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QIIME2

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2018 年 1 月, QIIME 團隊發出官方聲明,將不再進行 QIIME1 的更新與維護。取而代之的是 QIIME 2™ ,QIIME2 提供了一個具再現性、互動性與可擴展性的微生物體資料分析平台[1] (根據 Google Scholar 截至 2019/11/7 已有 42 篇論文引用)。QIIME2 繼承了 QIIME1 具有的分析功能,但整個 QIIME2 是經過重新設計並改寫而成的獨立新平台。以下介紹 QIIME2 平台的幾個特點與元素:

(一) 重新定義了文件系統
QIIME 2 artifacts (.qza) 為 QIIME2 定義的文件格式,儲存資料、樣本訊息與分析結果。使用者必須將資料導入 QIIME2 轉換成此格式,才能進行分析的動作。相對也有工具可以從 QIIME2 文件中導出資料;Visualizations (.qzv) 為視覺化呈現檔案,是分析的終端產出,不能繼續往下分析。可藉由 QIIME2 View (https://view.qiime2.org/) 進行互動式操作。QIIME2 文件系統會自動記錄檔案分析流程,可進行檔案所使用的分析程式與參數的追蹤。




Visualizations in QIIME2 View


(二) 新增了 Denoising 分析
除了提供 QIIME1 原有的 OTU clustering 且採用了 vsearch 工具提升分析效能外,QIIME2 整合新方法 Denoising 並可選用 DADA2 與 Deblur 這兩種去噪分析軟體。Denoising 是運用序列的豐度、品質分數、序列之間的關係等資訊,更正定序錯誤的鹼基,推測真實的序列。無論是聚類分析產出的 OTU 或去噪分析後產生的 ASV (Amplicon Sequence Variants ) 將統稱為 Feature。而所得到產物 FeatureTable[Frequency] (特徵表) 與 FeatureData[Sequence] (代表序列) 是 QIIME 2 分析的核⼼。

(三) 外掛程式
QIIME2 平台具有可擴展性,支援使用者自行擴增開發所需的分析軟體。如想進行微生物群落生態學等其他研究方向的分析,可將相應分析軟體整合到 QIIME2 中,統一輸出結果。QIIME2 扮演膠水的作用將多種分析工具整合成了一個流程,也讓分析的選擇與運用上更為彈性。

過去一年來,QIIME2 也新增了不少外掛程式,如時間序分析、代謝體學分析等,逐漸往多體學分析平台發展,提供了微生物體資料更完善的分析。下回,小編將向大家分享 QIIME2 中 的 DADA2 去噪分析的流程與演算策略。


參考文獻
[1] Bolyen E, Rideout JR, Dillon MR, Bokulich NA, Abnet CC, Al-Ghalith GA, Alexander H, Alm EJ, Arumugam M, Asnicar F, Bai Y, Bisanz JE, Bittinger K, Brejnrod A, Brislawn CJ, Brown CT, Callahan BJ, Caraballo-Rodríguez AM, Chase J, Cope EK, Da Silva R, Diener C, Dorrestein PC, Douglas GM, Durall DM, Duvallet C, Edwardson CF, Ernst M, Estaki M, Fouquier J, Gauglitz JM, Gibbons SM, Gibson DL, Gonzalez A, Gorlick K, Guo J, Hillmann B, Holmes S, Holste H, Huttenhower C, Huttley GA, Janssen S, Jarmusch AK, Jiang L, Kaehler BD, Kang KB, Keefe CR, Keim P, Kelley ST, Knights D, Koester I, Kosciolek T, Kreps J, Langille MGI, Lee J, Ley R, Liu YX, Loftfield E, Lozupone C, Maher M, Marotz C, Martin BD, McDonald D, McIver LJ, Melnik AV, Metcalf JL, Morgan SC, Morton JT, Naimey AT, Navas-Molina JA, Nothias LF, Orchanian SB, Pearson T, Peoples SL, Petras D, Preuss ML, Pruesse E, Rasmussen LB, Rivers A, Robeson MS, Rosenthal P, Segata N, Shaffer M, Shiffer A, Sinha R, Song SJ, Spear JR, Swafford AD, Thompson LR, Torres PJ, Trinh P, Tripathi A, Turnbaugh PJ, Ul-Hasan S, van der Hooft JJJ, Vargas F, Vázquez-Baeza Y, Vogtmann E, von Hippel M, Walters W, Wan Y, Wang M, Warren J, Weber KC, Williamson CHD, Willis AD, Xu ZZ, Zaneveld JR, Zhang Y, Zhu Q, Knight R, and Caporaso JG. 2019. Reproducible, interactive, scalable and extensible microbiome data science using QIIME 2. Nature Biotechnology 37: 852–857. https://doi.org/10.1038/s41587-019-0209-9



圖爾思生物科技 / 微生物體研究中心
張美虹 文案

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