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metagenomics中的alpha diversity理解

已有 21818 次阅读 2015-12-9 11:32 |个人分类:数据分析|系统分类:科研笔记| diversity, Alpha, 多样性指数

   A diversity index is a quantitative measure that reflects how many different types (such as species)there are in a dataset, and simultaneously takes into account how evenly the basic entities (such as individuals) are distributed among those types. The value of a diversity index increases both when the number of types increases and when evenness increases. For a given number of types, the value of a diversity index is maximized when all types are equally abundant. (https://en.wikipedia.org/wiki/Diversity_index) (多样性指数是一个定量的描述,主要关注菌的种类以及菌的含量分布)


   多样性指数有3类,分别是alpha、beta和gamma指数,3个指数之间的关系如下: The term alpha diversity(α-diversity) was introduced by R. H. Whittaker together with the terms beta diversity (β-diversity) and gamma diversity (γ-diversity). Whittaker's idea was that the total species diversity in a landscape (gamma diversity) is determined by two different things, the mean species diversity in sites or habitats at a more local scale (alpha diversity) and the differentiation among those habitats (beta diversity). (https://en.wikipedia.org/wiki/Alpha_diversity)


   针对alpha diversity,是用于测量群落内生物种类数量以及生物种类间相对丰度的一种测量它反映了群落内物种间通过竞争资源或利用同种生境而产生的共存结果,可分为物种丰富度指数、物种均匀度指数物种多样性指数三类。(http://blog.sina.com.cn/s/blog_670445240101m9sb.htmlhttp://www.coloss.org/beebook/I/gut-symbionts/2/2/4)

    群落中所含物种的多少,丰富度指(community richness)来刻画,它反映了一定空间范围内生物的丰富程度。最古老、最简单的方式是以一定样地中的物种数来表示另外应用广泛的还有MargalefMenhnick丰富度指数等,这些指数分别可以用物种数目与样方面积的大小或个体总数的不同数学关系来测度。使用丰富度指数需要注意的是,不同的植物群落,丰富度指数的适用情况不同,要选择相对稳定的指数。另外丰富度指数的大小受样地面积的影响较大,而且忽略了富集种和稀疏种对于群落多样性贡献的不同。在宏基因组的研究中,community richness的代表指数有sobs、chao、ace、jack、bootstrap等。
   均匀度指数(community evenness)用来刻画群落中各个种的相对密度,有Pielou、SheldonHillHeipAlatalo等均匀度指数等,这些指数与丰富度指数呈正相关。在宏基因组的研究中,community evenness的代表指数有simpsoneven、shannoneven、heip、smithwilson等。
    物种多样性指数(community diversity)是将物种多样性和种的丰度结合起来的函数,最常用的有Shannon-WiennerSimpsonHill多样性指数以及种间相遇概率(PIE)等。其中Simpson指数反映的是优势种在群落中的地位和作用,亦称为生态优势度,它与其他多样性指数均呈负相关。多样性指数越高,生态优势度越小,而均匀度指数越高。在宏基因组的研究中,community diversity的代表指数有bergerparker、shannon、npshannon、simpson、invsimpson、coverage、qstat等。

    sobs的计算为The sobs calculator returns the number ofobserved OTUs for an OTU definition.

    Chao的计算公式为:


   shannon index的计算公式为:

   Simpson index的计算公式为:




https://wap.sciencenet.cn/blog-306699-942097.html

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