BugBase 功能预测

BugBase 是一个基于16S rRNA基因序列的微生物功能预测工具，利用丰度表进行微生物群落功能分析，并结合分组与环境因子表格来评估群落在不同功能特征（如致病性、氧需求等）方面的差异。

BugBase 功能应用场景

BugBase 主要用于微生物群落的功能预测，通过16S rRNA基因序列推断样本的微生物功能特征。其应用场景包括：

• 致病性分析：评估微生物群落中潜在致病菌的比例，适用于研究与人类健康、疾病相关的微生物组。
• 生态环境分析：分析微生物对氧气、酸碱性等环境因素的需求和耐受性，适用于生态环境与生物多样性研究。
• 环境监测：利用功能特征变化监测不同处理条件（如土壤、废水处理）的微生物功能演替。

输入文件要求

BugBase 接受符合 QIIME 格式的 OTU 表，OTU 表的生成有以下要求：

• OTU 表:
  • 采用 Greengenes 数据库 97% 相似性的封闭参考 OTU 拓展。
  • 若使用经典文本格式（.txt），不包含分类信息（taxonomy）。
  • 计数值（Counts），而非相对丰度。
  • 支持多种程序生成的 OTU 表，包括 QIIME 和 NINJA-OPS。
• Mapping File:
  • 制表符分隔
  • 第一行必须以#SampleID起始
  • 第一行全为列标题
  • 只允许使用字母、数字、下划线和连字符
  • 不允许包含空格，逗号、引号、括号
  • 不要包含机密信息

OTU ID 要求

输入的 OTU ID 必须符合 greengenes 数据库中的 OTU ID 要求，确保OTU编号与数据库中的参考序列一致。这是 BugBase 进行16S rRNA基因序列的准确预测所必需的。

示例输入文件格式

丰度表格式（制表符分隔的文本文件）：

第一行包含样本名称，第一列包含特征（如微生物种类）。

分组与环境因子表格格式：

该表包含样本信息、分组及其他环境因子。分组方案名应在该表中有所体现，例如指定`组别`列作为分组依据。

结果解读

    
BugBase 将在指定的输出目录中生成多个文件，包括：
    示例结果文件夹
    +---normalized_otus
    |       16s_normalized_otus.txt  [标准化后的OTU表格，包含每个样本的OTU数据，适合用于BugBase的功能分析]
    |
    +---otu_contributions
    |       Aerobic.pdf  [好氧性OTU贡献图，显示在该表型中贡献较大的OTU]
    |       Anaerobic.pdf  [厌氧性OTU贡献图]
    |       Contains_Mobile_Elements.pdf  [含有可移动基因元件的OTU贡献图]
    |       Facultatively_Anaerobic.pdf  [兼性厌氧性OTU贡献图]
    |       Forms_Biofilms.pdf  [生物膜形成OTU贡献图]
    |       Gram_Negative.pdf  [革兰氏阴性OTU贡献图]
    |       Gram_Positive.pdf  [革兰氏阳性OTU贡献图]
    |       Potentially_Pathogenic.pdf  [潜在致病性OTU贡献图]
    |       Stress_Tolerant.pdf  [耐受性OTU贡献图]
    |       contributing_otus.txt  [对各表型有较大贡献的OTU列表，包括不同OTU对各个表型的贡献比例]
    |       taxa_legend.pdf  [OTU分类图例，帮助识别不同的微生物类群和其功能贡献]
    |
    +---predicted_phenotypes
    |       Aerobic.pdf  [好氧性功能预测图]
    |       Anaerobic.pdf  [厌氧性功能预测图]
    |       Contains_Mobile_Elements.pdf  [含有可移动基因元件的功能预测图]
    |       Facultatively_Anaerobic.pdf  [兼性厌氧性功能预测图]
    |       Forms_Biofilms.pdf  [生物膜形成功能预测图]
    |       Gram_Negative.pdf  [革兰氏阴性功能预测图]
    |       Gram_Positive.pdf  [革兰氏阳性功能预测图]
    |       Potentially_Pathogenic.pdf  [潜在致病性功能预测图]
    |       Stress_Tolerant.pdf  [耐受性功能预测图]
    |       Aerobic_stats.txt  [好氧性功能统计分析结果，显示不同样本和组别的显著性分析结果]
    |       Anaerobic_stats.txt  [厌氧性功能统计分析结果]
    |       Contains_Mobile_Elements_stats.txt  [含有可移动基因元件功能统计分析结果]
    |       Facultatively_Anaerobic_stats.txt  [兼性厌氧性功能统计分析结果]
    |       Forms_Biofilms_stats.txt  [生物膜形成功能统计分析结果]
    |       Gram_Negative_stats.txt  [革兰氏阴性功能统计分析结果]
    |       Gram_Positive_stats.txt  [革兰氏阳性功能统计分析结果]
    |       Potentially_Pathogenic_stats.txt  [潜在致病性功能统计分析结果]
    |       Stress_Tolerant_stats.txt  [耐受性功能统计分析结果]
    |       predictions.txt  [包含每个样本的功能表型预测结果，列出各样本在不同功能特征上的相对丰度或得分]
    |
    +---thresholds
    |       Aerobic.pdf  [好氧性表型阈值图，帮助定义该功能特征的存在与否]
    |       Anaerobic.pdf  [厌氧性表型阈值图]
    |       Contains_Mobile_Elements.pdf  [含有可移动基因元件表型阈值图]
    |       Facultatively_Anaerobic.pdf  [兼性厌氧性表型阈值图]
    |       Forms_Biofilms.pdf  [生物膜形成表型阈值图]
    |       Gram_Negative.pdf  [革兰氏阴性表型阈值图]
    |       Gram_Positive.pdf  [革兰氏阳性表型阈值图]
    |       Potentially_Pathogenic.pdf  [潜在致病性表型阈值图]
    |       Stress_Tolerant.pdf  [耐受性表型阈值图]
    |       thresholds_used.txt  [用于功能预测的阈值设定文件，记录了每个表型的具体阈值信息]
    |       variances.txt  [表型的方差分析结果文件，评估各表型在不同样本间的变异性]
               

注意事项

• 请确保输入的丰度表和分组表格式正确。
• 在运行BugBase之前，请使用适当的稀释和标准化方法处理OTU数据。
• BugBase 的功能预测依赖于16S rRNA基因的OTU ID，ID 必须满足 greengenes 数据库中的要求。

联系支持

如果在使用过程中遇到问题，请参阅 BugBase GitHub，了解更多信息或联系开发人员获取支持。