Picrust功能預測詳解

一、Picrust功能預測在線分析

Picrust是一種基於16S rRNA轉錄組數據開展功能預測的高精度算法。Picrust能夠通過在Greengenes參考數據庫中查找16S rRNA序列對基因家族進行注釋，從而預測出樣本的功能組成。Picrust提供了方便的在線功能預測分析，只需上傳16S rRNA序列數據即可。

下面是利用Picrust在線分析的簡單代碼示例：

# 安裝依賴庫
!pip install biom-format
!pip install picrust2

# 下載參考數據庫
!wget https://github.com/picrust/picrust2/releases/download/v2.3.0/humann2_uniref50_v201901.tar.gz
!curl https://raw.githubusercontent.com/picrust/picrust2/master/picrust2/default_parameters.yml -o default.picrust2.params.yml

# 上傳16S rRNA序列數據
!biom convert -i otu_table.biom -o otu_table.tsv --to-tsv --header-key taxonomy
!sed -i 's/^#OTU ID/UniRef90*/g' otu_table.tsv

# 預測功能
!picrust2_pipeline.py -s otu_table.tsv -o picrust2_out -p default.picrust2.params.yml

二、Picrust功能預測說明什麼

Picrust功能預測能夠為我們提供關於微生物群落的功能分佈信息，這對於深入理解微生物群落的作用及其在環境中的作用至關重要。例如，Picrust功能預測能夠幫助我們確定某種微生物群落可能在物質的轉化和代謝中扮演重要角色。此外，Picrust還可以對微生物群落的趨勢和生態位偏好進行研究，有助於理解微生物群落在生態系統中的作用。

三、Picrust功能預測圖

Picrust功能預測生成的圖表可以幫助我們更加直觀地理解微生物群落的功能組成。下面是一些關於Picrust功能預測圖的解釋：

1. 功能分類層級圖

這個圖表顯示了功能預測的主要分類，例如代謝、物質轉運等。這可以幫助我們更清楚地了解某個樣本的主要功能組成。

2. 功能歷史柱狀圖

這個圖表顯示了不同功能的相對丰度隨時間的變化。根據這些信息，我們可以推斷不同功能在樣本中的優勢和過渡。

3. 通路圖

這個圖表顯示了不同功能之間的相互作用及其在系統中的相對位置。該圖表可以幫助我們理解不同功能之間的相互作用和整個微生物群落系統的趨勢。

4. 基因家族圖

這個圖表顯示了每種功能所涉及的基因家族及其在樣本中的相對丰度。這可以幫助我們更加深入地研究每種功能的作用及其在不同樣本中的相對重要性。

四、Picrust功能預測圖分析

在對Picrust生成的功能預測圖進行分析時，我們應該重點關注以下幾個方面：

1. 樣本之間的相似性和差異性

我們可以通過功能分類層級圖和基因家族圖來比較不同樣本之間的相似性和差異性。相似的樣本功能組成應具有相似的特徵，在圖表中應該呈現出明顯的聚類效應。

2. 樣本內功能分佈的特徵

我們可以通過功能歷史柱狀圖和通路圖來了解不同功能在樣本中的相對分佈情況。這可以幫助我們確定某些功能組成是否在樣本中具有特定的代謝特徵等。

3. 功能作用和生態功能的推斷

我們可以通過基因家族圖來推斷不同的功能在微生物群落中的作用和相互作用關係。此外，我們還可以通過通路圖和功能歷史柱狀圖來了解特定功能在樣本中的相對丰度和趨勢，進而推斷其在生態系統中的作用。

4. 補充信息的獲取

Picrust功能預測還可以提供其他有關微生物群落的信息，例如群落的生態位偏好和系統穩定性等方面。我們可以根據這些信息來深入理解微生物群落在環境中的生態作用。