qiime2简介

生信喵

一、qiime2 软件介绍
1.1 qiime2 简介
       QIIME 是 Quantitative Insights Into Microbial Ecology 的简称，读音 chime。直译过来就是环境微生物定量研究工具。qiime 是宏基因组研究领域一个著名的工具。10 年来引用超过 2 万次。北亚利桑那大学 Gregory Caporaso 教授于 2016 年起从头开发了 QIIME 2，并获得了来自全世界 79 家单位的 112 名同行参与，于 2018 年全面接档 QIIME。
       qiime2 是一个强大的，可扩展以及去中心化的微生物分析工具 。能够从测序数据开始，到发表级别的统计结果和可视化结果。
qiime2 中文文档：宏基因组公众号。

1. https://github.com/YongxinLiu/QIIME2ChineseManual

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下面总计一下 qiime2 的优势：
       1、容易安装，可以使用 qiime2 一键安装，相比与 qiime1，容易太多；
       2、提供 bioconda，docker，虚拟机等多种方式；
       3、提供命令行 q2cli，图形化 q2studio，以及 pyhon notebook 等多种运行方式；
       4、整合 usearch，vsearch，dada2 等多种工具算法，因为 qiime 本身就是一个流程；
       5、提供多种可视化工具，可以绘制很多图；
       6、支持多种数据类型导入 qiime2 中进行分析；
       7、可扩展，支持开发者提交新的插件，这样 qiime2 其实是一个分析平台。
       8、分析可重复，可追溯；
       9、有非常完整的文档资料和使用案例；
       10、使用人数比较多，社区完善。
下面介绍一下 qiime2 的缺点：
       1、qiime2 是一个流程，里面核心算法都是来自第三方软件；
       2、流程过于复杂，整合太多软件，出错后排错不容易；
       3、数据输入输出都整合成 qza 与 qzv 模式，不容易查看；
       4、远程使用服务器，没有图形化界面，不方便查看 qzv 结果。
       5、不支持三代长读长测序。

1.2 qiime2 主要功能

1. q2-alignment # 生成和操作多序列比对
   
2. q2-composition # 用于物种数据分析
   
3. q2-cutadapt # 从序列数据中删除接头序列，引物和其他不需要的序列
   
4. q2-dada2 # 序列质量控制
   
5. q2-deblur # 序列质量控制
   
6. q2-demux # 混池测序样本拆分和查看序列质量
   
7. q2-diversity # 探索群落多样性
   
8. q2-emperor # beta 多样性 3D 可视化
   
9. q2-feature-classifier # 物种注释
   
10. q2-feature-table # 按条件操作特征表
    
11. q2-fragment-insertion # 系统发育树扩展，确定准确的进化地位
    
12. q2-gneiss # 构建组合模型
    
13. q2-longitudinal # 成对样本和时间序列分析
    
14. q2-metadata # 处理元数据
    
15. q2-phylogeny # 生成和操纵系统发育树
    
16. q2-quality-control # 用于特征和序列数据质量控制
    
17. q2-quality-filter # 基于 PHRED 的过滤和修剪
    
18. q2-sample-classifier # 样本元数据的机器学习预测
    
19. q2-taxa # 处理特征物种分类注释
    
20. q2-types # 定义微生物组分析的类型
    
21. q2-vsearch # 聚类和去冗余
    

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1.3 qiime2 文件格式
       QIIME2 为了使分析流程标准化，分析过程可重复，制定了统一的分析过程文件格式.qza；qza 文件类似于一个封闭的文件格式(本质上是个标准格式的压缩包)，里面包括原始数据、分析的过程和结果；这样保证了文件格式的标准，同时可以追溯每一步的分析，以及图表的绘制参数。这一方案为实现可重复分析提供了基础。比如文章投稿，同时提供分析过程的文件，方便同行学习、重复结果分析以及结果的再利用。qiime2 定义了一种新的格式，qza 与qzv。
       qza：qza 是 qiime artifact，这是一种 zip 压缩包，里面包含了数据，元数据，处理方法等一个压缩文件 。
       qzv：QIIME2 生成的图表结果对象或文件类型，以.qzv 为扩展名，末尾的 v 代表 visual；它同 qza 文件类似，包括分析方法和结果，方便追溯图表是如何产生的；可视化的结果包括统计结果表格、交互式图像、静态图片及其它组合的可视化呈现。这类文件可以使用 QIIME2 qiime tools view 命令查看。

1. https://docs.qiime2.org/2023.2/concepts/#data-files-qiime-2-artifacts

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qiime2 文件结构
       如果使用服务器，没有图形化界面，查看 qza 和 qzv 就不方便，qiime2 提供了一个网页方便导入和可视化这些结果。

1. https://view.qiime2.org/

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二、16S 分析流程

1. https://docs.qiime2.org/2023.2/tutorials/overview/

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qiime2 流程
       1、读入文件，输入 fastq 或者 fasta 序列文件；
       2、使用 barcode 进行 demultiplex 拆分，将测序数据拆分到不同样品中；
       3、对数据进行 denoised 降噪生成 ASVs 或者聚类成 OUT；
       4、生成 feature table