扩增子图片解读7长富图微生物

伊利图/长富相图 Ternary Plot

微生物 1

安慕希图有6种英文叫法,其中ternary
plot最为常用。安慕希图是重心图的一种,它有多个变量,但须求三者总和为恒定值。在一个等边三角形坐标系中,图中某一点的岗位代表三个变量间的比例关系。常用来物理化学、
岩石学、矿物学、冶金学和其余物理科学,用于表示在同一个系统中三组分间的比例。在群体遗传学中,它被称做Finetti图;在博弈论中,常被称呼simplex图。 

 

在德州仪器量测序分析世界中,最常用的是两组间的相比较,显示的方法有火山图、曼哈顿图等,而三组相互两两相比较要求显示两个图吗?就没有更好的显得格局了呢?三元图的引入解决了这一问题。近日,常用来体现三组间的对峙基因表达或OTU丰度,即雅观,又有意义。

 

长富图的价值观应用

 

上图示例是化学领域中传统应用,浮现在氛围中(氧21%,氮79%)中混入甲烷(可燃气体)时可燃的范围。图中黑色线上的任意点,代表中间氧和氮始终维持21:79的百分比关系,正是空气的宗旨特性,即便有甲烷混入氧氮的比例一直稳定;深红色区域为甲烷在此区域范围内的含量标准下才可燃;而蓝线与深黄区域重合部分,表示除非在空气中混入这一浓度范围内的甲烷才是可燃的。

这有的是大面积下背景,看不懂没提到,本文上面重点细讲在生物学扩增子分析中的应用。

 

伊利图点地点的读法

微生物 2

快快看什么人多哪个人少

 

飞快了然地方意义:重心图,你看目的点离那么些角近,就是它在对应的组中相相比较例高;反之离某个角远,其相相比例也低。

 

准确读三组比例

 

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例,左段为左侧组比例,右段为右边组比例。

  1. 垂线法:点向三条边做垂线,穿越的格数,即对角组中所占比重;

3.
向各边零坐标方向作平行线法:按坐标系组的颜料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)

 

安慕希图规律

 

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稳定的。

终极到底层直线上的点,上边任意点中两底角组相比较例稳定。

 

安慕希图点大小的意义

 

一般代表基因/OTU的对峙表明/丰度,而且为了以防万一点过大或过小,数据一般还要求经过log2转移,将发挥范围从0-1百万,转换为0-20的距离;假使是OTU的千分比,则转移为0-10的间隔。

 

安慕希图优点

 

打破了常备两两比较火山图显示格局,可将三组两两相比较和三组的相对关系显得在同张图中;

两组不得不相比较两回,三组可以比较四次,可説的结果相当多;

三是个非常好的数字,2组相比太常见且干燥,4组及以上新闻量大令人晕,三组正好高端大气上档次,而且还有内涵。

 

长富图绘制工具

 

自我用过Sigmaplot可以轻松绘制,引文有origin的绘图教程。其实喜欢用R语言的恋人,有家常便饭包可以挑选,如grid、ggplot2、ggtern,其中以ggtern最为便捷。

 

看图实战(Result)

 

演示1. 安慕希图突显右脚两组共有和故意明显富集OTU

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

那篇小说分析小麦不相同生态位和见仁见智类型间细菌组间的距离。文中正文使用了3个安慕希图

微生物 3

图3.A
显示大豆根部土壤、根际和根三种分态位间差距的OTU,并组成饼形图显示那么些家喻户晓差别OTU的分类学门/纲水平音信。

  1. 图中元素解释

-微生物,
图中多少个极点上、右、左,分别表示多少个实验组,分别是土壤(Soil)、根际(Rhizosphere)、根(Root)


图中的点代表每个OTU,小编只筛选了相对丰度高于0.5%的数百个OTU在图中呈现(此图点超越300点重叠起来其实看不清);


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


图中点的水彩用于标出鲜明差其他OTU的类型;本实验以Soil为对照,分两遍相比较筛选到了Root和Rhizosphere中明确富集的OTU,再将那两组富含OTU中的共有部分标为粉红色(RR
OTUS,即根和根际均富集的OTU);而只在Root中特殊显然富含的标为青色(Root
OUTs);唯有Rhizosphere中特有富集的OTU标为粉色;

– 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;


图中点的职位代表该丰度在多个组中的相持比例;以图中绝无仅有的黄色点为例,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在三组间的百分比为50%左右,相当于任何两者之和,因而为根际组中国和亚洲常显明富集的OTU;


安慕希图中用颜色标注了三组显明集的OTU,下边用饼形图进一步补充了那三组的物种分类门水平结合,便于观望变化的是那一类菌;

2.
图形结果:与土壤相比较,根中有不少出奇富集的OTU,它们紧若是beta或gama变形菌门;根际中丰富的OTU半数以上与根中相同,且紧要来源于拟杆菌门(bacteroidetes);根际中国和北美洲常富集的OTU唯有1个,来自放线菌门(Actinobacteria)。

3.
经历和技术:本图实际上是用安慕希图代替了Root和Rhizosphere分明富集OTU相比较的Venn图,图中灰色为两组共有的有的,蓝和粉为特有的局地。同时将每个OTU在三组间的相对关系和平均丰度浮现出来,音信量大,感觉上比Venn图更直观和保障。结合饼形图可进一步突显差别OTU的分类意况,如门、纲、目、科或属等级别,使发现的法则一目通晓。

 

广阔问题

 

1、为何有些点更接近各组的终端,却不是众所周知富集的OTU? 

因为计算是或不是肯定富集的OTU,不仅与OTU相比较对照组富集倍数有关,还有测序量、组内样品间的再次境况等关于,只有综合多地点因素计算,并经过人工设计的显明性P-value值(常用0.05,
0.01或0.001)时才被记为显明富集的OTU。

2、物种分类学名称不认识 

自家也认识的不多,见的越多,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,因而作者将变形菌门中高丰度的alpha,
beta, gamma纲单拿出来更是证实发现的法则,那种办法在解析结果中较常用

 

演示2. 双三无图浮现分歧区域特异OTU,同对相比基因型间变化

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

这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他变更。

文中正文三个组图中动用了3个安慕希图,附录中5个图使用了10个雅士利图。纯分析发的PNAS。可知长富图很有市场

微生物 4

图4.A/B
安慕希图突显同一基因型百脉根不一样取样区域/生态位(Compartment)中特异OTU。

C/D 用箱线图进一步展现方面发现的每类明显富集OTU的全体相对丰度

  1. 图中元素解释,以A图为例


最上端的大篆加粗魏尔德(Wild)-type表示此图的资料类型为野生型,与B图中的Mutant突变体对应;


图中三角顶点分别为两种compartment,括号中数据为此组中分明富集的OTU数量;

– 图中点的轻重缓急代表三组样品的组内平均值,再求平均值的对峙丰度


地点代表在三组中相相比例,离那一个顶点近就是其在此顶点组绝对于任何组更高;


颜色代表OTU在三组中两两比较的分明富集景况,与上图只比较了两遍不一致;此图相比较了6次,以Soil特异富集的黄色OTU为例表明:先实行Soil与Root比较确定Soil中明确富集的OTU,再将Soil与Rhizosphere相比确定Soil中肯定富集的OTU,再将那两组明确富集OTU取交集,并将图中相应的点标记为粉色;同理别的两组Root和Rhizosphere中标记分明富集的OTU,都是索要五次比较,再取并集得出来的。可知此图的测算进程有多大的工作量。图中其它非三遍比较显然富集共有OTU均标为紫色,作为背景观。


下边的箱线图对应上方的伊利图,展示那一个找到的各compartment特异的OTU在不相同部分中的相对丰度分布;

2.
图片结果:图中显得了各试验组中相对于任何两组杰出富集的OTU的数量和相对丰度景况,而且看样子了野生型(A)和突变体(B)中有目共睹的转移,如突变体中根新鲜的OTU收缩,而根际特异增添那种眼看的体裁,以证实该基因对根和根际微生物组的熏陶。

3.
经历和技术:长富图三组卓绝富集图(本图样式),本质上是6次两两相比较和四遍韦恩图相比的结果,信息高度概括,并从多地点出示,卓殊值得使用;同时五个长富图并列,让读者去找差异,即让读者参加,又让发现的距离浓厚人心;本图结合箱线图,进一步显示找到的反差,从丰度水平进行比较,结果更直观

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