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微生物分析系列報導:嶄新的物種階層熱樹(Heat Tree)

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在微生物分析中,如何以視覺化呈現注釋資訊是一個重要的工作。通常在獲得OTU表及物種注釋資訊後,便需要將表格化資訊藉由視覺處理以利科研人員閱讀。目前最常見的方式如採用『物種階層累積柱狀圖』、『互動式Krona展示』、『進化樹展示』等,今天小編就先從物種階層累積柱狀圖介紹起,並帶大家認識全新開發的『熱樹(Heat Tree)』分析,希望能更有效的協助科學研究者快速挖掘出優勢菌種與分組比較。


一般在做樣本物種注釋統計時,常見的做法是採用『物種階層累積柱狀圖』(圖1),其作法是根據物種注釋統計每一樣本中的讀取序列,依照所注釋到的不同階層(Kingdom, Phylum, Class, Order, Family, Genus, Species),顯示成累積柱狀圖。圖中可獲得的資訊為每一個階層的讀取序列累積數目(Cumulative tag number),而這個累積數值為Species往Kingdom階層累計的結果,標示在相對應的階層柱狀條頂端。由此圖可看出每一樣本中的物種組成註釋到各階層的相對比例。

cumulative_classified_stat.png
圖1. 物種階層累積柱狀圖


目前有一款嶄新的分析圖稱為『熱樹(Heat Tree)』。熱樹在16S微生物體的分析應用中,可以彌補物種階層累積柱狀圖的不足,使各個階層的菌種組成更能一目瞭然,方便同時比對多組或多樣本的差異。

以分組為單位展示時,圓形熱樹(circular heat tree)表現的是不同階層種類的序列豐度。以下圖為例(圖2),中心的細菌界(Bacteria)階層序列數目最多、節點最大、顏色為褐色。從legend資訊可以看出在此分組中,屬於細菌界的序列總共有80,400條,越外圍階層越低,註釋到該階層種類的序列數目遞減。此圖可以簡單看出本分組中相對優勢的菌種,並和其他分組做比較。

heatTreeHL.png
圖 2. 圓形熱樹
圖 3. 物種階層熱樹

說明:熱樹由中心往外圍的方向,顯示的階層由高到低(Kingdom to Species)。序列豐度則以節點大小(node)、枝條(edge)粗細以及顏色來標示。豐度越高的種類,節點越大、枝條越粗、顏色越接近褐色,越低則相反,右下角顯示序列數目與其所對應的顏色及節點大小。


圖爾思微生物分析已提供此『物種階層熱樹』,希望能有效幫助研究人員快速挖掘優勢菌種並投稿文章。目前我們還有數款嶄新分析開發中,未來小編將會持續追蹤生物資訊工程師開發進度,並在第一時間為大家做完整的報導。



圖爾思生物科技 / NGS事業部
郭育倫 文案

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