基于Ion Torrent平臺測序數(shù)據(jù)的微生物全基因組序列組裝及分析方法.pdf

1、微生物個體微?。ㄖ睆叫∮?.1毫米），構(gòu)造簡單，包括細(xì)菌、放線菌、原生動物、藻類和原蟲等，與人類日常生活、健康密切相關(guān)。微基因組作為遺傳信息的攜帶者，是我們破譯微生物生物學(xué)性狀的核心密碼。進(jìn)行微生物基因組研究，對于了解微生物遺傳機(jī)制、代謝過程以及一些微生物特殊功能如耐藥性、致病性的遺傳基礎(chǔ)具有重要意義。作為微生物基因組學(xué)研究的基礎(chǔ)，獲得微生物全基因組序列顯得重中之重。
　　隨著高通量測序技術(shù)的突飛猛進(jìn)，測序通量大大提高，測序時間和

2、成本不斷降低，微生物全基因組測序也在飛速發(fā)展。然而，高通量測序的短讀長又給全序的組裝帶來了新的困難。當(dāng)前主流的高通量測序平臺有三種：羅氏454公司的GS FLX+、Illumina公司的Hiseq及Miseq、Life公司的Ion Torrent。其中Ion Torrent高通量測序平臺具有測序速度最快，操作簡單、靈活和低成本等優(yōu)點，是中等規(guī)模測序最佳選擇，非常適合微生物這類小基因組的全基因組測序。
　　本文以Ion Torren

3、t平臺測序數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，全面探索了微生物全基因序列的組裝過程以及遇到問題，并提出了相應(yīng)的解決方法。全基因組序列組裝類似于搭積木、玩魔方，簡而言之，就是將零散的測序片段還原成完整的基因組序列的過程?；贗on Torrent平臺測序數(shù)據(jù)的特點，我們在組裝算法和組裝軟件進(jìn)行了選擇，選擇了基于OLC算法羅氏454公司推出的商業(yè)組裝軟件Newbler。而后在進(jìn)行后續(xù)的基因組完成圖時，我們又針對微生物基因組組裝特點，選取了三種基因組組裝輔助工具。其

4、中ContigScape用來展示微生物基因組組裝過程中由重復(fù)序列造成的 contig之間的復(fù)雜關(guān)系，使得我們可以快速熟悉基因組結(jié)構(gòu)的基本信息；基因組光學(xué)圖譜用于指導(dǎo)序列組裝，顯著增加微生物基因組序列拼裝質(zhì)量，并對組裝結(jié)果矯正分析；GapFiller用于補(bǔ)基因組內(nèi)部的gap。綜合以上的方法，我們建立了基于Ion Torrent平臺測序數(shù)據(jù)微生物全基因組序列組裝方法，其中也編寫了很多個性化的程序用于簡化流程，希望對沒有基因組組裝經(jīng)驗的科研人

5、員有所幫助。
　　此外，針對基因組序列組裝中的重復(fù)序列問題，我們還建立的實時定量 PCR法，通過簡單的設(shè)計引物，PCR擴(kuò)增，觀察CT值就可以直接判斷出contig位置關(guān)系，更省時間、精力，更重要的是節(jié)約成本，對二代測序數(shù)據(jù)組裝，尤其是微生物基因組序列組裝，有很大的意義。最后，我們也以COG注釋、不同菌株基因含量比較、毒力基因的查找為例，簡要的介紹了微生物基因組個性化的后續(xù)分析方法。
　　綜上，本文在現(xiàn)有方法基礎(chǔ)上，利用Ion