稀疏化下系统发育多样性的均值与方差
种群与进化
2015-03-20 v2
摘要
系统发育多样性 (PD) 依赖于采样强度，这使得不同深度样本间的 PD 比较变得复杂。处理给定多样性统计量不同样本深度的一种方法是稀疏化 (rarefaction)，即从原始样本中抽取给定大小的随机子集。关于稀疏化下物种丰富度的均值和方差的精确解析公式早已存在，但 PD 尚无此类解。我们推导了稀疏化下 PD 均值和方差的精确公式。通过将精确解的均值和方差与对澳大利亚昆士兰州 Toohey Forest 木本灌木茎计数数据集进行重复随机 (Monte Carlo) 子采样计算的结果进行比较，我们证明了这些公式的正确性。我们还通过两个示例展示了该方法的应用：识别澳大拉西亚生态区的哺乳动物多样性热点，以及表征人类阴道微生物组。在计算稀疏化下 PD 的均值和方差时，解析法与随机子采样法之间存在高度一致性，尽管 Monte Carlo 方法需要大量随机抽取才能收敛到方差的精确解。将澳大拉西亚生态区的哺乳动物 PD 稀疏化至 25 个物种的统一标准，揭示了生态区排序的显著差异，表明其多样性热点与未稀疏化 PD 所得结果截然不同。将这些方法应用于阴道微生物组表明，用于量化细菌性阴道病的经典评分与稀疏化曲线的形状相关。稀疏化下 PD 均值和方差的解析公式既精确又比重复子采样更高效。PD 的稀疏化使得许多需要比较不同深度样本的应用成为可能。
引用
@article{arxiv.1208.6552,
title = {The mean and variance of phylogenetic diversity under rarefaction},
author = {David A. Nipperess and Frederick A. Matsen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.6552},
year = {2015}
}
备注
Final version to be published in Methods in Ecology and Evolution