2019最后一期—宏基因组分析技术研讨会

图1. 宏基因组分析流程的搭建——系统、安装方法和主要软件

服务器推荐使用Ubuntu系统。最低配置32G内存、8核；推荐256G内存，24线程起；配置越高，分析更快更流畅。

没有软件的计算机只是一堆废铁，没有宏基因组分析系统的服务器也和你的数据分析没有半毛钱关系。想要搭建整套的宏基因组分析流程， 上的资源即零散、又稀少。易生信团队将分享多年经验摸索优秀软件和布置技巧，并分享全部源代码，让你在主流Linux服务器系统(Ubuntu 16/18.04，CentOS7等主流发行版)上快速布置宏基因组分析流程依赖的几十款常用软件、几百个依赖的R和Python包，轻松拥有专业分析平台。

图3. Shell和R学习大纲，首创Rstuio中鼠标点击可完成Shell脚本和R语言分析，既打开生信的大门，又不会增加生物学家时间成本

当你利用几个小时，走进大数据分析和可视化的大门后，你将发现一个全新的世界。很多人会感觉相见恨晚，爱上分析，从此走向人生的快车道。即使你对编程不感兴趣，这里面用到的理念也定能让你受益终身，在今后相关分析中事半功倍，比别人更胜一筹。再说现在连小学生都学Python了，再不会，孩子都带不好了。

三、图表解读和绘制专题

• 扩增子图表解读-理解文章思路

• 扩增子统计绘图-冲击高分文章

但这些只是入门，在培训时，我们将结合发表的高水平文章，进一步讲解16种常用分析图的原理和使用范围，让你不仅读懂图，更知道如何应用于自己的研究，并亲自轻松完成绘图。

针对使用R语言绘图学习时间成本较高的问题，易生信团队针对常用16种图开发了免费绘图 站，一键出图，更可鼠标点选参数修改图形的个性样式。

图5. AI排版本子图为CNS出版级组图示例(Science, 2016封面文章)

四、宏基因组学概述

在第一天全面打造科研基础后之，我们将开始宏基因组大数据分析之旅。

作为专业基础知识，我们将学习以下内容。

1. 背景：国际微生物组、中国微生物组计划

2. 研究对象：人、动物、植物、环境

3. 研究方法：培养组学、扩增子、宏基因组、宏转录组、宏蛋白组、宏代谢组、宏基因组关联分析、宏表观组……

4. 宏基因组学的研究热点：培养组、肠菌与疾病、宏基因组关联分析(MWAS)、多组学联合分析……

5. 测序发展史与原理

6. 样品制备、实验重复和测序数据量的选择

7. 宏基因组分析SCI文章的常用套路

8. 宏基因组与扩增子优缺点比较

9. 原始数据评估、组装结果好坏的判断

图7. 宏基因组分析基本思路——有参分析流程。主要通过MetaPhlAn2基于己 导的所有微生物基因组获得物种组成，基于UniRef、EggNOG、KEGG等蛋白数据库确定功能组成。16S扩增子数据本身只包含物种组成，可通过PICRUSt获得KEGG/COG的功能组成。

主要知识点：

1. 实验设计的编写原则

2. KneadData流程快速质控和去宿主流程

3. 物种组成定量MetaPhlAn2

4.功能组成定量HUMAnN2

六、宏基因组无参分析流程

宏基因组无参分析，主要有两个目的：一是获得未被注释的物种和基因表达；二是通过Binning挖掘新物种的基因组。看样子很美好，但实际操作起来对计算量要求非常大。分析过程中比有参多了组装、基因预测、非冗余基因集构建和基因注释等步骤。

图9. 宏转录组分析流程。宏转录组较宏基因组多一步去除rRNA基因序列的步骤。此方法缺点是无法获得真实的物种组成，但它体现的是在特定时空条件下有活性的物种和功能基因表达水平组成。

七、高级分析与可视化实战

1. R语言统计绘图与可重复计算

2. 宏基因组中鉴定单菌(分箱bin)：MetaWRAP

3. Bin结果评估及可视化：CheckM, VizBin

4. 宏基因组可视化：Circos

5. 在线流程：MEGAN、MG-RAST、EBI-metagenome

6. 络分析: igraph、WGCNA、Cytoscape

7. 多基因连接树构建：RaxML、fasttree、iTOL

8. 其它常用：Graphlan、Krona

图11. 基于多基因连接的进化树构建和美化(Levy-2018-NatureGenetics)

学习完本课程，你能得到什么/h2>

深彻理解生物测序数据的基本思想

• 16S扩增子数据PICRUST预测宏基因组

• 宏基因组数据Humann2定量物种和功能

• Denovo宏基因组拼接和binning

几十种软件数据库的使用经验

• 几十款本领域软件的安装、使用教程

• 常用功能注释数据库的理解和使用

高要求的结果可视化

• 结果的差异比较

• 多种可视化方案

主讲教师

主讲老师和助教包括中科院微生物所、遗传发育所、基因组所、生物物理所等多名本领域一线技术专家，在Nature子刊、Science和Cell子刊均发表过重镑级成果。

往期课程瞬间

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