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微生物分析系列報導:輕鬆看懂三元相圖(Ternary plot)

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從事生物研究的人都知道,經過一段戰戰兢兢的實驗設計和操作過程之後,最重要的下一步就是把實驗結果視覺化。無論是實驗室咪聽還是研討會報告,甚至是投稿期刊,把研究成果清楚地呈現給大眾是很重要的。小編今天要介紹的是相對少見但很有意思的分析圖,叫做「三元相圖」。顧名思義,三元相圖長得就像下方那些三角形(圖[1]-圖[3]),通常這種分析圖有三個基本元素:

(1) 三個分組類別,分別標示在頂點或邊線
(2) 三角形內散佈的資料點
(3) 邊線標示百分比或比例

在微生物體的應用上,三元相圖可以呈現各種階層的菌的種類的相對豐度,例如圖[1]是豐度最高的前十種菌門(Phylum)的三元相圖,每一個點代表一種菌門,從這張圖可以看出在不同分組間的菌門的分佈情形。很多三元相圖(圖[1]-圖[3])的資料點會依相對豐度顯示不同的大小,豐度越高資料點越大,反之越小;資料點的顏色可以根據單一菌種(圖[1]和圖[3])或菌種類別(圖[2])來上色;有些三角形內有格線(圖[1]-圖[3])或被省略。儘管圖的形式有許多種,基本意義都是一樣的,就是讓讀者初步判斷特定資料在不同組別間的分佈比例

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圖[1] 三元相圖範例1: 不同菌門(Phylum)在三個分組間的相對豐度分佈比例

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圖[2] 三元相圖範例2: 不同古菌門(其中一種未分類:unclassified)在三種地理位置的豐度分佈


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圖[3] 三元相圖範例3: 三種不同水體環境的多種菌門豐度分佈

簡單來說,資料點和某個分組頂點的距離越近,就表示該筆資料在某個分組的相對比例越高。如果要判斷該筆資料在三個組別的分佈比例,可以對照邊上的格線來推算。舉例來說,圖[1]中最大的綠色點表示厚壁菌門(Firmicutes),從點的大小可以看出厚壁菌門是所有菌門種類相對豐度最高的,在三個分組,HL, CA, TN當中,HL組的厚壁菌門佔了整體厚壁菌門約43%,TN組佔了約41%,而CA組佔了約16%,這三個比例加起來一定是百分之百。從以上的解讀方式,我們也可以說三元相圖可以看出不同分組對某個資料點的貢獻程度,距離越近,貢獻越多。


總結
三元相圖看似複雜,原理卻很簡單,以後讀者見到這種分析圖,就可以輕鬆地描述它要表達的意義囉!要注意的是,三元相圖一次只能呈現三組的結果,如果多於三組,就只能挑選有比較意義的三個組別來比對,或是以排列組合選出不同的三組配對才能畫三元相圖。


圖爾思生物科技/ NGS事業部
  許方瑜 文案

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