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扩增子图片解读7安慕希图

2019年2月6日 - 微生物

三元图/长富相图 Ternary Plot

微生物 1

雅士利图有6种英文叫法,其中ternary
plot最为常用。三元图是重心图的一种,它有七个变量,但须要三者总和为恒定值。在一个等边三角形坐标系中,图中某一点的岗位代表两个变量间的比重关系。常用来物理化学、
岩石学、矿物学、冶金学和其他物理科学,用于表示在同一个系列中三组分间的百分比。在群体遗传学中,它被称做Finetti图;在博弈论中,常被叫作simplex图。 

 

在德州仪器量测序分析世界中,最常用的是两组间的比较,彰显的不二法门有火山图、曼哈顿图等,而三组互相两两相比较必要显示三个图吗?就从未有过更好的显得方式了呢?伊利图的引入解决了这一题材。近期,常用来显示三组间的对立基因表达或OTU丰度,即雅观,又有意义。

 

安慕希图的观念应用

 

上图示例是化学领域中传统应用,显示在空气中(氧21%,氮79%)中混入甲烷(可燃气体)时可燃的界定。图中蓝色线上的任意点,代表中间氧和氮始终维持21:79的比重关系,正是空气的主导属性,即便有甲烷混入氧氮的比例一贯一向;深黄色区域为甲烷在此区域限制内的含量标准下才可燃;而蓝线与深黄区域重合部分,表示除非在氛围中混入这一浓度范围内的甲烷才是可燃的。

那有的是广大下背景,看不懂没提到,本文下边重点细讲在生物学扩增子分析中的应用。

 

安慕希图点地点的读法

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快快看何人多什么人少

 

高效领会地方意义:重心图,你看目的点离那些角近,就是它在相应的组中相相比例高;反之离某个角远,其相相比较例也低。

 

规范读三组比例

 

1.
双平行线/小等边三角形法:由点向底边做两条平行线建立小正三角形,将底边分成三段,中间为顶部组所占比重,左段为左边组比例,右段为左边组比例。

  1. 垂线法:点向三条边做垂线,穿越的格数,即对角组中所占比例;

3.
向各边零坐标方向作平行线法:按坐标系组的水彩和数值直接读各组比例;(图中所示方法,A和B均略大于0.3,而C接近0.4)

 

雅士利图规律

 

三角形形边平等线上的点,在平行线对应的顶点组所占比重是定点的。

微生物,极端到底层直线上的点,上面任意点中两左脚组相相比例稳定。

 

雅士利图点大小的意义

 

普通代表基因/OTU的相对表明/丰度,而且为了防止万一点过大或过小,数据一般还亟需通过log2转换,将揭橥范围从0-1百万,转换为0-20的区间;假使是OTU的千分比,则转移为0-10的距离。

 

安慕希图优点

 

打破了家常两两相比火山图突显格局,可将三组两两相比和三组的相持关系显得在同张图中;

两组只能相比四次,三组可以相比三遍,可説的结果丰裕多;

三是个非凡好的数字,2组相比较太宽广且干燥,4组及以上新闻量大让人晕,三组正好高端大气上档次,而且还有内涵。

 

安慕希图绘制工具

 

自家用过Sigmaplot可以轻松绘制,引文有origin的绘图教程。其实喜欢用R语言的朋友,有比比皆是包能够挑选,如grid、ggplot2、ggtern,其中以ggtern最为便捷。

 

看图实战(Result)

 

演示1. 安慕希图映现底角两组共有和有心明显富集OTU

Bulgarelli, D., et al. (2015). Cell Host Microbe 17(3): 392-403. Fig.
3

那篇作品分析包粟不相同生态位和见仁见智档次间细菌组间的异样。文中正文使用了3个三元图

微生物 3

图3.A
显示小麦根部土壤、根际和根二种分态位间差别的OTU,并结合饼形图彰显那几个明显差别OTU的归类学门/纲水平音信。

  1. 图中元素解释


图中极度相反上、右、左,分别表示八个实验组,分别是泥土(Soil)、根际(Rhizosphere)、根(Root)


图中的点代表每个OTU,作者只筛选了相对丰度高于0.5%的数百个OTU在图中显得(此图点当先300点重叠起来实在看不清);


点的大小代表OTU的相对丰度,是三组所有样品的平分丰度,平常是千分比,再经log2转移,转换数值范围为0-10时期;


图中点的颜色用于标出明显差其余OTU的档次;本实验以Soil为对照,分一遍比较筛选到了Root和Rhizosphere中肯定富集的OTU,再将那两组富含OTU中的共有部分标为青色(RR
OTUS,即根和根际均富集的OTU);而只在Root中独特分明富含的标为紫色(Root
OUTs);唯有Rhizosphere中特殊富集的OTU标为黑色;

– 图中的虚线和数字是各组的坐标系刻度,方便读出每个点在三者中的比例;


图中点的岗位代表该丰度在五个组中的相相比较例;以图中绝无仅有的紫色点为例,它偏向于右角的根际组,在此组中丰度最高,拔取等边三角形法可读出Rhizosphere在三组间的比重为50%左右,相当于其余两者之和,因而为根际组中更加鲜明富集的OTU;


伊利图中用颜色标注了三组显然集的OTU,上边用饼形图进一步填补了那三组的物种分类门水平结合,便于观察变化的是那一类菌;

2.
图纸结果:与土体比较,根中有广大破例富集的OTU,它们首若是beta或gama变形菌门;根际中丰满的OTU大部分与根中相同,且主要来源于于拟杆菌门(bacteroidetes);根际中独特富集的OTU只有1个,来自放线菌门(Actinobacteria)。

3.
经历和技巧:本图实际上是用安慕希图代替了Root和Rhizosphere显明富集OTU比较的Venn图,图中灰色为两组共有的一部分,蓝和粉为特有的一部分。同时将各种OTU在三组间的龃龉关系和平均丰度体现出来,信息量大,感觉上比Venn图更直观和可信赖。结合饼形图可进一步浮现差别OTU的归类景况,如门、纲、目、科或属等级别,使发现的法则一目精通。

 

广阔难题

 

1、为啥有些点更接近各组的顶峰,却不是醒目富集的OTU? 

因为计算是还是不是显著富集的OTU,不仅与OTU比较对照组富集倍数有关,还有测序量、组内样品间的重新情形等关于,只有综合多地点因素总结,并经过人工设计的鲜明性P-value值(常用0.05,
0.01或0.001)时才被记为鲜明富集的OTU。

2、物种分类学名称不认得 

自家也认识的不多,见的愈来愈多,认识的越来越多。起码常见的多少个高丰度的门要认识,如Proteobacteria变形菌门、Actinobacteria放线菌门、Bacteroidetes
拟杆菌门和Firmicutes厚壁菌门一定要认识。

3、上图中物种注释中有门、有纲,是怎么回事? 

除Proteobacteria以外都是门水平注释,由于Proteobacteria丰度极高,因而笔者将变形菌门中高丰度的alpha,
beta, gamma纲单拿出去更是注明发现的规律,那种办法在条分缕析结果中较常用

 

示范2. 双三无图体现差距区域特异OTU,同比较较基因型间变化

Zgadzaj, R., et.al., 2016
.PNAS

那篇文章分析了百脉根根瘤的微生物组成,同时在恶性肿瘤缺失突变体条件下发现根和根际微生物均有较大区其余转变。

文中正文八个组图中利用了3个长富图,附录中5个图使用了10个三元图。纯分析发的PNAS。可知雅士利图很有市场

微生物 4

图4.A/B
长富图展现同一基因型百脉根分裂取样区域/生态位(Compartment)中特异OTU。

C/D 用箱线图进一步呈现地方发现的每类显明富集OTU的共同体相对丰度

  1. 图中元素解释,以A图为例


最下面的小篆加粗魏尔德-type表示此图的素材类型为野生型,与B图中的Mutant突变体对应;


图中三角顶点分别为二种compartment,括号中多少为此组中明确富集的OTU数量;

– 图中点的轻重缓急代表三组样品的组内平均值,再求平均值的周旋丰度


地点代表在三组中相比较例,离那多少个顶点近就是其在此顶点组相对于任何组更高;


颜色代表OTU在三组中两两比较的肯定富集情形,与上图只相比了四回差距;此图比较了6次,以Soil特异富集的红色OTU为例表明:先进行Soil与Root比较确定Soil中有目共睹富集的OTU,再将Soil与Rhizosphere相比确定Soil中鲜明富集的OTU,再将这两组明确富集OTU取交集,并将图中相应的点标记为青色;同理其它两组Root和Rhizosphere中标记显然富集的OTU,都是急需五回比较,再取并集得出来的。可知此图的预计进程有多大的工作量。图中其余非两遍相比显明富集共有OTU均标为粉红色,作为背景象。


下边的箱线图对应上方的三元图,浮现那个找到的各compartment特异的OTU在分歧部分中的相对丰度分布;

2.
图纸结果:图中突显了各试验组中相对于其余两组越发富集的OTU的多寡和相持丰度景况,而且看样子了野生型(A)和突变体(B)中肯定的变化,如突变体中根新鲜的OTU缩短,而根际特异扩张那种确定性的体制,以表达该基因对根和根际微生物组的影响。

3.
经历和技艺:安慕希图三组特殊富集图(本图样式),本质上是6次两两相比较和一遍韦恩图比较的结果,信息中度概括,并从多地方显示,格外值得使用;同时五个安慕希图并列,让读者去找差别,即让读者插手,又让发现的异样深刻人心;本图结合箱线图,进一步呈现找到的歧异,从丰度水平举行自查自纠,结果更直观

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