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研究方法系列 | 菌群丰度差异分析-spass小技巧(上)

杨陈 代谢组metabolome 2022-09-22

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大家都知道,微生物菌群研究是当前医学、膳食营养组学、农牧生态学研究的热点,其中差异菌群或者核心特征菌群的检出是揭示干预效果和机制解析的重要前提。那么如果对不同分类水平的菌群丰度进行比较分析呢?

t检验、Turkey检验、H检验、秩和检验….都是个啥,到底选哪个呢?一个图里有的标了*,为什么还标了#有的图里为什么又用abc不同字母来表示显著差异?小伙伴们,不要怕,不要急,小编将为大家分享如果用Spass软件作菌群的统计分析,筛选出差异菌群,所有操作技巧统统一性全部告诉你!

(上图选自Guo et al., iScience 19, 676–690,对于差异同时标注了*#和字母)


微生物菌群研究的试验通常单因素独立样本设计,即只有一个可变因素影响实验结果,各样本间的测量值互相不影响。这类试验设计的分组一般大于等于3组,通常分为模型组、空白对照组、干预组1,干预组2……,因此在这里仅探讨大于3个独立样本组的比较分析,仅有两个实验组的数据通常采用Student-t检验,在此不做示范讲解。

用Spass比较菌群的组间差异,首先需要检验各样本组的方差齐性,再判断所有独立组间是否存在差异,如果有,即说明至少有2个样本组的均数处于不同水平,如果进一步了解是哪2组的均数处于不同水平,就需要做多个样本组均数间的多重比较。多重比较可分为有基底组多重比较无基底组多重比较。有基底组多重比较一般是将干预组与模型组或者空白对照组进行比较分析,通常标注为*或者#。而无基底组多重比较,一般是所有组进行两两比较,结果通常标注为不同字母。不同比较分析需要根据样本情况采取不同的检验方法。


1.方差齐性检验


整理好各样本组菌群丰度组成数据后,将数据录入SPSS,将分组情况填写在第一列,菌群丰度水平填写在第二列。我们的示例数据VAR00001为分组变量,1为空白对照组,2为干预组,3为干预组,4为模型组,n=6。

 

导入数据后,要对它进行方差齐性分析。选择 【分析】→【描述性统计】→【探索】,因子列表为分组列,因变量列表加入各个菌群列。点开【绘制】子窗口,勾选【未转换】。 


点开【绘制】子窗口,勾选【未转换】,点击确认,运行得到结果。


这里的显著性给出了基于平均值和中位数的,一般默认看基于平均值的。Fimicutes和Bacteriodies的p值>0.05,则说明这两个菌的各组数据方差是齐性的,可采用单因素方差分析来比较组间差异。而Actinobacteria的p值<0.05,说明其各组数据方差不齐,要使用非参数检验来比较各组间差异。


2. 单因素方差分析


2.1 无基底组的多重比较


对前两个菌进行单因素方差分析,选择【分析】→【比较平均值】→【单因素方差分析】,同样将分组列放入【因子】,各个菌群列加入【因变量列表】。


在【事后多重比较】子窗口,勾选常用检验方法Turkey S-N-K,点击确定。


这两种检验方法都可以使用,但是结果会稍有不同,小伙伴根据自己实验设计和需求选择,但要始终保持一致!!!例如在Fimucutes检测结果中,S-N-K检测方法,将这4组数据分成了两个level,可标为【1a,2b,3b,4a】; 而Tukey检验方法则将4组数据分成了三个level,可标为【 1ab,2c,3bc,4a】,在这里,任意两组间没有相同的字母,则表示差异显著。Bacteriodes无论那种检验方法都是仅分为一个level,因此其任意两组间没有差异,可标为【1a,2a,3a,4a】或者不标。


2.2 有基底组的多重比较


两组比较通常会选取1个组或两个组做为比较基底,这种差异显示通常用*和#号标注。例如我们需要将1组做底,看其它组与它比较有没有差异,则可在【事后多重比较】子窗口,勾选【Dunnett】,控制类别【第一个】,点确定,运行得到结果。

 由结果可知,在Firmicutes中,与1组比,2组,3组差异显著,4组没有差异,因此,2组,3组可标为*,1组和4组均不标。

同样如果,我们以4组为基底,在【事后多重比较】子窗口,勾选【Dunnett】,控制类别【最后一个】,点击确定,运行得到结果。



综合两轮比较结果,在Firmicutes中,与4组,相比,2组,3组有显著差异,4组没有差异,因此2组和3组可以标#,1组合4组不标。在同一个图中则为【1,2*#,3*#,4】,作者还需要在图例说明*和#比对的基底组。


小伙伴们,提问,那Bacteriodes该如何标*和#呢?我们将在下一篇揭晓答案,并给大家继续讲解非参数检验。



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