基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统及其方法，该系统包括项目管理模块、基础分析任务提交模块和交互式结果分析模块；首先，向本地集群服务器上传测序数据，在项目管理模块中建立项目，同时在本地集群服务器上传客户的数据库或者选择使用线上的数据库，并且在该项目管理模块中可以进行项目锁定或者共享给他人操作；然后，在基础分析任务提交模块中，用户可以通过可视化界面对测序数据进行参数分析，分析之后产生项目文件；分析之前，先进行判定数据质控是否合格，若合格则进行参数分析；若不合格则直接返回报错；产生的项目文件传送至交互式结果分析模块中进行交互式分析，得到直观呈现的报告。

Microbial diversity interaction analysis system based on computational cloud platform and its method

The invention discloses a system and method for analysis of each cloud computing platform based on microbial diversity, based on the project management module, analysis module and interactive task submission analysis module including the system; first, to the local server to upload the sequencing data, the establishment of the project in the project management module, also in the local cluster server upload client the database or choose to use online databases, and projects can be locked or shared with others in the project operation management module; then, based on the analysis of job submission module, the user can analysis the parameters of sequencing data through the visual interface, analysis after the project file; before the analysis, judge whether qualified advanced data quality control if you are qualified, parameter analysis; if not qualified directly return error; The generated project files are sent to the interactive result analysis module for interactive analysis, and an intuitive presentation of the report is obtained.

【技术实现步骤摘要】
基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统及其方法
本专利技术涉及生物信息分析
，尤其涉及一种基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统及其方法。
技术介绍
微生物作为生物类群的重要组成部分，具有巨大的种群数量，广泛的分布范围，极强的适应与繁殖能力。一些非培养的研究微生物多样性的方法，如DNA指纹图谱技术、微阵列基因芯片等，克服了传统培养技术的一些缺点，获得了一部分不能分离培养的土壤微生物信息。高通量测序方法实现了大规模微生物基因直接测序，极大的提高了测序通量，在微生物物种和结构多样性研究中可获得更多的信息。生物信息学数据分析是高通量测序应用于微生物多样性研究的最关键步骤。IlluminaHiSeq运行一次产生的数据量高达1000G，个人计算机和工作站显然无法完成这些数据的处理工作。高通量数据处理时要对数据进行调整、筛选、比对，需要生物信息学工作者掌握脚本程序编写能力。现有微生物多样性生物信息分析主要由三部分组成。标准生物信息学分析是整个多样性分析的基础，其结果呈现包括有效测序序列结果统计、优质序列统计、各样本序列数目统计、OTU(操作分类单元)生成、稀释曲线分析、多样性指数分析、样品OTU分布及分类学信息。高级生物信息学分析呈现方式包括：聚类分析、多样品群落结构分析以及组间显著性差异分析等。个性化生物信息学分析包括：PCA分析、RDA/CCA分析等。现有技术的业务流程采用手动的方式，工作效率较低，因此无法满足市场的需求。
技术实现思路
针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统及其方法，以解决个人计算机和工作站无法完成数据处理和现有手动业务流程效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统，包括项目管理模块，用于对项目信息进行查看和管理，通过项目、任务、应用和文件对所有状态的分析项目进行综合管理；基础分析任务提交模块，用于设置基础参数运行任务，并将结果以及原始数据按照预设格式整合封装成相应的项目文件；交互式结果分析模块，用于根据用户请求生成分析结果，并将结果可视化展示；所述项目管理模块通过基础分析任务提交模块与交互式结果分析模块相连接；首先，向本地集群服务器上传测序数据，在项目管理模块中建立项目，同时在本地集群服务器上传客户的数据库或者选择使用线上的数据库，并且在该项目管理模块中可以进行项目锁定或者共享给他人操作；然后，在基础分析任务提交模块中，用户可以通过可视化界面对测序数据进行参数分析，分析之后产生项目文件；分析之前，先进行判定数据质控是否合格，若合格则进行参数分析；若不合格则直接返回报错；最后，产生的项目文件传送至交互式结果分析模块中进行交互式分析，根据用户需求对项目文件进行二次分析和统计，得到直观呈现的报告。为实现上述目的，本专利技术还提供一种基于计算云平台的微生物多样性交互分析方法，包括以下步骤：步骤0，创建项目；步骤1，向本地集群服务器上传测序数据，在项目管理模块中建立项目，同时在本地集群服务器上传客户的数据库或者选择使用线上的数据库，并且在该项目管理模块中可以进行项目锁定或者共享给他人操作；步骤2，建立任务；步骤3，在基础分析任务提交模块中，用户可以通过可视化界面对测序数据进行参数分析，分析之后产生项目文件；分析之前，先进行判定数据质控是否合格，若合格则进行参数分析；若不合格则直接返回报错；步骤4，产生的项目文件传送至交互式结果分析模块中进行交互式分析，根据用户需求对项目文件进行二次分析和统计，得到直观呈现的报告。其中，所述步骤3中在进行测序数据参数分析时，用户可以自行选择分组方案，并且配置环境因子，选择需要的数据库，选择完成之后再进行分析。其中，所述项目管理模块，还可用于查看和管理上传的相关文件或由分析产生的相关文件，可对相关文件进行上传、查找、复制、移动、删除和下载操作；项目管理模块还用于标记项目状态进度，项目状态进度可为未开始、进行中、已完成、已终止和问题；项目管理模块还用于查看任务运行的状态与日志信息；且项目管理模块，还用于共享项目，并管理成员权限。其中，物种分类数据库存储在本地集群服务器内，使用线上的数据库包括16s、18s、its和fungi，也可上传自定义数据库。其中，所述基础分析任务提交模块可用于数据质控统计、OTU聚类、物种分类、Alpha多样性和Beta多样性研究。其中，所述交互式结果分析模块还用于高级生物信息学分析和个性化生物信息学分析，包括群落组成分析、组间显著性差异分析、样本分组分析、LEfSe多级物种差异判别分析和进化分析；交互式结果分析模块还用于更改分组方案和挑选分析样品。其中，所述交互式结果分析模块包括图表工具，可实现更改颜色方案、形状方案、柱形方向；可显示图例、点名称、合并或排序功能；交互式结果分析模块分析结果可存入报告，在报告中展示；交互式结果分析模块分析结果图可以PNG、JPEG、PDF、SVG格式下载；交互式结果分析模块的报告格式可为html和pdf。其中，所述项目管理模块、基础分析任务提交模块和交互式结果分析模块的操作均基于html+Css+jquery的前端页面和PHP+Alpha服务器后台，交互分析模块接收到任务执行命令后调动Perl、C、python、R计算机语言的服务器端脚本对测序数据进行基本分析。其中，所述基础分析任务提交模块在对所述测序数据进行分析的不同阶段，从其存储的分析软件中选取相应的分析软件对所述测序数据进行分析。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术提供的基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统及其方法，该专利技术主要包括项目管理模块、基础分析任务提交模块和交互式结果分析模块三大模块，该系统及方法借助云计算技术，通过网络方便的获取大量测序数据分析所需要的基础计算资源，满足了大数据背景下研究人员对于基础计算资源的巨大需求。同时，基于计算云平台的微生物多样性交互分析方法提供了高集成化的数据分析平台，无需用户自己整合各类分析软件，搭建分析流程，真正意义上实现了一键化生物信息分析。此外，基于计算云平台的微生物多样性分析可灵活设置分组，支持多种算法，呈现可视化的结果和交互式的报告。最后，基于计算云平台的微生物多样性分析内容全面，不仅涵盖微生物多样性分析的基础分析和高级分析，还包括部分个性化分析，更好满足用户需求。附图说明图1为本专利技术的基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统方框图；图2为本专利技术的基于计算云平台的微生物多样性交互分析方法流程图；图3为本专利技术中基础分析任务提交模块的微生物多样性分析的示意图；图4为本专利技术中微生物多样性分析新建项目示意图；图5为本专利技术中微生物多样性基础任务参数提交示意图。图6为本专利技术中微生物多样性交互分析示意图；图7为本专利技术中微生物多样性PCA图表工具示意图；图8为本专利技术中微生物多样性分析报告示意图。主要元件符号说明如下：10、项目管理模块11、基础分析任务提交模块12、交互式结果分析模块。具体实施方式为了更清楚地表述本专利技术，下面结合附图对本专利技术作进一步地描述。请参阅图1，本专利技术的基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统，包括项目管理模块10，用于对项目信息进行查看和管理，通过项目、任务、应用和文件对所有状态的分析项目进行综合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统，其特征在于，包括项目管理模块，用于对项目信息进行查看和管理，通过项目、任务、应用和文件对所有状态的分析项目进行综合管理；基础分析任务提交模块，用于设置基础参数运行任务，并将结果以及原始数据按照预设格式整合封装成相应的项目文件；交互式结果分析模块，用于根据用户请求生成分析结果，并将结果可视化展示；所述项目管理模块通过基础分析任务提交模块与交互式结果分析模块相连接；首先，向本地集群服务器上传测序数据，在项目管理模块中建立项目，同时在本地集群服务器上传客户的数据库或者选择使用线上的数据库，并且在该项目管理模块中可以进行项目锁定或者共享给他人操作；然后，在基础分析任务提交模块中，用户可以通过可视化界面选择测序数据，并对测序数据进行分析，分析之后产生项目文件；分析时，先进行判定数据质控是否合格，若合格则进行参数分析；若不合格则直接返回报错；最后，产生的项目文件传送至交互式结果分析模块中进行交互式分析，根据用户需求对项目文件进行二次分析和统计，得到直观呈现的报告。

【技术特征摘要】
1.一种基于计算云平台的微生物多样性交互分析系统，其特征在于，包括项目管理模块，用于对项目信息进行查看和管理，通过项目、任务、应用和文件对所有状态的分析项目进行综合管理；基础分析任务提交模块，用于设置基础参数运行任务，并将结果以及原始数据按照预设格式整合封装成相应的项目文件；交互式结果分析模块，用于根据用户请求生成分析结果，并将结果可视化展示；所述项目管理模块通过基础分析任务提交模块与交互式结果分析模块相连接；首先，向本地集群服务器上传测序数据，在项目管理模块中建立项目，同时在本地集群服务器上传客户的数据库或者选择使用线上的数据库，并且在该项目管理模块中可以进行项目锁定或者共享给他人操作；然后，在基础分析任务提交模块中，用户可以通过可视化界面选择测序数据，并对测序数据进行分析，分析之后产生项目文件；分析时，先进行判定数据质控是否合格，若合格则进行参数分析；若不合格则直接返回报错；最后，产生的项目文件传送至交互式结果分析模块中进行交互式分析，根据用户需求对项目文件进行二次分析和统计，得到直观呈现的报告。2.一种基于计算云平台的微生物多样性交互分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤0，创建项目；步骤1，向本地集群服务器上传测序数据，在项目管理模块中建立项目，同时在本地集群服务器上传客户的数据库或者选择使用线上的数据库，并且在该项目管理模块中可以进行项目锁定或者共享给他人操作；步骤2，建立任务；步骤3，在基础分析任务提交模块中，用户可以通过可视化界面对测序数据进行参数分析，分析之后产生项目文件；分析之前，先进行判定数据质控是否合格，若合格则进行参数分析；若不合格则直接返回报错；步骤4，产生的项目文件传送至交互式结果分析模块中进行交互式分析，根据用户需求对项目文件进行二次分析和统计，得到直观呈现的报告。3.根据权利要求2所述的基于计算云平台的微生物多样性交互分析方法，其特征在于，所述步骤3中在进行测序数据参数分析时，用户可以自行选择分组方案，并且配置环境因子，选择需要的数据库，选择进行的分析内容，选择完成之后再进行分析。4.根据权利要求2所述的基于计算云平台的微生物多样性交互分析方法，其特征在于，所述项目管理模块，还可用于查看和...

【专利技术属性】
技术研发人员：余果，任一，郭权，王兆月，董亚晨，刘林梦，赵建华，杨慧，宣红东，
申请(专利权)人：上海桑格信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31