物种丰度计算

由于Qiime出了点问题，ITS项目先缓几天，这两天先忙着做meta的内容。

物种丰度计算准备工作：

1　　使用SOAPAligner对过滤好的数据进行比对，得到相应的.soap文件，里面记录匹配到的reads的情况；

2　　还需要将所有用到的reference做一个TAX，tax文件记录reference的物种信息，每一行分别是一个物种的gi号、界、门、纲、目、科、属、种、亚种的名称，分别用制表符隔开；

3　　对于每个亚种genome，需要计算其长度，做成SIZE文件，每一行分别是一个亚种的名称和genome长度，用制表符隔开；

计算过程：

以亚种为基础，一个亚种的丰度Ab(G) = Ab(U) + Ab(M)，其中

G：物种

U：unique数目，一条reads只比对上单一物种称为unique reads，一个物种的所有unique总和为U

M：multiple数目，一条reads比对上多个物种成为multiple reads，一个物种的所有multiple总和为M

Ab(U) = U/L(g)； L(g)为相应物种的genome长度；

Ni 表示 multiple reads 比对上的所有物种；

  1 #!/usr/bin/perl

  2 use strict;

  3 

  4 my $usage = "usage:get_profiling.pl <.soap file> <outprefix> <TAX file> <SIZE file> depth list\n";

  5    $usage .= "depth 1..8 stand for Kindom..SubSpecies\n";

  6 

  7 die $usage unless @ARGV>=5;

  8 

  9 my $soapfile = shift @ARGV;

 10 my $outprefix = shift @ARGV;

 11 my $taxfile = shift @ARGV;

 12 my $sizefile = shift @ARGV;

 13 my @depth = @ARGV;

 14 

 15 

 16 #########################################################################################################################

 17 #                                                            #

 18 #    %tax{gi}[Kindom][Phylum][Class][Order][Family][Genus][Species][SubSpecies]                    #

 19 #        1    2    3    4    5    6    7    8                        #

 20 #    %size{strname} = length of genome                                        #

 21 #    %soap{reads id}[0] = unique or multiple;                                    #

 22 #    %soap{reads id}[1..n] stand for matched strname;                                #

 23 #                                                            #

 24 #                    set tables                                    #    

 25 #                                                            #

 26 #########################################################################################################################

 27 open TAX,$taxfile or die $!;

 28 my %tax;

 29 while(<TAX>){

 30     chomp;

 31     my @a = split /\s+/;

 32     for(my $i=1;$i<=8;$i++){

 33         $tax{$a[0]}[$i]=$a[$i];

 34     }

 35 }

 36 close TAX;

 37 open SIZE,$sizefile or die $!;

 38 my %size;

 39 while(<SIZE>){

 40     chomp;

 41     my @a = split /\s+/;

 42     if (exists $tax{$a[0]})

 43     {

 44         $size{$tax{$a[0]}[8]} = int($a[1]);

 45     }

 46 }

 47 close SIZE;

 48 open SOAP,$soapfile or die $!;

 49 my %soap;

 50 while(<SOAP>){

 51     chomp;

 52     my @a = split /\s+/;

 53     my $id = $a[0];

 54     $id = substr($id,0,$id.length()-2);

 55     my $strname = $tax{$a[7]}[8];

 56 

 57     if ( exists $soap{$id} ){

 58         $soap{$id}[0] = "multiple" unless ($soap{$id}[1] eq $strname);

 59     }else{

 60         $soap{$id}[0] = "unique";

 61     }

 62     push(@{$soap{$id}},$strname);

 63      

 64     my $reads2 = <SOAP>;    

 65 }

 66 close SOAP;

 67 #########################################################################################################################

 68 #                                                            #

 69 #                table setted successful                                    #

 70 #                                                            #

 71 #########################################################################################################################

 72 my %uniquenum;

 73 my %multiplestr;

 74 my %str_reads;

 75 my %reads_str;

 76 my %abu;

 77 my %abm;

 78 my %sum;

 79 my %ab_str;  #the result hash;

 80 foreach my $id (sort keys %soap){

 81     my $type = shift @{$soap{$id}};

 82     if ( $type eq "unique" ){

 83         $uniquenum{$soap{$id}[0]}++;

 84     }elsif ($type eq "multiple"){

 85         foreach my $strname($soap{$id}){    

 86             $multiplestr{$strname}++;

 87             $reads_str{$id}{$strname}++;

 88             $str_reads{$strname}{$id}++;

 89         }

 90     }

 91 }

 92 foreach my $strname(sort keys %uniquenum){

 93     $abu{$strname} = $uniquenum{$strname} / $size{$strname} if(exists $size{$strname});

 94 }

 95 foreach my $id(sort keys %soap){

 96     foreach my $strname (sort keys %{$reads_str{$id}}){

 97         $sum{$id} += $abu{$strname} if (exists $abu{$strname});

 98     }

 99 }

100 foreach my $strname(sort keys %multiplestr){

101     foreach my $id(sort keys %{$str_reads{$strname}}){

102         $abm{$strname} += $abu{$strname}/$sum{$id} if($sum{$id});

103     }

104 }

105 foreach my $strname(sort keys %abu){

106     if(exists $abm{$strname})

107     {

108         $ab_str{$strname} = $abu{$strname} + $abm{$strname}; 

109     }else{

110         $ab_str{$strname} = $abu{$strname};

111     }

112 }

113 undef %tax;

114 undef %size;

115 undef %soap;

116 undef %uniquenum;

117 undef %multiplestr;

118 undef %str_reads;

119 undef %reads_str;

120 undef %abu;

121 undef %abm;

122 undef %sum;

123 #########################################################################################################################

124 #                                                            #

125 #                abundance of subSpecies calculated successful                        #

126 #                                                            #

127 #########################################################################################################################                                

128 

129 open OUT,">test" or die $!;

130 foreach my $keys(sort keys %ab_str){

131     print OUT "$keys\t$ab_str{$keys}\n";

132 }

133 close OUT;

134 foreach my $d (@depth){

135     die "Please input correct depth !\n" unless ($d>=1 && $d<=8);

136     &Abundance($d);

137 }

138 sub Abundance{

139     my $depth = shift @_;

140     my @text=("num","Kindom","Phylum","Class","Order","Family","Genus","Species","SubSpecies");

141     open TAX,$taxfile or die $!;

142     my %strtable;

143     my %ab;

144     while(<TAX>){

145         chomp;

146         my @a = split /\s+/;

147         $strtable{$a[$depth]}{$a[8]}++;

148     }

149     foreach my $name (sort keys %strtable){

150         foreach my $strname (sort keys %{$strtable{$name}}){

151             if(exists $ab_str{$strname}){

152                 $ab{$name} += $ab_str{$strname};

153             }

154         }

155     }

156     open AB,">$outprefix"."_"."$text[$depth].abundance" or die $!;

157     print AB "$text[$depth]\tabundance\n";

158     foreach my $name(sort keys %ab){

159         print AB "$name\t$ab{$name}\n"

160     }

161     close AB;

162 }