FAPROTAX功能预测、PICRUSt功能预测、Tax4Fun功能预测、BugBase表型预测、FUNGuild功能预测

FAPROTAX功能预测

        FAPROTAX是一个人工构建的数据库，以人工培养的代表文献为基础，将原核生物分类群(如属或种)映射到代谢或其他生态相关功能(如硝化、反硝化)。例如，如果一个细菌属内的所有培养物种(或更准确地说，物种的所有类型菌株)都被确定为反硝化菌，FAPROTAX假设该属内的所有未培养微生物也都是反硝化菌。FAPROTAX的功能集中在海洋和湖泊生物地球化学，特别是硫、氮、氢和碳循环，其他功能(例如植物致病性)也包括在内。FAPROTAX涵盖的功能组的完整列表以及使用的所有文献都可以在数据库中找到。目前收集自4600多个原核微生物的80多个功能分组7600多条功能注释信息，并且还在不断更新。通过python脚本，把样本的OTU表转换成以下六个表，分别是：样本的功能表、过程报告、每个功能分组的OTUs、每个功能分组重叠的表、分析过程用到的注释信息、输入样本OTU表的子表（仅列出与特定功能相关的OTU）。

PICRUSt功能预测

        PICRUSt是针对16S扩增子测序结果进行功能预测的一款软件包。首先通过PICRUSt（PICRUSt流程存储了greengene id对应的COG信息和KO信息）对OTU丰度表进行标准化，即去除16S marker gene在物种基因组中的copy数目的影响；然后通过每个OTU 对应的greengene id，获得OTU对应的COG家族信息和KEGG Ortholog (KO)信息；并计算各COG的丰度和KO丰度。根据COG数据库的信息，可以从eggNOG数据库中解析到各个COG的描述信息，以及其功能信息，从而得到功能丰度谱；根据KEGG数据库的信息，可以获得KO、Pathway、EC信息，并能根据OTU丰度计算各功能类别的丰度。此外，针对Pathway，运用PICRUSt可获得代谢通路的3个水平信息，并分别得到各个水平的丰度表。

        EggNOG(evolutionary genealogy of genes: Non-supervised Orthologous Groups，http://eggnog.embl.de/)数据库: 是国际上普遍认可的同源聚类基因群的专业注释数据库，包括来自原始COG/KOG的功能分类，以及基于分类学的功能注释。目前该数据库（V5.0）包含19万个直系同源类群，覆盖了2031个生物体、352个病毒。

        KEGG数据库（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，京都基因和基因组百科全书，http://www.genome.jp/kegg/）是系统分析基因功能，联系基因组信息和功能信息的大型知识库。KEGG GENES数据库提供关于在基因组计划中发现的基因和蛋白质的序列信息；KEGG PATHWAY数据库包括各种代谢通路、合成通路、膜转运、信号传递、细胞周期以及疾病相关通路等。此外还收集了各种化学分子、酶及以及酶促反应等相关信息。KEGG Module 数据库是KEGG收集的一系列的功能单元，用于基因组注释和生物学解释。KEGG Orthology (KO)系统通过把分子网络的相关信息连接到基因组中，提供了跨物种注释流程。

Tax4Fun功能预测

        Tax4Fun是一款针对对16S rNA数据对进行功能预测的软件包。在Tax4Fun中，通过将基于Silva数据库的16S分类谱系转化为KEGG数据库中原核生物的分类谱系，对16S RNA基因序列进行功能注释。

        首先将基于Silva数据库的16S分类谱系转化为KEGG数据库中原核生物的分类谱系；然后使用16S拷贝数对相应的KEGG数据库中原核生物的丰度进行标准化；最后利用均一化丰度数据，并结合KEGG数据库中原核生物与Silva数据库中16S分类谱系的对应关系，对原核生物微生物群落的KEGG功能预测。根据KEGG数据库的信息，可以获得KO、Pathway、EC信息，并能根据OTU丰度计算各功能类别的丰度。

BugBase表型预测

        BugBase（https://bugbase.cs.umn.edu/index.html）是一种微生物组分析工具，可以确定微生物组样本中存在的高水平表型，能够进行表型预测。BugBase首先通过预测的16S拷贝数对OTU进行归一化，然后使用提供的预先计算的文件预测微生物表型。其中表型类型包括革兰氏阳性（Gram Positive）、革兰氏阴性（Gram Negative）、生物膜形成（Biofilm Forming）、致病性（Pathogenic）、移动元件（Mobile Element Containing）、氧需求（Oxygen Utilizing，包括Aerobic、Anaerobic、facultatively anaerobic）及氧化胁迫耐受（Oxidative Stress Tolerant）七大类。

FUNGuild功能预测

        FUNGuild（ Fungi Functional Guild）是一款通过微生态guild对真菌群落进行分类分析的工具，guild是微生态学中的概念，其涉及到一类物种（不管亲缘关系相近与否），这些物种能通过相似的途径利用同类环境资源。

        FUNGuild基于目前已发表的文献或权威网站数据，首先根据营养方式将真菌分为三大类：病理营养型（pathotroph）-通过损害宿主细胞而获取营养（包括吞噬型真菌phagotrophs）；

        共生营养型（symbiotroph）-通过与宿主细胞交换资源来获取营养；腐生营养型（saprotroph）-通过降解死亡的宿主细胞来获取营养。

        基于3大营养方式，又进一步细分为若干个guilds：动物病原菌（animal pathogens）、丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi）、外生菌根真菌（ectomycorrhizal fungi）、杜鹃花类菌根真菌（ericoid mycorrhizal fungi）、叶内生真菌（foliar endophytes）、地衣寄生真菌（lichenicolous fungi）、地衣共生真菌（lichenized fungi）、菌寄生真菌（mycoparasites）、植物病原菌（plantpathogens）、未定义根内生真菌（undefined root endophytes）、未定义腐生真菌（undefined saprotrophs）和木质腐生真菌（wood saprotrophs）；同时还包括三类形态特殊的真菌：yeast、facultativeyeast 和 thallus。通过生物信息学方法将真菌物种分类与功能guild分类联系起来，就可以对真菌进行功能分类。