基于微生物成员之间相互关系的网络推断分析(network analysis)也是微生物群落分析的一种常见手段(Faust and Raes, 2012)。此类分析的根本目的是通过关联分析的方法,寻找特定微生物群落在时空变化,环境过程驱动下所呈现的共现(Co-occurrence)或互斥(Co-exclusion)的固有模式,从而尝试探究以下科学问题:1) 该微生物类群是否存在特定的模块单元以完成特定的生态功能?2) 否是存在关键物种(keystone)其变化足以撬动整个群落的组成变化?3) 不同的环境因子、环境过程是否导致了该群落物种装配(assembly)的差异。
一般来说,在微生物生态学的关联网络图中,每个点可称为一个node(或vertex),它可以代表群落中的一个ASV/OTU,又或是一个分类单元;两个点之间的连接线可称为edge,代表所连接的两个点之间的正相关或负相关的分布趋势。
图图云平台(www.cloudtutu.com)提供两种方式构建网络图:一种是基于物种丰度组成数据的相关性分析;另一种是根据成分数据估算相关值的SparCC方法,已经表明,SparCC是一种适合测序数据特征的新颖方法,可以推断物种或基因之间的相关性,以及构建微生物物种或基因功能相互作用网络。
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子网络分析
1.子网络分析应用
子网络分析近年来的应用越来越广泛,Liping Qiu(2021)采用节点数、边数、介数和匹配度等网络拓扑参数来评估土壤微生物网络的复杂性,节点数和边数越高,介数和匹配度越小,说明土壤微生物网络的复杂性越大。通过对不同地点的土壤样品进行子网络分析,来探究土壤侵蚀对土壤微生物群落的影响从而探究土壤功能。
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网络属性是通过使用igraph包获得的,每个样本的网络拓扑特征通过Ma等人描述的igraph包在子函数中实现。共现网络的可视化是使用Gephi进行的。
2.子网络分析表格
image.png3.子网络分析网络图
image.pngZipi分析
在网络模块的基础上衍生出了两个重要的节点特征,模块内连通度(Within-module connectivity,Zi)和模块间连通度(Among-module connectivity,Pi),计算如下(Guimerà and Nunes 2005)。依据节点的的拓扑特征可将节点属性分为4种类型,包括:Module hubs(模块中心点,在模块内部具有高连通度的节点,Zi > 2.5且Pi < 0.62),Connectors(连接节点,在两个模块之间具有高连通度的节点,Zi < 2.5且Pi > 0.62),Network hubs(网路中心点,在整个网络中具有高连通度的节点,Zi > 2.5且Pi > 0.62)以及Peripherals(外围节点,在模块内部和模块之间均不具有高连通度的节点,Zi < 2.5且Pi <0.62)。
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注:横坐标为模块间连通度;纵坐标为模块内连通度。不同颜色的点代表不同属性的节点。
image.gif鲁棒性分析
复杂网络的功能和性能取决于其抗毁性(invulnerability),或称鲁棒性(robustness),当一个网络的部分节点被破坏(或移除)时,该网络保持其连通性的能力。由于其广泛的应用,网络的抗毁性成为复杂网络研究核心关注点之一。
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注:横坐标为移除的节点的数量,纵坐标为自然连通性。
image.gif如何得到这些图?
1.打开图图云平台,找到这个小工具
image.png2.上传文件
image.png3.输入分组(如无分组样品名和组名相同)
image.png4.选择网络构建方法
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5.得到的结果文件
image.png子网络结果文件
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