QIIME基础应用(一)

一、数据准备

1、Mapping文件

Mapping文件为描述测序样本信息的文件,“数据的数据”,文件格式为.txt,需手动建立,其基本格式如下:


其中前三列与最后一列为必备列,分别为样品名,Barcode序列,引物序列,以及样品描述信息,其余列可自行添加用于样品分组。

准备好的Mapping文件需使用validate_mapping_file.py检验其正确性:

validate_mapping_file.py -m Fasting_Map.txt -o validate_mapping_file_output

2、测序结果文件

一般情况下,我们得到的是测序公司提供的已分割好的数据,测序公司会提供已拼接完成的.fastq格式文件,每个样品单独一个文件。

将测序文件单独放在某一文件夹下,进行初步的质控、文件合并以及格式整理以用作下一步分析,该步骤通过multiple_split_libraries_fastq.py命令实现。

multiple_split_libraries_fastq.py -i input_files -o output_folder --demultiplexing_method sampleid_by_file --read_indicator _R1_ --sampleid_indicator _

其中--read_indicator参数为序列文件名中代表性的特征字符,用于区分该文件夹下其他文件;--sampleid_indicator参数为序列文件名中某一字符,其用途为该字符前面的字符将作为后续分析的样品ID,例如sample1_L001_R1_001.fastq.gz,_R1_为表征该文件为序列文件的特征字符, _之前的sample1作为该文件对应样品的样品ID。

该步骤运行结果可得到一个.fasta格式文件,包含所有样品所有序列,其序列名基本格式为

><sample_id>_<unique_seq_id>

二、OTU划分

可以利用上步得到的.fasta格式文件直接划分OTU,可使用pick_de_novo_otus.py命令:

pick_de_novo_otus.py -i $PWD/seqs.fna -o $PWD/uclust_otus/

该命令为一workflow,具体包含以下7条命令:

1、pick_otus.py

pick_otus.py -i seqs.fasta -o picked_otus_defaul

第一步为OTU划分,-m参数设置划分方法,默认采用uclust方法,-s设置相似度阈值,默认值为0.97。该步骤所得结果文件为:seqs_otus.txt与seqs_otus.log文件。seqs_otus.log为日志文件,记录相关参数,seqs_otus.txt文件每行包含OTU_ID以及该OTU下包含的序列名,基本格式如下:

2、pick_rep_set.py

pick_rep_set.py -i seqs_otus.txt -f seqs.fasta -o rep_set1.fasta

第二步为挑选出每个OTU的代表序列,所有OTU均有一条代表序列,合并为一个文件,序列名为>OTU_ID sequence_ID文件基本形式如下:

3、align_seqs.py

align_seqs.py -i $PWD/unaligned.fna -t $PWD/core_set_aligned.fasta.imputed -o $PWD/pynast_aligned_defaults/

第三步是对上一步得到的代表序列进行对齐操作(Alignment),得到一个已对齐的.fasta文件,-m参数设置方法,默认方法为PyNAST。

4、assign_taxonomy.py

assign_taxonomy.py -i repr_set_seqs.fasta -r ref_seq_set.fna -t id_to_taxonomy.txt

第四步是进化分类,根据上步得到的代表序列,确定每个OTU的进化分类,-m参数设置方法,默认采用uclust consensus taxonomy assigner ,也可以设置采用RDP方法进行分类。该步可得到一log文件和Assignment文件,其形式如下:

5、filter_alignment.py

filter_alignment.py -i seqs_rep_set_aligned.fasta -o filtered_alignment/

第五步是对第三步得到的Alignment文件进行剪切,去掉alignment序列中的空格(Gaps),用于下一步构建进化树。

6、make_phylogeny.py

make_phylogeny.py -i $PWD/aligned.fasta -o $PWD/rep_phylo.tre

利用上步得到的文件构建进化树,-m参数设置建树方法,默认采用fasttree。

7、make_otu_table.py

make_otu_table.py -i otu_map.txt -t tax_assignments.txt -o otu_table.biom

最后一步是生成.biom格式的OTU table,OTU table每一列为一样品,每一行为一OTU以及该OTU在各样品中出现的次数。输入文件为第一步得到的文件。

由于在下一步骤中还需进行质量控制,所以主要用于下游统计分析的第5、6两步可以暂时跳过。

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