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微生物多样性入门(一)--文章必备5张图

微生态专题分析方法

很多同学在初接触微生物多样性研究、查阅相关论文的时候一定都有着这样的困惑。各类文章中的分析图种类繁多,构成也很复杂,他们都能表述什么意思能得出什么样的结论?该如何解读这些图呢?我自己在实际研究中能用到哪些,这些图该如何选择呢?

其实在微生物多样性研究中,文章中的图表虽然看起来复杂多变,但是他们每个图表在文章构成中的位置以及阐述的意思是有规律可循的,所以本篇文章将按照逻辑顺序为大家梳理在微生物多样性研究过程中常见的5张图及其背后的含义。

在进行本文正式的介绍之前我们需要明确微生物多样性是用来研究什么样的科学问题的?


大家都知道,微生物以群落的形态存在于环境中,小到食品的发酵,大到人类健康、生物地球化学循环都有与微生物有着密切的关系。生境中微生物种类或群落构成的变化很可能影响整个系统的表象或者状态。所以我们可以通过研究多个生境中的微生物的组成、结构的不同来找出微生物对环境的影响规律,从而来指导我们生产和生活。

简单粗暴的来说,可以理解为我们通过研究来自不同生理状态、不同地理环境、不同生长环境的样本进行群落组成的分析对比,在微生物层面找出造成这些样本出现不同的原因。核心关键词就是“找不同”,找物种种类的不同,找物种构成的不同。所以在多个样本找不同、做对比之前,我们需要了解每个样本的具体情况是什么样子的,也就是我们接下来要介绍的第一个图--群落bar图。

一、群落bar

群落bar图也称群落柱形图,属于物种组成分析模块,是文章中十分常见的一种图。图中不同颜色的小柱子代表不同的物种,每一行代表一个样本,通过群落bar图可以和清楚直观的了解不同样本整体的群落构成。



二、PCA/PCoA分析图

了解到样本中物种的整体构成情况了,接下来就可以将不同的样本之间进行对比了。在这一部分比较常见的图有PCA图和PCoA图。PCA分析也称主成分分析,PCoA分析也称主坐标分析,属于样本比较分析模块。通过PCAPCoA分析可以将不同样本间的差异和距离直观的显示在一个二位的坐标轴中。





图中不同颜色的点表示来源于不同的样本,两样本点越接近,表明两样本物种组成越相似。在试验分析中,我们都希望来源于不同分组的样本间的差异能大一些,来自同分组的样本差异尽量小,展现在图中就是同一颜色(同一分组)的点聚在一起,不同颜色(不同分组)的点能够明显区分开来。

三、ANOSIM分析图

通过PCA图和PCoA图,能直观得看出不同样本组之间得相似性和差异性,但没有办法判断样本组间差异和组内差异之间的差异是否显著(此处有些绕)。第三个ANOSIM分析图就能对此类显著性进行计算,从而判断分组是否具有意义。ANOSIM分析可以输出一个分析图和R值、P值。




图中X轴为组内或者组间的距离值,Between对应的箱子代表组间差异的距离值,其余的箱子代表组内差异距离值;Y轴刻度表示距离值的大小。

ANOSIMstatisticR值,理论范围为-1+1,实际R值一般从01R值越接近1表示组间差异越大于组内差异,R值越小则表示组间和组内没有明显差异。P值则代表显著性,P<0.05即为显著。

四、多组比较图

既然我们已通过上述分析判断出了样本组之间具有显著差异,接着我们就可以通过多组比较分析(属于物种差异分析)来找到组间就有显著差异的物种了。

多组比较的分析图是以以下格式进行展示的。

这个图中,横坐标代表的是物种丰度,纵坐标展示的是丰度排名前N的物种,若该物种在几个样本中具有显著差异,则在该物种的丰度图右侧标记星号。




 

五、物种-环境因子相关性网络图

由于我们的实验样本是来源于不同的取样条件,比如不同取样地点,不同处理条件、不同生长状态等等,那么势必不同样本组的理化、临床指标存在不同,这类指标都可以统称为环境因子,那么环境因子与我们的群落构成间是否有联系?是怎样的联系?

这个问题就可以用相关性网络图进行解决(属于关联与模型预测分析)。


物种-环境因子相关性网络图中节点代表着物种和环境因子,如果两个点之间存在连线,则说明这两个点之间是具有相关性的,那么具有相关性是正相关还是负相关呢?一般我们是通过不同连线的颜色来判断,相关性性系数的大小主要是通过观察节点间连线的粗细。

相关性的分析过后,我们就可以明确得了解环境因子与物种之间是如何相互关联的,再延伸的话,日后我们就可以通过控制相关的环境因子诱导生境状态朝我们所期望的方向发展。



到这里,微生物多样性分析文章当中常见的5个分析图就给大家介绍完了,事实上,以上5个分析图就是我们进行微生物多样性研究的基本的逻辑思路,可以帮助大家再阅读文章的过程中理清思路。

当然,在微生物多样性的文章中分析图的呈现形式多种多样,实际上每个分析图都有自己的分析的重点和侧重的方向,找到解读技巧后就没有那么困难了。

本文没有办法将全部的分析图为大家解读完成,但请不必担心,后续小编们会定期更新微生物多样性入门讲解给大家。帮助大家轻松跨入微生物多样性测序大门~~

本文还配有相关的视频版课程,大家可以登录美吉生物官网云课堂模块进行观看。

任何专业困惑,欢迎在本贴下踊跃讨论(ゝ∀・)





阿布魏 2019-12-03 09:06:19

1个评论

  • 王小东:
    1、实际中发现有时R值比较大,接近1,但是P>0.05,如何解释?2、ANOSIM分析组间没有差异,后面的多组比较和相关性网络图如何解释?
    2019-12-05 08:15:54 回复 举报
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