PICRUSt2软件

PICRUSt2是一款用于预测微生物群落功能丰度的软件,基于标记基因序列,如16S rRNA。本文介绍了如何安装、准备数据以及使用PICRUSt2,并详细列出各种预测结果文件的含义,包括KO和EC功能的丰度预测,以及OTU对功能的贡献等。

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PICRUSt2

PICRUSt2(Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States)是一款基于标记基因序列来预测功能丰度的软件。“功能”通常指的是基因家族,如KEGG同源基因和酶分类号,但可以预测任何一个任意的特性。同样,预测通常基于16S rRNA基因测序数据,但也可以使用其他标记基因.

PICRUSt2相关使用方法来啦!!!

一、安装

#使用 bioconda 安装 PICRUSt2 环境

conda create -n picrust2 -c bioconda -c conda-forge picrust2

#激活环境

source activate picrust2

#退出环境

source deactivate picrust2

二、准备数据

PICRUSt2无需再以GreenGene注释的OTU表为输入,可以直接读取OTU的代表序列自动完成物种注释,并进一步根据物种丰度组成预测群落功能。文件otu_table.txt为OTU丰度表格,仅包含丰度组成信息即可,无需添加注释列。文件otu.fasta中包含了OTU丰度表中各OTU的代表序列。

三、使用


                
### PICRUSt2 功能预测分析方法 PICRUSt2 是一种基于扩增子测序数据的功能预测工具,其核心目标是从微生物群落的16S rRNA基因序列推断出可能存在的代谢通路和功能特性。以下是关于如何利用 QIIME2 和其他辅助工具完成 PICRUSt2 的功能预测分析。 #### 数据准备阶段 在使用 PICRUSt2 进行功能预测前,通常需要通过 QIIME2 对原始测序数据进行处理并生成特征表 (Feature Table) 和代表性序列文件 (Representative Sequences)[^1]。这些文件作为输入用于后续的功能预测流程。 #### 功能预测的核心步骤 1. **构建闭合参考 OTU 表** 使用 `qurro` 或者 `feature-classifier classify-sklearn` 命令将代表序列分类至已知数据库中,从而获得物种级别的注释信息[^2]。 2. **执行 PICRUSt2 预测** 调用 PICRUSt2 工具包中的主要脚本运行功能预测过程。此过程中会涉及以下几个重要环节: - 利用 HMMER 搜索算法匹配特定标记基因; - 计算每条序列对应的拷贝数校正因子; - 将标准化后的丰度值映射到预定义的功能数据库上(如 MetaCyc, KEGG 等)。具体命令如下所示: ```bash picrust2_pipeline.py \ --seqs_fasta representative_sequences.qza \ --out_dir picrust2_output \ --threads 8 ``` 3. **添加描述性注解** 可选地,可以借助 Python 脚本来补充路径名称及其解释说明,便于理解复杂生物化学反应链的意义[^3]。例如: ```python python add_descriptions.py \ -i path_abun_unstrat.tsv \ -m METACYC \ -o path_abun_unstrat_descipted.tsv ``` 4. **可视化与统计检验** 完成功能预测之后,推荐采用 STAMP 软件进一步探索不同样本组之间的显著性差异模式。它支持多种图形化展示形式以及批量导出详尽的结果表格供深入挖掘。 5. **验证模型精度** 图形化的评估手段有助于确认所建立的方法论框架是否合理可靠。比如参照官方文档提供的案例研究材料来对比实际产出图表的质量水平[^4]。 #### 提升预测效果的关键因素 相较于初代版本 PicrustPicrust2 扩展了更多元化的参考资源库,并优化了内部运算逻辑结构,进而提高了整体效能表现[^5]。因此,在项目规划初期就应该充分考虑选用最新版软件以获取更佳的研究成果。 ```python import pandas as pd # 加载经过描述增强的数据集 df = pd.read_csv('pathways_out/path_abun_unstrat_descrip.tsv', sep='\t') def filter_pathways(df, threshold=0.01): """筛选高于设定阈值的重要代谢途径""" filtered_df = df[df['abundance'] >= threshold] return filtered_df[['Pathway_ID','Description']] important_paths = filter_pathways(df) print(important_paths.head()) ```
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