Qiime2官方出品的16S的进化树可视化工具

2022年10月29日 写评论

我们知道，宏基因组中krona图来展示某个样品的详细信息，最近有点好奇16S的进化树可视化问题，这不，在qiime2官方视频教程里发现了一个方法，很不错，分享下！官方视频教程我搬到B站啦，在AI的加持下加了字幕，并精校了错误。18 Phylogenetic tree construction[1]

先欣赏下图的效果啦，还不错吧，进化树+丰度的展示，有点circos那个味了呢。下面，就看下怎样做出这个图（以下来自官方教程biocore/empress[2]）：

介绍

一个快速且可扩展的系统发育树[3]查看器。Empress帮助用户探索数据集中特征之间的层次结构关系。任何类型的“特征”都可以通过这种方式查看：从历史上看，这些特征通常代表群落调查中物种的进化关系，但您可以通过分层组织查看几乎任何类型的信息。例如，我们可以查看从 16S rRNA 标记基因测序数据生成的扩增子序列变异 (ASV）[4] 或操作分类单元 (OTU）[5] 树、从鸟枪法宏基因组学测序数据生成的树或使用 Qemistree[6] 生成的代谢组学数据树（仅举几个选项）。

Empress支持绝对新的功能，例如与命令图的集成和同步动画，以及已建立的树查看器通用的功能（例如元数据着色，分支折叠和条形图）。

截图

image.png

“empire”可视化了Empress扩增子序列变异（ASV）的系统发育树（左），以及empire的PCoA双标图（右）。作为集成这些显示器的方式之一，在树中选择一个尖端（代表 ASV）会放大 Emperor 中含有该 ASV 的样本——从而提供比单独使用任何显示器提供的信息更多的信息。

安装和基本用法

Empress可以作为独立程序或QIIME 2插件使用。独立版本将生成一个文件夹，其中包含查看绘图所需的 HTML/JS/CSS 文件，而 QIIME 2 版本将生成一个可视化，可以在 https://view.qiime2.org/[7] 或使用 ..qzv``qiime tools view

如果您在尝试安装 Empress 时遇到问题，请查看文档中的“安装疑难解答”部分[8]。（如果这些信息还不够，请随时在此存储库中提出问题[9]或在QIIME 2论坛[10]上发布问题！

独立版本

Empress可通过PyPI[11]获得。我们建议使用至少 3.6 的 Python 版本将 Empress 安装到环境（例如 conda[12] 环境）中。

运行以下命令以安装empress：

pip install cython "numpy >= 1.12.0"
pip install empress

尝试运行empress --help命令以确保已正确安装Empress。如果您看到不同Empress命令的详细信息，则安装已成功，您已准备好开始使用Empress！

可用命令

Empress提供两个命令：empress tree-plot和empress community-plot 。这两个命令都会生成 Empress 可视化，但community-plot需要您传入特征表和示例元数据，而tree-plot只需要一个树文件。有关更多详细信息，请参阅文档的此部分[13]。

输入文件

Empress的独立版本采用以下文件类型作为输入。（请注意，除树之外的所有这些都是可选的，对于empress tree-plot除树之外的所有内容是可选的，对于empress community-plot是除了树，特征表和示例元数据都是可选的。

输入 文件类型
树 Newick[14]
Feature Table BIOM[15]
Sample Metadata TSV[16]
Feature Metadata TSV[17]
PCoA scikit-bio orddinationResults[18]

独立用法示例

empress tree-plot
# Option 1: Using "long" parameter names
empress tree-plot 
    --tree tree.nwk 
    --feature-metadata feature-metadata.tsv 
    --output-dir tree-viz

# Option 2: Using "short" parameter names
empress tree-plot -t tree.nwk -fm feature-metadata.tsv -o tree-viz
empress community-plot
# Option 1: Using "long" parameter names
empress community-plot 
    --tree tree.nwk 
    --table feature-table.biom 
    --sample-metadata sample-metadata.tsv 
    --feature-metadata feature-metadata.tsv 
    --pcoa ordination.txt 
    --filter-extra-samples 
    --output-dir community-tree-viz

# Option 2: Using "short" parameter names
empress community-plot 
    -t tree.nwk 
    -tbl feature-table.biom 
    -sm sample-metadata.tsv 
    -fm feature-metadata.tsv 
    -p ordination.txt 
    --filter-extra-samples 
    -o community-tree-viz

您可以使用empress tree-plot --help和empress community-plot --help查看命令行参数的详细信息。请注意，提供给 -o/--output-dir 的路径不得存在，因为它将在成功执行命令后由 Empress 创建。还值得注意的是，Empress 命令的独立版本不支持提供多个样本/特征元数据文件。例如，如果您有多个要素元数据文件，则应将它们全部合并到一个传递给 Empress 的文件中。

输出将是一个包含empress.html文件的目录和一个包含在浏览器中查看绘图所需的 JS/CSS 文件的support_files目录。如果您为community-plot命令提供了 PCoA，则还将有一个emperor-resources子目录，其中包含在树旁边查看皇帝情节所需的文件。您可以在任何现代浏览器中查看empress.html文件，以与QIIME 2可视化相同的方式与之交互。

Qiime2版

有关如何安装 QIIME 2 的说明，请参阅 QIIME 2 安装[19]页面。安装 QIIME 2 后，请确保通过运行以下命令激活 conda 环境：

conda activate qiime2-2020.8

您可以将上述内容替换为您当前安装的任何版本的QIIME 2。qiime2-2020.8

现在，运行以下命令以使用 PyPI 安装 Emqueen：

pip install empress

安装empress，运行以下命令以确保empress安装正确。如果您看到有关Empress的QIIME 2插件的信息，则安装成功！

qiime dev refresh-cache
qiime empress --help

QIIME 2 用法示例

qiime empress tree-plot
qiime empress tree-plot 
    --i-tree tree.qza 
    --m-feature-metadata-file taxonomy.qza 
    --o-visualization tree-viz.qzv
qiime empress community-plot
qiime empress community-plot 
    --i-tree tree.qza 
    --i-feature-table feature-table.qza 
    --m-sample-metadata-file sample-metadata.tsv 
    --m-feature-metadata-file taxonomy.qza 
    --i-pcoa ordination.qza 
    --p-filter-extra-samples 
    --o-visualization community-tree-viz.qzv

参考资料

[1]

18 Phylogenetic tree construction: https://www.bilibili.com/video/BV1Re4y1B7ku/?share_source=copy_web&vd_source=fb425d6f0ad40ac954b4bdf7090a013f

[2]

biocore/empress: https://github.com/biocore/empress

[3]

的系统发育树: https://en.wikipedia.org/wiki/Phylogenetic_tree

[4]

扩增子序列变异 (ASV）: https://en.wikipedia.org/wiki/Amplicon_sequence_variant

[5]

操作分类单元 (OTU）: https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_taxonomic_unit

[6]

Qemistree: https://github.com/biocore/q2-qemistree

[7]

https://view.qiime2.org/: https://view.qiime2.org/

[8]

“安装疑难解答”部分: https://github.com/biocore/empress#installation-troubleshooting

[9]

提出问题: https://github.com/biocore/empress/issues

[10]

QIIME 2论坛: https://forum.qiime2.org/

[11]

PyPI: https://pypi.org/project/empress/

[12]

conda: https://docs.conda.io/

[13]

此部分: https://github.com/biocore/empress#first-a-note-about-empress-commands

[14]

Newick: https://en.wikipedia.org/wiki/Newick_format

[15]

BIOM: http://biom-format.org/

[16]

TSV: https://en.wikipedia.org/wiki/Tab-separated_values

[17]

TSV: https://en.wikipedia.org/wiki/Tab-separated_values

[18]

scikit-bio orddinationResults: http://scikit-bio.org/docs/latest/generated/skbio.io.format.ordination.html

[19]

QIIME 2 安装: https://docs.qiime2.org/2020.8/install/


本篇文章来源于微信公众号: 微因

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