前言
生物之间相互作用比如竞争、合作、共生等;由于进化生物之间存在某种系统发育关系,这些联系都能描述为生态网络,在生态网络中,每一个元素(生物或基因)可以描述成网络中的一个节点,他们之间的关系能描述成网络中的边。随着高通量测序、基因芯片等技术的发展,研究人员可以得到了空前庞大的数据量,而利用微生物16S测序数据得到的OTU丰度矩阵也可以进行网络分析,探究不同操作单元之间的互作关系。
因此,今天要给大家推荐一个网站:MENA,一个可以利用OTU数据进行在线分子生态网络分析的网站。
准备数据
网络分析的输入数据为OTU丰度矩阵,每一行对应一个OTU,每一列对应OTU在不同样品中的丰度,具体格式如下图
网站登陆注册
网站地址: http://ieg4.rccc.ou.edu/MENA/,(个别情况下,网站可能无法访问,正常等待几天再尝试),网站登陆界面如下,如无账号可以进行注册并登陆,注册只需要邮箱等信息即可。
登陆后界面的主要操作内容为前四部份,涉及上传数据、构建网络、分析网络以及查看此前上传和分析的网络结果。
上传数据
点击主页左侧Upload your dataset选项后,选择对应的文件并且对数据进行命名后提交,提交过程中注意网站对文件的要求,包括文件大小,格式等等(下图)。提交成功后会自动显示上传数据的大致信息,包括样本数量、OTU数量等等。
提交成功后会自动显示上传数据的大致信息,包括样本数量、OTU数量等等。
构建网络
点击左侧Construct the network,跳转到Select Dataset页面,选择需要进行网络分析的数据进行下一步,提交之后进入参数设置页面(如下图),具体涉及了数据过滤,相似性计算算法,RMT(随机矩阵理论)模型计算,等等(理论和应用文章见末尾文献引用),提交后跳转至等待页面。
注意:基于RMT 模型计算的过程耗时可能非常久,可以直接进入主页后进行等待,在几个小时候后再继续后续分析。
从主页Search datasets and networks,查看分析的结果,计算完成后,会显示状态为"Done",单击对应的结果,进行网络构建。
RMT计算结果,选择合适的相关性阈值构建网络(如下图)。网站会自动计算构建的网络中节点数量,连接数量,平均连通性等网络的基本特征值,并显示。
网络分析
完成网络构建之后,可由主页选择Analyze the networks,进行网络分析,主要分析项目如下图,涉及网络整体特征,模块性分析,网络可视化等等,部分分析还涉及不同的算法和参数的设置,分析结果可以下载进行保存。其中网络可视化,网站可以绘制简单的网络图,也可以将网络结果导出为tif格式 ,并利用Cytoscape等软件进行设置和处理,同时利用Cytoscape也可进行网络的基本分析。
Show Time
下图利用的OTU数据分析获得的网络,利用了可视化软件为Cytoscape,并结合MENA的模块分析部分的结果。祝大家学习快乐~~
参考文献:
Deng, Y., Jiang, Y. H., Yang, Y., He, Z., Luo, F., & Zhou, J. (2012). Molecular ecological network analyses. Bmc Bioinformatics, 13(1), 113.
沈烽, 黄睿, 曾巾,等. 分子生态网络分析研究进展[J]. 环境科学与技术, 2016(s1):94-98.
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