本技術(shù)涉及數(shù)據(jù)庫建設(shè)，特別是涉及一種基于宏基因組組裝分析的海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，微生物在海洋環(huán)境中無處不在，海洋微生物占海洋主要生產(chǎn)力的98％，在碳和營養(yǎng)循環(huán)等生物地球化學過程中起著關(guān)鍵作用，這些海洋微生物及其形成的群落驅(qū)動并響應環(huán)境的變化，其中包括與氣候變化相關(guān)的溫度、碳化學、營養(yǎng)和氧含量的變化，以及海洋分層和洋流的變化。然而，由于超過99％的海洋微生物不能用目前的技術(shù)進行培養(yǎng)，微生物基因組學的研究是極度受限的。宏基因組研究可以通過高通量測序技術(shù)進行，其不依賴于培養(yǎng)研究海洋微生物，使人們可以獲得海洋微生物群落的基因組，經(jīng)過一些基因組分析方法進一步研究海洋微生物的結(jié)構(gòu)模式、多樣性和功能潛力，從而大大促進了海洋微生物研究的進展。海洋微生物的基因組研究不僅有助于了解生命對復雜和極端環(huán)境的起源、進化、多樣性和適應性，而且對合成生物學在能源、制藥和環(huán)境管理中的應用具有重要意義。

2、目前已有的文獻僅限于在某一地區(qū)或單一因素下對海洋微生物進行研究，有關(guān)海洋宏基因組的數(shù)據(jù)庫僅停留在測序階段，還需經(jīng)過一系列生物分析工具處理才能得到海洋微生物多樣性的數(shù)據(jù)，學者們的數(shù)據(jù)來源除實地采樣測序后進行數(shù)據(jù)分析外，只有海量的歷史文獻。但對于學者們來說，實地采樣費時費力，宏基因組的分析往往也耗時較長，想要快速地獲取此類統(tǒng)計知識還需要自行搜索歷史文獻并判斷它們的權(quán)威性，獲取的知識也受歷史文獻撰寫者想要展示出的如地區(qū)、年份等的限制。

3、近年來，機器學習方法的快速發(fā)展為生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的研究提供了新思路，這給研究任意海域的微生物多樣性及組成提供了一種新思路。若想將機器學習應用于探索環(huán)境因素與海洋微生物多樣性及組成之間的關(guān)系，就必須構(gòu)建一個完整全面的海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫，這可以減少后來學者的分析工作，對海洋微生物的研究具有重大意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法及相關(guān)裝置，能夠構(gòu)建一個完整全面的海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫，減少后來學者的分析工作，對海洋微生物的研究具有重大意義。

2、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法，所述海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法包括：

4、獲取海洋微生物的多個宏基因組樣本；

5、對于每一所述宏基因組樣本，對所述宏基因組樣本進行處理，得到所述宏基因組樣本對應的物種豐度表和功能豐度表；所述物種豐度表包括所述宏基因組樣本所包括的每一種物種的含量；所述功能豐度表包括所述宏基因組樣本所包括的每一種功能的含量；

6、獲取每一所述宏基因組樣本對應的原始數(shù)據(jù)信息和海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息；所述原始數(shù)據(jù)信息包括經(jīng)度、緯度、深度和采樣時間；所述海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息包括溶解氧、溫度、ph、葉綠素a、鹽度、磷酸鹽、硅酸鹽和硝酸鹽中的至少一項；

7、將每一所述宏基因組樣本對應的物種豐度表、功能豐度表、原始數(shù)據(jù)信息和海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息均存儲到數(shù)據(jù)庫中，得到海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫。

8、可選地，獲取海洋微生物的多個宏基因組樣本，具體包括：

9、以海洋宏基因組作為輸入，在ncbi中進行檢索，得到序列文件；所述序列文件包括多個基因組中每一基因組的相關(guān)信息，所述相關(guān)信息包括基因組的id號、處理策略、來源、選擇方法、測序方法和測序深度；

10、依據(jù)預設(shè)的數(shù)據(jù)篩選原則對所述序列文件進行篩選，得到若干個基因組的id號；所述預設(shè)的數(shù)據(jù)篩選原則為：基因組的處理策略為全基因組測序，基因組的來源為宏基因組，基因組的選擇方法為隨機，基因組的測序方法為雙端，且基因組的測序深度小于或者等于預設(shè)深度；

11、以若干個基因組的id號作為輸入，在ncbi中進行檢索和下載，得到海洋微生物的多個宏基因組樣本；一個基因組的id號對應一個宏基因組樣本，基因組的id號即為宏基因組樣本的id號。

12、可選地，對所述宏基因組樣本進行處理，得到所述宏基因組樣本對應的物種豐度表和功能豐度表，具體包括：

13、對所述宏基因組樣本依次進行質(zhì)量控制、基因組裝、基因預測、聚類和去冗余、基因定量以及物種注釋和功能注釋，得到所述宏基因組樣本對應的物種豐度表和功能豐度表。

14、可選地，獲取每一所述宏基因組樣本對應的原始數(shù)據(jù)信息和海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息，具體包括：

15、對于每一所述宏基因組樣本，以所述宏基因組樣本的id號作為輸入，在ncbi中進行檢索，得到所述宏基因組樣本對應的原始數(shù)據(jù)信息；

16、獲取多個海洋觀測站點對海洋環(huán)境變量進行觀測所得到的觀測數(shù)據(jù)；對于每一所述宏基因組樣本，分別將所述宏基因組樣本對應的經(jīng)度、緯度和深度與多個海洋觀測站點的經(jīng)度、緯度和深度進行匹配，得到與所述宏基因組樣本相匹配的海洋觀測站點，將與所述宏基因組樣本相匹配的海洋觀測站點的觀測數(shù)據(jù)，作為所述宏基因組樣本對應的海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息。

17、可選地，將每一所述宏基因組樣本對應的物種豐度表、功能豐度表、原始數(shù)據(jù)信息和海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息均存儲到數(shù)據(jù)庫中，得到海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫，具體包括：

18、將每一所述宏基因組樣本對應的id號、物種豐度表、功能豐度表、原始數(shù)據(jù)信息和海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息均存儲到excel表中，并將excel表導入access數(shù)據(jù)庫中，得到海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫；所述海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫以id號作為主鍵。

19、可選地，在得到海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫之后，所述海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法還包括：對所述海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫進行更新、可視化和數(shù)據(jù)分析；所述數(shù)據(jù)分析包括查詢分析、分布分析和數(shù)據(jù)地圖分析。

20、第二方面，本技術(shù)提供了一種海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建裝置，所述海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建裝置包括：

21、樣本獲取模塊，用于獲取海洋微生物的多個宏基因組樣本；

22、樣本處理模塊，用于對于每一所述宏基因組樣本，對所述宏基因組樣本進行處理，得到所述宏基因組樣本對應的物種豐度表和功能豐度表；所述物種豐度表包括所述宏基因組樣本所包括的每一種物種的含量；所述功能豐度表包括所述宏基因組樣本所包括的每一種功能的含量；

23、數(shù)據(jù)信息獲取模塊，用于獲取每一所述宏基因組樣本對應的原始數(shù)據(jù)信息和海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息；所述原始數(shù)據(jù)信息包括經(jīng)度、緯度、深度和采樣時間；所述海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息包括溶解氧、溫度、ph、葉綠素a、鹽度、磷酸鹽、硅酸鹽和硝酸鹽中的至少一項；

24、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊，用于將每一所述宏基因組樣本對應的物種豐度表、功能豐度表、原始數(shù)據(jù)信息和海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息均存儲到數(shù)據(jù)庫中，得到海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫。

25、第三方面，本技術(shù)提供了一種計算機設(shè)備，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)上述中任一項所述的海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法。

26、第四方面，本技術(shù)提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述中任一項所述的海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法。

27、第五方面，本技術(shù)提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述中任一項所述的海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法。

28、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實施例，本技術(shù)公開了以下技術(shù)效果：

29、本技術(shù)提供了一種海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建方法及相關(guān)裝置，對于海洋微生物的每一宏基因組樣本，對宏基因組樣本進行處理，得到宏基因組樣本對應的物種豐度表和功能豐度表，并獲取每一宏基因組樣本對應的原始數(shù)據(jù)信息和海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息，將每一宏基因組樣本對應的物種豐度表、功能豐度表、原始數(shù)據(jù)信息和海洋環(huán)境變量數(shù)據(jù)信息均存儲到數(shù)據(jù)庫中，得到海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫，從而能夠構(gòu)建一個完整全面的海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫，對該海洋因素微生物多樣性數(shù)據(jù)庫進行查詢，即可得到海洋微生物的相關(guān)數(shù)據(jù)，不再需要實地采樣，也不再需要宏基因組的分析，也不再需要自行搜索歷史文獻并判斷權(quán)威性，減少后來學者的分析工作，對海洋微生物的研究具有重大意義。