Krona taxonomy如何自定义分类层级以适应特定微生物群落分析需求？

Question

在使用Krona taxonomy进行微生物群落分析时，如何自定义分类层级以满足特定研究需求是一个常见技术问题。默认情况下，Krona采用标准的生物分类层级（界、门、纲、目、科、属、种）。然而，在实际研究中，可能需要添加非标准分类标签（如功能基因或代谢通路）或调整现有层级顺序。例如，当关注特定菌株或亚种水平时，如何扩展分类深度？或者在宏基因组学中，如何将功能注释（如COG、KEGG）整合到分类体系中？ 解决此问题的关键在于修改输入文件格式。通过编辑制表符分隔的文本文件，用户可以定义自定义层级名称和顺序。此外，利用Krona的`--taxonomynames`参数，可指定替代分类体系。但需注意，自定义层级可能会导致可视化复杂度增加，因此应根据具体研究目标合理设计分类结构。

Answer 1

1. 问题概述：Krona Taxonomy中的分类层级自定义需求

在微生物群落分析中，Krona Taxonomy是一种强大的可视化工具，它通过交互式图表展示样本中的分类信息。然而，默认的生物分类层级（界、门、纲、目、科、属、种）可能无法满足所有研究需求。例如，在某些宏基因组学研究中，需要关注特定菌株或亚种水平，甚至将功能注释（如COG、KEGG）整合到分类体系中。

以下是常见的技术挑战：

• 如何扩展分类深度以支持菌株或亚种水平的分析？
• 如何将非标准分类标签（如功能基因或代谢通路）添加到现有层级中？
• 如何调整现有层级顺序以更好地适应研究目标？

2. 数据输入格式的修改：实现自定义分类层级的关键

Krona的核心输入是一个制表符分隔的文本文件（TSV），其中每一行代表一个分类单元及其对应的丰度值。通过编辑此文件，用户可以定义自定义层级名称和顺序。

以下是一个示例输入文件：

# 制表符分隔的输入文件
Root	Kingdom	Bacteria	Phylum	Firmicutes	Class	Bacilli	Order	Lactobacillales	Family	Lactobacillaceae	Genus	Lactobacillus	Species	Lactobacillus acidophilus	Strain	strain_12345	100
Root	Kingdom	Bacteria	Phylum	Firmicutes	Class	Bacilli	Order	Lactobacillales	Family	Lactobacillaceae	Genus	Lactobacillus	Species	Lactobacillus plantarum	COG	COG1234	50
    

在这个例子中：

• 最后一列表示丰度值。
• 额外添加了“Strain”和“COG”作为自定义层级。

3. 使用`--taxonomynames`参数指定替代分类体系

除了修改输入文件外，还可以利用Krona的`--taxonomynames`参数来指定替代分类体系。该参数接受一个文本文件，其中包含自定义层级名称及其顺序。

层级编号	层级名称
1	Kingdom
2	Phylum
3	Class
4	Order
5	Family
6	Genus
7	Species
8	Strain
9	COG

通过这种方式，您可以明确指定每个层级的名称和顺序，确保输出结果符合研究需求。

4. 可视化复杂度管理与设计建议

尽管自定义分类层级提供了更大的灵活性，但也可能导致可视化复杂度增加。因此，合理设计分类结构至关重要。

以下是一些建议：

1. 根据研究目标选择必要的层级，避免不必要的复杂性。
2. 对于功能注释（如COG、KEGG），考虑将其放在分类层级的末尾，以便清晰区分。
3. 使用颜色编码或标签过滤功能突出关键分类单元。

下面是一个简单的流程图，展示如何从数据准备到最终可视化的步骤：

graph TD;
            A[准备输入文件] --> B[定义自定义层级];
            B --> C[生成Krona图表];
            C --> D[优化可视化];