扩增子图表解读8网络图:节点OTU或类Venn比较

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所属分类:生物信息学

网络图虽然给人高大上的感觉,但是由于信息太多,无法给读者提供读有效的可读信息或是读者不知道该理解什么,总是让人望尔却步。那是因为大家太不了解网络,自己读不懂网络想表达的意思及其重要性。
 
因此我要举一个网络分析重要的例子,大家都知道2012年诺贝尔奖得主Yamanaka提出的诱导干细胞的四因子,其时在之前已经有多篇网络分析文章提出了这四因子,只是Yamanaka是第一实验验证的。值得一提的是这篇获得诺奖的Cell文章只有一个一作和一个通讯,据説是当时这课题没人看好,也没人帮助,全是一作自己干的。
 
网络绘制工具
 
以OTU共丰度网络为例,常用的工具有MENA, LSA, SparCC和 CoNet四种网络构建方法,可视化的部分常用Cytoscape。详细的翻译见文章:微生物相关网络构建教程中文
 
网络图的应用
 
1、显示群体内个体间的关系;正/负/无相关
2、显示群体内间的调控关系,具体可分类几个高度相关的子网络/模块;
3、寻找中心结点物种,用于人工重组微生物组实验,验证网络的结构和功能;
4、显示不同群体间共有或特有的OTU;
 
看图实战(Result)
 
示例1. OTU共丰度网络

这篇文章分析了水稻根不同区域的细菌组成,16S分析文章较系统的作品,两年被引用147次,推荐阅读

图5. 共丰度OTU网络,展示与甲烷循环相关的OTU模块
- A. 展示网络分析中11个与甲烷循环相关的模块,图中所有线为Pearson相关系数大于0.6的两个OTU间的连线;
- B. 单独展示与产甲烷菌、营养共生、甲烷氧化菌和其它甲烷循环功能高度相关的模块119,其中与以上四类相关的OTU添加了字母标签,对图例对应;
- C. 展示模块119在不同时间和生态位间的丰度变化
 
1、图中元素解释:以图A为例说明
图中每个点代表一个OTU
图中的连线/边代表相连的两个OTU间Pearson相关系数大于0.6,即有明显的正相关。
图中点的颜色代表该OTU处于不同的模块,图中的图注标示不同模块对应的颜色。
2、图表结果:图中关注了水稻根细菌组相关网络中与甲烷相关的模块;并展示了其中一个模板示例存在多个与甲烷相关的OTU,并发现这类菌在不同生态位和地区的相对丰度存在明显变化。
3、经验和技巧:每个模块一般为相关联接很紧密的一组OTU形成的子网络。在同一套数据中,一般会形成数量从大到小的若干子网络。本图只关注了正相关的关系,其实还存在许多菌/OTU间负相关的关系
 
示例2. 网络图展示不同海拔区域真菌的共有和特有情况

这篇文章是南土所褚海燕老师组杨腾博士2016年发表在Enviromental microbiology上的文章,主要研究了长白山地区不同海拔分布下树木叶片内生真菌的分布,研究真菌的推荐阅读

- 图4. OTU网络图展示不同海拔样品真菌属水平的OTU互作。
1. 图表元素
- 图中每个点代表一个OTU的真菌属,一共有242个属。
- 左侧的点表示这些属只出现在某一特定海拔
- 右侧则表示这些属出现在多个海拔位置。
- 图中间为不同海位置的类,与对应的各组相连;
2. 图表结果:图中展示了不同海拔特有和共有的真菌属数量。其中有62个属出现在所有的海拔位置,而且这些属所占的丰度达到总测序量的98%。
3. 经验和技巧:此图为使用QIIME的make_otu_network.py程序分析获得的点和边文件结果,虽然叫网络,个人认为只是Venn图的变形,还是展示OTU共有和特有的情况,只是图片感觉更高端大气。而且分类的组可自由定义。比如右下角的OTU shared 2-5 组,Venn是做不到的。还有图片的配色,黑底绿线白字是不是很B格满满,有骇客帝国的感觉。

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