宏基因组分析(二)metaphlan鉴定菌株组成及代码分享

1. 病情说明:

第一次做宏基因组相关的分析的时候,我是基于kraken2这个方法的,然后又是组装,定量,转biom等等。是一个多步骤的流程呢。怎么说呢,各有各的好处吧,具体有哪些不同我们还是需要百度一下kraken 和metaphlan这两个方法。

image.png

今天呢主要记录一下metaphlan流程和生成merged_abundance_table.txt文件的代码,嗯嗯我琢磨了半天怎么把merged_abundance_table.txt文件的内容导入到phyloseq进行更优雅的可视化(目前网上好像只有这篇新技能Get!宏基因组分析结果导入qiime2分析和可视化_qiime2怎么读取biom数据_zd200572的博客-CSDN博客
但是我没有运行成功呢,下一篇再记录吧,我是参考了这个,因为测试数据只有两个样本,等下次我再做可视化吧,不过流程是跑成功了的。raw.githubusercontent.com/fconstancias/DivComAnalyses/master/R/phyloseq_biobakery_functions.R
image.png

2. 治疗方案

import time
import threading
import argparse
import os
from pickle import FALSE
import threading
import shutil
import datetime
import json
import time
import subprocess
import pandas as pd
method_path = 'plot_scripts'
refer_path = 'DB'
# 1: check function
def metaphlan_check(data_path: str = None,                ## String: path to knead 
                    input_type: str = None,               ## default: fastq,{fastq,fasta,bowtie2out,sam}
                    min_mapq_val = 5,                     ## default [5],choose 6,7,8 Minimum mapping quality value
                    tax_lev: str = None,                  ## default : 'a', choose 'g','s',The taxonomic level for the relative abundance output
                    stat: str = None,                     ## [default tavg_g], Statistical approach for converting marker abundances into clade abundances,
                                                              #or choose 'avg_g','avg_l','tavg_g','tavg_l','wavg_g','wavg_l','med'                   
                    out_path: str = None                  ## String: output path for knead procedure
):
    ## check knead file
    check_file = f'{data_path}/knead_call_file.txt'
    if not os.path.exists(check_file):
        raise SystemExit('No knead file! Please run knead module!')
    else:
        knead_param = pd.read_csv(check_file, header=None)
        cleandata_path = knead_param.at[0,0]
        sampleinfo = knead_param.at[1,0]
    inputtype = f'{input_type}'
    min_mapq_val = f'{min_mapq_val}'
    tax_lev = f"'{tax_lev}' "
    stat = f"'{stat}' "
    
    if not os.path.exists(out_path):
        os.makedirs(out_path, exist_ok=True)
    else:
        pass
    ## output
    out_path = os.path.abspath(out_path)

    ## mataphlan v3 database 
    mataphlan_db = refer_path + '/metaphlan_databasesV3'
    metaphlan_path = os.path.abspath(mataphlan_db)
    
    check_file_path = f'{out_path}/metaphlan_check_file.txt'
    check_file = pd.DataFrame([
        cleandata_path,
        sampleinfo,
        inputtype,
        min_mapq_val,
        tax_lev,
        stat,
        out_path,
        metaphlan_path
    ])
    check_file.to_csv(check_file_path,
                      header=None, index=None, sep='\t', mode='w')
    return 0
    data_path = 'kneaddout2'           
input_type= 'fastq'          ## default: fastq,{fastq,fasta,bowtie2out,sam}
min_mapq_val = 5                   ## default [5],choose 6,7,8 Minimum mapping quality value
tax_lev= 'a'                 ## default : 'a', choose 'g','s',The taxonomic level for the relative abundance output
stat = 'tavg_g'                  ## [default tavg_g], Statistical approach for converting marker abundances into clade abundances,                              #or choose 'avg_g','avg_l','tavg_g','tavg_l','wavg_g','wavg_l','med'                   
out_path = 'metaphlanout'

metaphlan_check(data_path,input_type,min_mapq_val,tax_lev,stat,out_path)
def execCmd(cmd):
    try:
        print("命令{}开始运行{}".format(cmd, datetime.datetime.now()))
        time.sleep(5)
        os.system(cmd)
        print("命令{}结束运行{}".format(cmd, datetime.datetime.now()))
    except:
        print("{}\t运行失败".format(cmd)) 
def metaphlan_call(
    out_path: str = None                  ## output of metaphlan
):
    ## check metaphlan_check file
    metaphlan_check_path = f'{out_path}/metaphlan_check_file.txt'
    if not os.path.exists(metaphlan_check_path):
        raise SystemExit(' No metaphlan_check_file  ! Please run metaphlan_check !')
    else:
        metaphlan_check = pd.read_csv(f'{out_path}/metaphlan_check_file.txt', 
                                      header=None,delimiter='\t')
        cleandata_path = metaphlan_check.at[0,0]
        sampleinfo = metaphlan_check.at[1,0]
        inputtype =metaphlan_check.at[2,0]
        min_mapq_val= metaphlan_check.at[3,0]
        tax_lev = metaphlan_check.at[4,0]
        stat = metaphlan_check.at[5,0]
        out_path = metaphlan_check.at[6,0]
        metaphlan_path = metaphlan_check.at[7,0]
        
    sample_info_dic = {}
    cmds = []
    for line in open(sampleinfo):
        if not line.startswith("sample"):
            line=line.strip().split()
            sample_info_dic[line[0]]=line[1]
            cmd = f'''/root/miniconda3/envs/Rdoc/bin/metaphlan --input_type {inputtype} \
            {cleandata_path}/{line[0]}/{line[0]}.fastq \
            --bowtie2db {metaphlan_path} \
            --output_file {out_path}/{line[0]}.tsv \
            --tmp_dir {out_path} --min_mapq_val {min_mapq_val} \
            --tax_lev {tax_lev} --stat {stat} --nproc 8 \
            --read_min_len 70 --no_map '''
        cmds.append(cmd)
    threads = []
    for cmd in cmds:
        th = threading.Thread(target=execCmd, args=(cmd,))
        th.start()
        th.join()
        time.sleep(2)
        threads.append(th)

    time.sleep(10)
    
    ## merge all sample 
    merge_cmd = f'/root/miniconda3/envs/Rdoc/bin/merge_metaphlan_tables.py {out_path}/*.tsv \
     > {out_path}/merged_abundance_table.txt'
    execCmd(merge_cmd)

    ## define output file
    metaphlan_outfile = out_path+ '/merged_abundance_table.txt'
    metaphlan_outfile_path = os.path.abspath(metaphlan_outfile)

    call_file_path = f'{out_path}/metaphlan_call_file.txt'
    call_file = pd.DataFrame([metaphlan_outfile_path])

    call_file.to_csv(call_file_path,
                      header=None, index=None, sep='\t', mode='w')
            
    return 0           

3. 补充说明

最后文件夹会有这么几个文件噢,测试数据已经打包好啦,docker一键部署。持续关注噢,因为我会持续更新的。


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