[發(fā)明專利]基于計(jì)算云平臺(tái)的微生物多樣性交互分析系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710598335.1
• 申請(qǐng)日: 2017-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN107368700A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余果;任一;郭權(quán);王兆月;董亞晨;劉林夢(mèng);趙建華;楊慧;宣紅東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海桑格信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F19/10
• 分類號(hào): G06F19/10;G06F19/26
• 代理公司: 上海恒銳佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31286
• 代理人: 黃海霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物信息分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于計(jì)算云平臺(tái)的微生物多樣性交互分析系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

微生物作為生物類群的重要組成部分，具有巨大的種群數(shù)量，廣泛的分布范圍，極強(qiáng)的適應(yīng)與繁殖能力。一些非培養(yǎng)的研究微生物多樣性的方法，如DNA指紋圖譜技術(shù)、微陣列基因芯片等，克服了傳統(tǒng)培養(yǎng)技術(shù)的一些缺點(diǎn)，獲得了一部分不能分離培養(yǎng)的土壤微生物信息。高通量測序方法實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模微生物基因直接測序，極大的提高了測序通量，在微生物物種和結(jié)構(gòu)多樣性研究中可獲得更多的信息。

生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析是高通量測序應(yīng)用于微生物多樣性研究的最關(guān)鍵步驟。Illumina HiSeq運(yùn)行一次產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量高達(dá)1000G，個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站顯然無法完成這些數(shù)據(jù)的處理工作。

高通量數(shù)據(jù)處理時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整、篩選、比對(duì)，需要生物信息學(xué)工作者掌握腳本程序編寫能力。現(xiàn)有微生物多樣性生物信息分析主要由三部分組成。標(biāo)準(zhǔn)生物信息學(xué)分析是整個(gè)多樣性分析的基礎(chǔ)，其結(jié)果呈現(xiàn)包括有效測序序列結(jié)果統(tǒng)計(jì)、優(yōu)質(zhì)序列統(tǒng)計(jì)、各樣本序列數(shù)目統(tǒng)計(jì)、OTU(操作分類單元)生成、稀釋曲線分析、多樣性指數(shù)分析、樣品OTU分布及分類學(xué)信息。高級(jí)生物信息學(xué)分析呈現(xiàn)方式包括：聚類分析、多樣品群落結(jié)構(gòu)分析以及組間顯著性差異分析等。個(gè)性化生物信息學(xué)分析包括：PCA分析、RDA/CCA分析等。

現(xiàn)有技術(shù)的業(yè)務(wù)流程采用手動(dòng)的方式，工作效率較低，因此無法滿足市場的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種基于計(jì)算云平臺(tái)的微生物多樣性交互分析系統(tǒng)及其方法，以解決個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站無法完成數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)有手動(dòng)業(yè)務(wù)流程效率低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于計(jì)算云平臺(tái)的微生物多樣性交互分析系統(tǒng)，包括

項(xiàng)目管理模塊，用于對(duì)項(xiàng)目信息進(jìn)行查看和管理，通過項(xiàng)目、任務(wù)、應(yīng)用和文件對(duì)所有狀態(tài)的分析項(xiàng)目進(jìn)行綜合管理；

基礎(chǔ)分析任務(wù)提交模塊，用于設(shè)置基礎(chǔ)參數(shù)運(yùn)行任務(wù)，并將結(jié)果以及原始數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)格式整合封裝成相應(yīng)的項(xiàng)目文件；

交互式結(jié)果分析模塊，用于根據(jù)用戶請(qǐng)求生成分析結(jié)果，并將結(jié)果可視化展示；

所述項(xiàng)目管理模塊通過基礎(chǔ)分析任務(wù)提交模塊與交互式結(jié)果分析模塊相連接；

首先，向本地集群服務(wù)器上傳測序數(shù)據(jù)，在項(xiàng)目管理模塊中建立項(xiàng)目，同時(shí)在本地集群服務(wù)器上傳客戶的數(shù)據(jù)庫或者選擇使用線上的數(shù)據(jù)庫，并且在該項(xiàng)目管理模塊中可以進(jìn)行項(xiàng)目鎖定或者共享給他人操作；

然后，在基礎(chǔ)分析任務(wù)提交模塊中，用戶可以通過可視化界面對(duì)測序數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)分析，分析之后產(chǎn)生項(xiàng)目文件；分析之前，先進(jìn)行判定數(shù)據(jù)質(zhì)控是否合格，若合格則進(jìn)行參數(shù)分析；若不合格則直接返回報(bào)錯(cuò)；

最后，產(chǎn)生的項(xiàng)目文件傳送至交互式結(jié)果分析模塊中進(jìn)行交互式分析，根據(jù)用戶需求對(duì)項(xiàng)目文件進(jìn)行二次分析和統(tǒng)計(jì)，得到直觀呈現(xiàn)的報(bào)告。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種基于計(jì)算云平臺(tái)的微生物多樣性交互分析方法，包括以下步驟：

步驟0，創(chuàng)建項(xiàng)目；

步驟1，向本地集群服務(wù)器上傳測序數(shù)據(jù)，在項(xiàng)目管理模塊中建立項(xiàng)目，同時(shí)在本地集群服務(wù)器上傳客戶的數(shù)據(jù)庫或者選擇使用線上的數(shù)據(jù)庫，并且在該項(xiàng)目管理模塊中可以進(jìn)行項(xiàng)目鎖定或者共享給他人操作；

步驟2，建立任務(wù)；

步驟3，在基礎(chǔ)分析任務(wù)提交模塊中，用戶可以通過可視化界面對(duì)測序數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)分析，分析之后產(chǎn)生項(xiàng)目文件；分析之前，先進(jìn)行判定數(shù)據(jù)質(zhì)控是否合格，若合格則進(jìn)行參數(shù)分析；若不合格則直接返回報(bào)錯(cuò)；

步驟4，產(chǎn)生的項(xiàng)目文件傳送至交互式結(jié)果分析模塊中進(jìn)行交互式分析，根據(jù)用戶需求對(duì)項(xiàng)目文件進(jìn)行二次分析和統(tǒng)計(jì)，得到直觀呈現(xiàn)的報(bào)告。

其中，所述步驟3中在進(jìn)行測序數(shù)據(jù)參數(shù)分析時(shí)，用戶可以自行選擇分組方案，并且配置環(huán)境因子，選擇需要的數(shù)據(jù)庫，選擇完成之后再進(jìn)行分析。

其中，所述項(xiàng)目管理模塊，還可用于查看和管理上傳的相關(guān)文件或由分析產(chǎn)生的相關(guān)文件，可對(duì)相關(guān)文件進(jìn)行上傳、查找、復(fù)制、移動(dòng)、刪除和下載操作；項(xiàng)目管理模塊還用于標(biāo)記項(xiàng)目狀態(tài)進(jìn)度，項(xiàng)目狀態(tài)進(jìn)度可為未開始、進(jìn)行中、已完成、已終止和問題；項(xiàng)目管理模塊還用于查看任務(wù)運(yùn)行的狀態(tài)與日志信息；且項(xiàng)目管理模塊，還用于共享項(xiàng)目，并管理成員權(quán)限。

其中，物種分類數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在本地集群服務(wù)器內(nèi)，使用線上的數(shù)據(jù)庫包括16s、18s、its和fungi，也可上傳自定義數(shù)據(jù)庫。