[發明專利]一種基于Hill numbers與時間關系的冪法則模型預測微生物群落結構的方法

有效

• 申請號: 201711223008.4
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN110021338B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 馬占山;李文迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院昆明動物研究所
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于多樣性指數和時間關系(Diversity-Time Relationship，DTR)的冪法則標度模型預測微生物群落結構變化的方法，其特征在于：該方法基于不同多樣性階數下DTR模型參數構成的評估體系，如表1所示：

表1.基于DTR模型監測或預測微生物群落結構變化的評估體系

PL：Power Law Scaling Model，即冪法則標度模型

PLEC：Power Law with Exponential Cutoff，即指數截斷的冪法則標度模型

MAD：Maximal Accumulation Diversity，即“群落最大累積多樣性”

w_pl：diversity scaling parameter from PL，即“冪法則標度參數”

w_plec：diversity scaling parameter from PLEC，即“指數截斷冪法標度參數”

g：pair-wise diversity overlap parameter，即“多樣性重疊參數”

前述評估體系，其特征在于根據如下方法計算各評估指標：

(1)數據：在一定時段內對特定區域的微生物生態群落進行監測，獲得一組不同監測時間點下各物種的豐度信息數據，通過16s-rRNA標記的宏基因測序獲得物種豐度信息；

(2)計算多樣性指數：對物種豐度數據按照采樣時間點的順序進行累積，獲得累積采樣時間下群落物種累積豐度的信息數據；利用Hill numbers多樣性計算公式，選取4個多樣性階數：q＝0，1，2，3，分別計算不同階數下各累積采樣時間的alpha累積物種多樣性指數和beta多樣性指數；

(3)模型構建：根據冪法則標度模型獲取各多樣性階數下的評估指標w_pl，模型核心如公式如下所示：

^qD＝cT^w

其中，^qD代表步驟(2)中計算得到的階數q對應的alpha或beta多樣性指數，T代表累積采樣時間，c為模型參數，w為評估指標w_pl；

根據如下公式計算各多樣性階數下的群落多樣性重疊度g：

g＝(2D_T-D_2T)/D_T＝2-2^w

其中，w為多樣性指數下的評估指標w_pl；

根據指數截斷的冪法則標度模型獲取各多樣性指數下的評估指標w_plec，模型核心如公式如下所示：

^qD＝cT^wexp(dT)

其中，^qD代表步驟(2)中計算得到的階數q對應的alpha或beta多樣性指數，T代表累積采樣時間，c和d為模型參數，w為評估指標w_plec；

將c，d和w帶入如下公式計算評估指標MAD，即“群落最大累積多樣性”：

其中，Max(^qD)即為評估指標MAD；

綜上可得完整的DTR評估體系，即表1所示，具體包括：w_pl，即“冪法則標度參數”；g，即“多樣性重疊參數”；w_plec，即“指數截斷冪法則標度參數”；MAD，即“群落最大累積多樣性”。

2.按照權利要求1所述的內容，其特征在于：針對監測自然界中各種微生物生態群落多樣性隨時間的變化規律，從而提供服務的產品。