擴增子圖表解讀8網絡圖:節點OTU或類Venn比較


網絡圖 Network
網絡圖雖然給人高大上的感覺,但是由於信息太多,無法給讀者提供讀有效的可讀信息或是讀者不知道該理解什么,總是讓人望爾卻步。那是因為大家太不了解網絡,自己讀不懂網絡想表達的意思及其重要性。
 
因此我要舉一個網絡分析重要的例子,大家都知道2012年諾貝爾獎得主Yamanaka提出的誘導干細胞的四因子,其時在之前已經有多篇網絡分析文章提出了這四因子,只是Yamanaka是第一實驗驗證的。值得一提的是這篇獲得諾獎的Cell文章只有一個一作和一個通訊,據説是當時這課題沒人看好,也沒人幫助,全是一作自己干的。
 
網絡繪制工具
 
以OTU共豐度網絡為例,常用的工具有MENA, LSA, SparCC和 CoNet四種網絡構建方法,可視化的部分常用Cytoscape。詳細的翻譯見文章:微生物相關網絡構建教程中文 http://blog.csdn.net/woodcorpse/article/details/73148650
 
網絡圖的應用
 
1、顯示群體內個體間的關系;正/負/無相關
2、顯示群體內間的調控關系,具體可分類幾個高度相關的子網絡/模塊;
3、尋找中心結點物種,用於人工重組微生物組實驗,驗證網絡的結構和功能;
4、顯示不同群體間共有或特有的OTU;
 
看圖實戰(Result)
 
示例1. OTU共豐度網絡
這篇文章分析了水稻根不同區域的細菌組成,16S分析文章較系統的作品,兩年被引用147次,推薦閱讀
圖5. 共豐度OTU網絡,展示與甲烷循環相關的OTU模塊
- A. 展示網絡分析中11個與甲烷循環相關的模塊,圖中所有線為Pearson相關系數大於0.6的兩個OTU間的連線;
- B. 單獨展示與產甲烷菌、營養共生、甲烷氧化菌和其它甲烷循環功能高度相關的模塊119,其中與以上四類相關的OTU添加了字母標簽,對圖例對應;
- C. 展示模塊119在不同時間和生態位間的豐度變化
 
1、圖中元素解釋:以圖A為例說明
圖中每個點代表一個OTU
圖中的連線/邊代表相連的兩個OTU間Pearson相關系數大於0.6,即有明顯的正相關。
圖中點的顏色代表該OTU處於不同的模塊,圖中的圖注標示不同模塊對應的顏色。
2、圖表結果:圖中關注了水稻根細菌組相關網絡中與甲烷相關的模塊;並展示了其中一個模板示例存在多個與甲烷相關的OTU,並發現這類菌在不同生態位和地區的相對豐度存在明顯變化。
3、經驗和技巧:每個模塊一般為相關聯接很緊密的一組OTU形成的子網絡。在同一套數據中,一般會形成數量從大到小的若干子網絡。本圖只關注了正相關的關系,其實還存在許多菌/OTU間負相關的關系
 
示例2. 網絡圖展示不同海拔區域真菌的共有和特有情況
這篇文章是南土所褚海燕老師組楊騰博士2016年發表在Enviromental microbiology上的文章,主要研究了長白山地區不同海拔分布下樹木葉片內生真菌的分布,研究真菌的推薦閱讀
- 圖4. OTU網絡圖展示不同海拔樣品真菌屬水平的OTU互作。
1. 圖表元素
- 圖中每個點代表一個OTU的真菌屬,一共有242個屬。
- 左側的點表示這些屬只出現在某一特定海拔
- 右側則表示這些屬出現在多個海拔位置。
- 圖中間為不同海位置的類,與對應的各組相連;
2. 圖表結果:圖中展示了不同海拔特有和共有的真菌屬數量。其中有62個屬出現在所有的海拔位置,而且這些屬所占的豐度達到總測序量的98%。
3. 經驗和技巧:此圖為使用QIIME的make_otu_network.py程序分析獲得的點和邊文件結果,雖然叫網絡,個人認為只是Venn圖的變形,還是展示OTU共有和特有的情況,只是圖片感覺更高端大氣。而且分類的組可自由定義。比如右下角的OTU shared 2-5 組,Venn是做不到的。還有圖片的配色,黑底綠線白字是不是很B格滿滿,有駭客帝國的感覺。


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