微生物分析系列報導: 物種關聯分析

優勢物種Spearman相關係數分析

在微生物研究中，研究對象通常包括樣本、物種、基因、環境因子或代謝通路等，為了獲得有用的資訊我們使用Spearman檢驗相關分析對其中隱含的資訊進行探查，對成對物種進行相關性係數的計算和檢驗。在OTU物種豐度表格中選取豐度前30名的物種，以屬階層（目前預設為genus）為繪圖物種名稱（若屬階層無注釋資訊則以科階層名稱注釋）， 繪製優勢物種之間Spearman相關係數分析圖，藉此圖可發現優勢物種之間的重要模式與關係（依存或拮抗關係）。
 

優勢物種Spearman相關係數圖

說明：藍色表示正相關，紅色表示負相關。顏色越深物種之間的正或負相關性越強。k__、p__、c__、o__、f__ 開頭表示物種分別注釋到界、門、綱、目、科階層上（若genus沒有注釋則以上層的family為物種名稱，以此類推）。

物種關聯網絡分析

研究微生物體間不同物種間的消長互動常使用Spearman關聯性分析 (Spearman correlation analysis)。分析後得到的關聯性係數 (correlation coefficient)可用以代表兩兩物種間的關聯性及關聯程度。為了更好地判斷微生物體中的關鍵物種及其關係網路，搭配網絡圖分析 (network analysis)可以顯示物種間的關聯程度，並依據整體物種間的關聯性重新排列，同時顯示物種相對豐度及所屬菌門(phylum)。在綱、目、科、屬、種五個階層做物種關聯網絡分析，以Kruskal-Wallis檢定選取兩組或多組間存在差異的物種（p-value < 0.05），關聯性係數門檻值預設為0.7 & 0.8。以種（Species）階層相關係數門檻值0.7為例如下：

物種關聯網絡分析圖

說明：綠色的線表示兩物種間正相關，紅色表示負相關。關聯程度越高，線條越粗；反之則越細。每個圓點代表一個物種，點越大表示相對豐度越高；反之則越小。點的顏色則依照物種所屬菌門上色，例如淺藍色代表厚壁菌門。右圖（環狀網絡圖）中關聯數目越高的物種集中在右上方，關聯數目越少的集中在左下方。