xué)比對情況。在結(jié)果中,包含了兩個信息:
樣品中含有何種微生物;
樣品中各微生物的序列數(shù),即各微生物的相對豐度。
因此,可以使用統(tǒng)計學(xué)的分析方法,觀測樣品在不同分類水平上的群落結(jié)構(gòu)。將多個樣品的群落結(jié)構(gòu)分析放在一起對比時,還可以觀測其變化情況。根據(jù)研究對象是單個或多個樣品,結(jié)果可能會以不同方式展示。通常使用較直觀的餅圖或柱狀圖等形式呈現(xiàn)。群落結(jié)構(gòu)的分析可在任一分類水平進(jìn)行。
軟件:基于物種分類信息的數(shù)據(jù)表,利用R 語言工具作圖或在EXCLE 中編輯作圖。
參考文獻(xiàn):
Lisa Oberauner, Christin Zachow, Stefan Lackner, et al. The ignored diversity: complex bacterial communities in intensive care units revealed by 16S pyrosequencing. SCIENTIFIC REPORTS. 3 :1413 .DOI: 10.1038/srep01413.(2013)
例圖: 
注:為保證視圖效果,建議作圖時可將豐度極低的部分合并為other 在圖中顯示
>多樣品相似度樹與柱狀圖組合分析
左邊是樣品間基于群落組成的層次聚類分析(bray-curtis 算法),右邊是樣品的群落結(jié)構(gòu)柱狀圖。
參考文獻(xiàn):
Srinivasan S, Hoffman NG, Morgan MT, Matsen FA, Fiedler TL, et al. (2012) Bacterial Communities in Women with Bacterial Vaginosis: High Resolution Phylogenetic Analyses Reveal Relationships of Microbiota to Clinical Criteria. PLoS ONE 7(6): e37818. doi:10.1371/journal.pone.0037818.
例圖: 
微生物種屬鑒定及相關(guān)分析,首發(fā)于微基生物。
]]>OTU群落聚類及相關(guān)分析,首發(fā)于微基生物。
]]>OTU群落聚類及相關(guān)分析,首發(fā)于微基生物。
]]>多樣性指數(shù)統(tǒng)計,首發(fā)于微基生物。
]]>計算菌群豐度(Community richness)的指數(shù)有:
(1)Chao – the Chao1 estimator (http://www.mothur.org/wiki/Chao);是用chao1 算法估計樣品中所含OTU 數(shù)目的指數(shù),chao1 在生態(tài)學(xué)中常用來估計物種總數(shù),由Chao (1984) 最早提出;本次分析使用計算公式如下:
(2)Ace – the ACE estimator (http://www.mothur.org/wiki/Ace);用來估計群落中OTU 數(shù)目的指數(shù),由Chao 提出,是生態(tài)學(xué)中估計物種總數(shù)的常用指數(shù)之一,與Chao 1 的算法不同。本次分析使用計算公式如下:
計算菌群多樣性(Community diversity)的指數(shù)有:
?。?)Shannon – the Shannon index (http://www.mothur.org/wiki/Shannon);用來估算樣品中微生物多樣性指數(shù)之一。它與Simpson 多樣性指數(shù)常用于反映alpha 多樣性指數(shù)。Shannon 值越大,說明群落多樣性越高。
?。?)Simpson – the Simpson index (http://www.mothur.org/wiki/Simpson);用來估算樣品中微生物多樣性指數(shù)之一,由Edward Hugh Simpson ( 1949) 提出,在生態(tài)學(xué)中常用來定量描述一個區(qū)域的生物多樣性。Simpson 指數(shù)值越大,說明群落多樣性越低;
分析軟件: mothur [1] ( version v.1.30.1 http://www.mothur.org/ wiki/Schloss_SOP #Alpha_ diversity) 指數(shù)分析,用于指數(shù)評估的OTU 相似水平97% (0.97)
Table:Community richness estimator
Table :Community diversity estimator
注:由于數(shù)據(jù)樣品較多,此處以圖例形式列出部分。
其中l(wèi)abel: 0.03 即相似水平;
ace\chao\ simpson\ simpson:分別代表各個指數(shù);
*_lci\ *_hci :分別表示統(tǒng)計學(xué)中的下限和上限值。
樣本信息及多樣性指數(shù)統(tǒng)計結(jié)果如下:
Table :Estimators table
注:
Sample ID:樣品名稱;Reads:被分入所有OTU 中的總優(yōu)化序列數(shù);
OTU:本次實驗中該樣品優(yōu)化序列劃分得到的OTU 數(shù)目;
Chao,Ace,Coverage,Shannon,Simpson:分別表示各個指數(shù);
0.03:相似性水平為0.97。
參考文獻(xiàn):
[1] Schloss PD, Gevers D, Westcott SL (2011) Reducing the Effects of PCR Amplification and Sequencing Artifacts on 16S rRNA-Based Studies. PLoS ONE 6(12): e27310. doi:10.1371/ journal. pone.0027310.多樣性指數(shù)統(tǒng)計,首發(fā)于微基生物。
]]>香農(nóng)指數(shù)曲線,首發(fā)于微基生物。
]]>例圖:

香農(nóng)指數(shù)曲線,首發(fā)于微基生物。
]]>稀釋性曲線 rarefaction curve,首發(fā)于微基生物。
]]>軟件:使用97%相似度的OTU,利用mothur 做rarefaction 分析,利用perl 語言工具制作曲線圖。
參考文獻(xiàn):
Katherine R Amato. et al. Habitat degradation impacts black howler monkey (Alouatta pigra) gastrointestinal microbiomes. The ISME Journal (2013) 7, 1344–1353; doi:10.1038/ismej.
例圖:
注:橫坐標(biāo):隨機抽取的測序數(shù)據(jù)量;縱坐標(biāo):觀測到的OTU 數(shù)量。
稀釋性曲線 rarefaction curve,首發(fā)于微基生物。
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