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内奥米·E·汉纳福德。;莎拉·希普斯（Sarah E.Heaps）。;汤姆·M·W·奈。;托马斯·柯蒂斯。;本·艾伦;天哪，安德鲁;达伦·威尔金森。

污水处理厂微生物动力学的稀疏贝叶斯层次向量自回归模型。 （英语） Zbl 07708466号

计算。统计数据分析。 179，文章ID 107659，19 p.（2023）.
摘要：污水处理厂（WWTP）的正常运行依赖于在众多相互竞争的微生物之间保持微妙的平衡。对其中复杂的相互作用网络有一个详细的了解，这不仅对最大限度地提高当前的操作效率至关重要，而且对新处理技术的有效设计也至关重要。宏基因组学通过对现有微生物DNA序列的分析，提供了对这些动态系统的深入了解。通过序列聚类推断出独特的分类群，形成操作分类单元（OTU），并从相应的序列计数中获得每个分类群的丰度估计。本研究中的数据包括来自污水处理厂活性污泥（AS）池的每周OTU计数以及相应的化学和环境（CE）协变量测量值。由于观测数据的高维性和稀疏性，直接将模型拟合到OTU数据是非常具有挑战性的。因此，第一步是使用基于季节性阶段的聚类方法将OTU聚合成12个微生物群落或“箱”。根据CE协变量的多元线性回归，假设12个箱子中的平均丰度随时间变化。然后使用一阶向量自回归（VAR）模型对平均值的偏差进行建模，该模型是对常用的广义Lotka-Volterra（gLV）模型的线性近似。通过在层次贝叶斯框架中进行推理，假设微生物群落之间的相互作用具有稀疏性，该框架使用VAR模型的自回归系数矩阵的收缩先验。在选择常规马蹄铁用于生物应用之前，通过分析模拟数据集来探索不同的收缩先验。发现氨和化学需氧量与几个箱子呈正相关，pH值与一个箱子呈正关系。这些结果得到了生物学文献中的发现的支持。还发现了一些负面的相互作用。这些新的生物学发现表明，不同箱子中的OTU可能在争夺资源，并且这些关系很复杂。尽管VAR模型比gLV模型简单，但它仍然能够为污水处理厂的微生物动力学提供有价值的见解。

引用于1文件

MSC公司：

62-08 统计问题的计算方法

关键词：

规则马蹄铁;收缩;时间序列聚类;微生物动力学

软件：

斯坦;MDSINE公司;rstan公司;RStan（RStan）
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\textit{N.E.Hannaford}等人，计算。统计数据分析。179，文章ID 107659，19 p.（2023；Zbl 07708466）
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