基因组简单组装

1.PacBio HiFi 长读长测序技术

长读长测序能够检测长度为1,000到20,000个碱基或更长的DNA(或RNA)片段。这些片段通常来自于“原生”分子,这些分子是直接从生物样本中提取出来进行分析的。相比之下,大多数短读长测序技术只能检测50-300个碱基长度的片段。与大多数长读长方法不同,短读长测序解决方案无法有效地对原生分子进行测序,并且在分析之前需要对提取的DNA进行扩增。

“……虽然读长通常被认为是主导因素之一……,但我们的结果表明,HiFi 技术更高的测序准确性超过了读长所带来的好处。”

长读长测序和短读长测序之间的基本差异在于所分析分子的长度,这毫不奇怪。每种方法都有其自身的优缺点,这取决于研究应用的目的。长读测序在整个基因组重建等领域表现优异,

2.基因组三代测序数据转化为ccs数据

ccs数据格式

CCS(Consensus Coding Sequence)数据是PacBio SMRT(Single Molecule, Real-Time)测序技术中的一种高质量序列数据格式。CCS数据是通过将多个独立的subreads(子读取序列)对齐并合并成一个更准确的共识序列来生成的。这种数据格式具有以下特点:

高质量:CCS序列是经过质量控制和错误校正的,因此比原始的subreads具有更高的准确性。

长读取:PacBio测序技术可以产生平均长度在10,000到20,000碱基对的长读取序列。

数据结构:CCS数据通常包含以下信息:

序列标识符(Sequence Identifier):唯一标识序列的ID。

序列(Sequence):核苷酸序列。

质量值(Quality Values):每个碱基的测序质量评分,通常以Phred+33或Phred+64编码。

文件格式:CCS数据可以存储在多种文件格式中,包括:

HDF5:一种用于存储和组织大量数据的文件格式,PacBio的SMRT Analysis软件使用这种格式。

BAM:二进制比对/映射格式,是一种用于存储测序读取与参考基因组比对结果的压缩格式。

FASTA:一种简单的文本格式,用于存储核苷酸序列或蛋白质序列。

附加信息:CCS数据文件可能还会包含一些附加信息,如测序过程中的原始信号强度、分子条形码、测序孔信息等。

分析工具:PacBio提供了一系列的软件工具来处理CCS数据,包括用于生成CCS的CCSGenerator,以及用于进一步分析的SMRT Link。

应用领域:CCS数据由于其高准确度和长读取长度,常用于基因组组装、基因表达分析、甲基化分析和RNA结构研究等领域。

3.查看一下压缩的ccs文件

zcat G00101.ccs.fastq.gz | head -n 10

————————————————————————————————————

@m64270e_220111_004519/31/ccs

TTGGAGGACAATAGGAACGACGTGAGAAGTAAACAGTCTAAAAAAGGAAACTCAGGCGCTG 

~`O~~r~~~~~ll*Y~~~~~~~~g~~j~j~~~~v~~~~~<^~~~~u~T~~~~~~j~~~~~g~~~U~~~~~~~t~v~~~.~~~}n_z~~qpc~u~6~~3~~~~H~\~~~~q~{~~\~R~~u~~~~~S~~~~~F~~~u~@U~X_Mfe~`~~~~~~l~|~+Z>~\]]~~W~s}~~~~V~~n~~|~~~p~~\~~O~~k~~r~pt~v~]~~D~~~e~+~~U~)yhl~d}~bJ@`~~~~~~~~uj~~~&<~?

————————————————————————————————————

4.利用canu组装

HIFI组装命令(canu 2.2)

canu -p asm -d G00301 genomeSize=40m useGrid=false -pacbio-hifi /ifs1/01.RawData/01.HiFi/G00301.ccs.fastq.gz

  生成的组装文件在asm.contigs.fasta,另外其他可能有用的文件asm.unassembled.fasta (没有被组装好的reads),asm.report  (包含了每一步的运行信息)。

CLS组装命令

canu -p ecoli -d ecoli-pacbio genomeSize=4.8m -pacbio pacbio.fastq

Nanopore

canu -p ecoli -d ecoli-oxford genomeSize=4.8m -nanopore oxford.fasta

————————————————————————————————————

       使用PacBio-HiFi数据的HiCanu一致序列通常远高于99.99%,官方文档说到不鼓励对这些组件进行任何后期处理/抛光,因为重复中的mis-mapping可能会导致错误。

       对于PacBio数据集,Canu一致序列通常远高于99%的一致性。纳米孔的准确度因孔和基孔的不同而不同,但对于最新的数据,准确度通常在99%以上。精确性可以通过使用专门为该任务开发的工具来提高。

       Canu推荐Arrow用于PacBio,Nanopolish或Medaka用于Oxford Nanpore数据。当Illumina reads可用时,FreeBayes可用于polish either PacBio or Oxford Nanopore assemblies.

5.利用falcon组装

       FALCON是PacBio公司开发的一款用于三代基因组De novo组装软件。相比于HGAP4软件,FALCON软件的基因组组装原理基本一致。但FALCON使用命令行运行,更适合于大基因组的组装,且能分析双倍体序列,并在基因组组装结果中给出包含变异位点信息的等位基因序列(alternative contigs / a-contigs)和主要的基因组序列(primary contig / p-contig)。每一条a-contig都有其对应的p-contig序列。因此,FALCON软件适合双倍体物种的基因组组装,能给出单倍的基因序列。其基因组组装结果中的p-contigs序列总长度要小于其它基因组组装软件(例如Canu和HGAP)的基因组序列。

       FALCON-Unzip则是真正的单倍型组装软件,它能在FALCON或HGAP4软件的基因组组装结果基础上,利用较长的PacBio reads进行单倍型分析,对p-contigs序列向单倍型进行转换,同时输出单倍型序列(haplotig)区块。

原理

        第一轮是选择种子序列或者是数据集中最长的序列(通过length_cufoff设置),比较短的序列比对到长序列上用于产生高可信度的一致性序列。PacBio称其为预组装(pre-asembled), 其实和纠错等价。这一步可能会将种子序列在低覆盖度的区域进行分割(split)或者修整(trim),由falcon_sense_options参数控制,最后得到preads(pre-assembled reads)。

       第二轮是将preads相互比对,从而组装成contigs(contig指的是连续的不间断的基因组序列, contiguous sequence)



用conda-forge通道终于安装上了

Falcon 是一个 Python Web 框架,它不是一个独立的命令行工具,而是一个 Python 包。因此,你不能直接通过 falcon 命令来运行它。相反,你需要通过 Python 来运行 Falcon 应用程序。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,684评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,143评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,214评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,788评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,796评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,665评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,027评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,679评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 41,346评论 1 299
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,664评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,766评论 1 331
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,412评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,015评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,974评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,203评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,073评论 2 350
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,501评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容