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Anaconda 安裝 QIIME2 微生物組分析流程軟體,整合 JupyterLab 教學

介紹如何在 Ubuntu Linux 系統上以 Anaconda 安裝 QIIME2 微生物組分析流程軟體,並結合 JupyterLab 與 R 打造整合分析環境。


本篇的測試環境為 Ubuntu Linux 18.04,並已安裝好 Anaconda 的基本環境。

Anaconda 安裝 QIIME2 分析環境

QIIME2 官方文件中建議的安裝方式是透過 Miniconda 來安裝,不過當我們需要將 QIIME2 與其他的環境整合(例如 Jupyter 與 R)在一起時,使用 Anaconda 可能會更方便一些。

以 Anaconda 安裝 QIIME2 的方法其實跟 Miniconda 幾乎一樣,先下載套件定義檔:

# 下載套件定義檔
wget https://data.qiime2.org/distro/core/qiime2-2019.10-py36-linux-conda.yml

然後建立一個 QIIME2 專用的 conda 環境,命名為 qiime2-2019.10:

# 建立 QIIME2 的 Conda 環境
conda env create -n qiime2-2019.10 --file qiime2-2019.10-py36-linux-conda.yml

載入剛建立好的 QIIME2 conda 環境:

# 載入 QIIME2 的 Conda 環境
conda activate qiime2-2019.10

載入了 QIIME2 的 conda 環境後,即可開始使用 QIIME2 的各種指令工具進行微生物組的相關分析了。

若要卸載 QIIME2 的 conda 環境,可以執行:

# 卸載目前的 Conda 環境
conda deactivate

如果希望一般的環境下執行 QIIME2 相關的指令,可以使用 conda 將 QIIME2 的指令包裝起來執行,透過這樣的方式就可以將任何 QIIME2 的指令稿整合至其他環境中:

# 在 qiime2-2019.10 環境中執行 qiime
conda run --name=qiime2-2019.10 qiime --version

Anaconda 安裝 JupyterLab

建立一個 jupyterlab 專用的 conda 環境:

# 建立新的 Conda 環境
conda create --name myjupyterlab python=3.7

在這個 myjupyterlab 環境中安裝 JupyterLab 套件:

# 在 myjupyterlab 環境中安裝 JupyterLab 套件
conda install --name myjupyterlab --channel conda-forge jupyterlab

安裝好之後,就可以在 myjupyterlab 環境中啟動 JupyterLab 的伺服器了:

# 以 myjupyterlab 環境執行 JupyterLab
conda run --name myjupyterlab jupyter lab

也可以在載入 myjupyterlab conda 環境之後,再啟動 JupyterLab 的伺服器:

# 載入 myjupyterlab Conda 環境
conda activate myjupyterlab

# 執行 JupyterLab
jupyter lab

整合 QIIME2 與 JupyterLab

若要在 JupyterLab 環境中執行 QIIME2 相關的指令,最直接的方式就是在終端機中執行指令:

JupyterLab 終端機
JupyterLab 終端機

另一種方式是直接在 Jupyter Notebook 中執行外部指令,在 Jupyter Notebook 中可以用驚嘆號(!)執行單一行指令:

! conda run --name=qiime2-2019.10 qiime --version

或是以 %%bash 執行 bash shell 指令稿:

%%bash
date
conda run --name=qiime2-2019.10 qiime --version
Jupyter Notebook
Jupyter Notebook

QIIME2 Jupyter 伺服器擴充功能

除了直接以呼叫外部指令的方式之外,Jupyter 也可以透過伺服器擴充功能(server extension)來使用 QIIME2 的 Python 模組。

首先建立一個 QIIME2 + JupyterLab 用的 conda 環境,並將 QIIME2 所需套件安裝至其中:

#  建立 QIIME2 + JupyterLab 用的 Conda 環境
conda env create --name qiime2jupyter --file qiime2-2019.10-py36-linux-conda.yml

在這個 conda 環境中,加裝 JupyterLab 相關套件:

# 安裝 JupyterLab
conda install --name qiime2jupyter --channel conda-forge jupyterlab

載入此 conda 環境:

# 載入 QIIME2 + JupyterLab 的 Conda 環境
conda activate qiime2jupyter

啟用 QIIME2 的 Jupyter 伺服器擴充功能:

# 啟用 QIIME2 的 Jupyter 伺服器擴充功能
jupyter serverextension enable --py qiime2 --sys-prefix

Jupyter 伺服器擴充功能只需要設定一次,設定好之後,即可按照正常的方式啟動 JupyterLab:

# 啟動 JupyterLab
jupyter lab

在此環境之下,我們就可以直接引入 qiime2 這個 Python 模組,透過 QIIME2 的 Artifact API 使用各種分析工具了。

Jupyter Notebook
Jupyter Notebook

較詳盡的範例可以參考 Moving Pictures 教學範例的 Python API 版本。

參考資料:Anaconda、QIIME2、Bioinformatics with Python Cookbook

分類:Linux

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