高通量测序序列比对研究综述

高通量测序技术的飞速发展,给生物信息学带来了新的机遇和挑战,第二代测序序列数量多、长度短使得原来的序列分析手段不再适用。近几年来,针对高通量测序的序列分析算法和软件日益增多,目前已有上百种,导致选择合适的软件成为一个难题。对第二代测序的测序类型、序列类型以及分析算法进行了总结和归纳,对现今常用的分析软件的序列的类型、长度以及软件应用算法、输入/输出格式、特点和功能等方面做了详细分析和比较并给出建议。分析了现今测序技术和序列分析存在的问题,预测了今后的发展方向。     

四种常用高通量测序拼接软件的应用比较

新一代测序平台的诞生推动了对全基因组鸟枪法测序数据的拼接算法和软件的研究,自2005年以来多种用于高通量测序的序列拼接软件已经被开发出来,并且在不断地进行改进以提高拼接效果.本文利用目前广泛使用的高通量测序拼接软件Velvet、AbySS、SOAPdenovo和CLC Genomic Workbench分别对本试验室分离的一株噬菌体IME08的高通量测序结果进行拼接,介绍这几种拼接软件的安装使用及参数优化,并对不同软件的拼接结果进行比较,针对不同的拼接软件得到优化的拼接参数,可为其他研究人员使用上述软件提供参考借鉴.     

常用统计软件在生物统计中的应用比较

生物统计分析方法通过对数据的科学分析从而排除误差,找出研究对象的内在联系以求获得正确的结论,在生物医学研究中具有不可替代的地位.随着21世纪"后基因组时代"的到来,以及系统生物学研究的兴起,海量的生物学数据愈来愈需要统计软件的辅助.本文结合相关分析实例就Excel、SPSS和SAS三种目前常用的统计软件的优缺点及其局限性进行综述.     

用于多重PCR甲基化靶向测序的比对软件性能评估

多重PCR甲基化靶向测序数据尚缺乏针对性的比对软件。本研究评估了9种比对方案在处理多重PCR甲基化靶向测序数据时的性能,包括平均CPU运行时间、平均最大内存、平均比对率、 F1分数、平均比对速率、比对未通过率和差异甲基化位点,以及比对率受亚硫酸氢盐转化率和测序错误率的影响。本研究建立了打分系统以综合评价比对方案的优劣,结果显示,排名前三的方案依次为Bismarkbwt2(8.098分)、 BWA-meth(7.846分)和Bismarkbwt1(7.840分)。这三个方案的F1分数均为1.000,且在不同亚硫酸氢盐转化率和测序错误率下的比对率表现最优。此外,Bismarkbwt2还对应最多的差异甲基化位点和最低的比对未通过率,并在平均最大内存和平均比对率两项指标上表现良好。因此,本研究推荐Bowtie2模式下的Bismark作为后续搭建多重PCR甲基化靶向测序生物信息学分析流程的比对软件。     

系统发育研究中多重序列比对常见问题分析

在简单介绍序列比对原理的基础上,结合自己的经验,对经常出现的问题进行总结分析,以期在将来的序列比对工作中避免此类问题的发生.     

GPGPU加速生物序列比对研究进展

序列比对是生物信息学中最常用和最经典的研究手段。生物序列比对需要有强大计算能力的硬件支撑,而近年快速发展起来的GPGPU正好可堪此任。本文首先介绍GPGPU的发展过程,进而讲述GPGPU硬件设备与其编程环境,然后对GPGPU做科学计算时需要的数学库函数做一介绍,最后综述近年来国内外基于GPGPU的生物序列比对软件和相关研究工作,并总结和展望其辉煌前景。     

Illumina-Solexa测序数据质量评估系统的构建

目的：针对下一代测序数据量大、序列长度短的特点,研究数据分析和质量评估方法。方法：选择已发布的Illumina-Solexa平台测序数据为研究对象,通过MAQ软件将测序数据与人类全基因组序列进行比对,并以外显子区域为例,在位点水平对测序数据质量进行评估。结果：结合已有软件系统和本文自创线性算法,建立了一套包括比对、拼接在内的测序数据质量评估系统。比对分析后,发现原始测序序列共覆盖了127,113,378个位点,涉及24条染色体上的64868个外显子。其中,每个位点都被测到的外显子为0.50%,位点平均测序深度大于等于1的外显子为3.98%。结论：成功构建了基于Illumina-Solexa测序平台的数据分析和质量评估方法,其可适用于其它第二代测序平台。研究者可在质量评估的基础上完善测序试验设计,并进行SNP和突变筛选及后续功能性研究。     

生物序列比对算法的研究现状

序列比对是生物信息学研究的一个重要工具,它在序列拼接、蛋白质结构预测、蛋白质结构功能分析、系统进化分析、数据库检索以及引物设计等问题的研究中被广泛使用。本文详细介绍了在生物信息学中常用的一些序列比对算法,比较了这些算法所需的计算复杂度,优缺点,讨论了各自的使用范围,并指出今后序列比对研究的发展方向。     

多序列渐进式比对算法研究与比较

多序列比对是一种重要的生物信息学工具,在生物的进化分析以及蛋白质的结构预测方面有着重要的应用。以ClustalW为代表的渐进式多序列比对算法在这个领域取得了很大的成功,成为应用最为广泛的多序列比对程序。但其固有的缺陷阻碍了比对精度的进一步提高,近年来出现了许多渐进式比对算法的改进算法,并取得良好的效果。本文选取了其中比较有代表性的几种算法对其基本比对思想予以描述,并且利用多序列比对程序平台BAliBASE和仿真程序ROSE对它们的精度和速度分别进行了比较和评价。     

生物软件在序列分析过程中的运用

介绍了组合使用BLAST、FASTA/BLASTScan3.2,或用多序列比对软件,从数据库中快速提取大数量目标序列,最后用MEGA4快捷编辑整理大数量序列的方法。还介绍了一种生成核酸序列与其氨基酸序列相似性百分率整合表格的方法。简述了对引物设计的基本认识并介绍了多重引物兼容性筛选软件;对构建系统发育树的认识并引出分子进化树构建软件MEGA4的使用和PAUP 4.0常用建树命令模块。期望这些方法和软件的使用能解决生物序列分析过程的常见问题。     

Characterization of 13 polymorphic microsatellite loci in the Japanese land leech

We developed 13 polymorphic microsatellite loci of the Japanese land leech (Haemadipsa japonica; Haemadipsidea) using an Illumina MiSeq sequencing approach. A total of 42,064 nuclear DNA contigs were filtered for microsatellite motifs, among which 30,873 simple sequence repeat loci were identified. From these sequences, we selected 30 primer sets, and 13 of these loci were successfully amplified. Polymorphism of the 13 loci was tested using 16 individuals sampled from sixteen populations across Japan. The number of alleles and polymorphism information content varied from 5 to 17 and 0.335 to 0.883, respectively, and observed and expected heterozygosity values ranged from 0.143 to 0.875 and 0.349 to 0.893, respectively, indicating that these loci are polymorphic. Furthermore, we established useful multiplex PCR using these loci. The 13 microsatellite loci described in this paper are the first nuclear microsatellite markers for a land leech species.     

高通量测序技术及其应用

高通量测序技术是DNA测序发展历程的一个里程碑,它为现代生命科学研究提供了前所未有的机遇。详细介绍了以454、Solexa和SOLiD为代表的第二代高通量测序技术,以HeliScope TIRM和Pacific Biosciences SMRT为代表的单分子测序技术,以及最近Life Science公司推出的Ion Personal Genome Machine (PGM)测序技术等高通量测序技术的最新进展。在此基础上,阐述了高通量测序技术在基因组测序、转录组测序、基因表达调控、转录因子结合位点的检测以及甲基化等研究领域的应用。最后,讨论了高通量测序技术在成本和后续数据分析等方面存在的问题及其未来的发展前景。     

Isolation and characterization of polymorphic microsatellite loci in Indian major carp,Catla catla using next-generation sequencing platform

Catla catla, the second most important Indian major carp, is gaining its popularity among Indian fish farmers due to its high growth rate and consumer preferences. Simple sequence repeats (SSRs) are rapidly evolving, versatile, co-dominant and highly informative molecular markers used in genetic research. However, the time and cost involved in developing such resources has limited their extensive use. Advent of massive parallel sequencing technology has considerably eased these limitations. In the present investigation, we used Ion Torrent sequencing platform to identify potentially amplifiable microsatellite loci for catla. A modest sequencing volume generated approximately 5.7 MB of sequence data. Out of 29,794 sequences generated, 21,477 contained simple sequence repeats. Only 81 sequences had enough flanking sequences for primer designing. Out of 81 loci, 51 were successfully PCR amplified in a panel of five unrelated individuals. Out of 15 loci randomly checked for polymorphism, 13 loci were polymorphic with allele number ranged from 3 to 6 and two loci were found to be monomorphic. The observed and expected heterozygosities ranged from 0.565 to 0.870 and 0.483–0.804, respectively. These markers will be useful for studying genetics of wild populations, breeding programs of C. catla and closely related species.     

二代测序在脓毒血症患者病原学诊断中的应用

脓毒血症是一种严重威胁生命的感染,精准、快速的病原学诊断可帮助临床医师优化抗菌药物的使用。目前,基于病原菌培养的方法仍是脓毒血症病原学诊断的主要手段,但具有耗时长、灵敏度低等不可忽视的缺点。近年来出现了一些不依赖培养的病原学诊断方法,其中基于聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)的方法已发展较为成熟。但PCR只能检测已知的特定病原体,临床定量PCR仅用于检测病毒及少数细菌,脓毒血症中的病原体PCR多仅为定性检测。目前,二代测序技术不断成熟并用于临床,成为病原学诊断的有力手段。与血培养等传统病原学检测方法相比,其具有快速、非选择性、可定量或半定量分析的优点。现阶段二代测序仍存在公认判读标准缺乏、测序结果与治疗关系不明确、耐药基因检测困难等不足,亦缺乏较大规模的二代测序与传统诊断方法比较验证的研究结果,尚有待更高级的循证医学证据支持。     

基于第二代测序数据识别肿瘤基因突变的工具比较

使用第二代测序数据来发现癌细胞中的基因组突变,一直是很重要的科学应用问题。此研究使用一个癌症病人的大量数据,评估了甄别基因组突变的几个现有工具。经过比较各工具的方法和正确率,本文发现各自都有自己的优点和缺点。针对这些优缺点,本文提供一些建议,让工具使用者能更好地选择合适的工具。     

宏基因组测序在传染性疾病中的研究进展

微生物和人类已经共同进化几百万年了,微生物在维持宿主健康方面起到了非常重要的作用。随着下一代测序技术的进步,可以获得人体在不同环境下微生物群落的特征。本文综述了当前感染各种不同病原菌时复杂微生物群落的变化,病原菌包括HIV、乙肝病毒、流感病毒和结核分支杆菌,以及不同的身体部位。我们相信,增加对传染性疾病和微生物群落变化之间关系的认识,能够更好地管理疾病进展。然而,将来的研究可能需要更加整体化,通过分析人体宿主微生物与传染性疾病的发生机制之间的关系,以建立疾病的确切因果关系。     

乌鲁木齐市3~5岁儿童口腔微生物与肠道微生物的构成差异

目的 探索乌鲁木齐市3~5岁儿童口腔微生物与肠道微生物的菌群构成及多样性等差异。 方法 从本团队前期流行病学调查的乌鲁木齐市3~5岁儿童中,按调查时间顺序随机抽取12名儿童。分别收集唾液及粪便样本共计24份,分为口腔微生物组和肠道微生物组。利用16S V3-V4区设计引物来进行PCR扩增,使用MiSeq测序仪进行二代测序,比较两组的微生物构成及多样性差异。 结果 门水平上:放线菌门(t=5.98,P结论 放线菌门、变形菌门、TM7在口腔中丰度较高;厚壁菌门在肠道中丰度较高。口腔和肠道微生物在菌群功能上差异较大。奈瑟菌属、卟啉单胞菌属、Catenibacterium等可能为某些全身系统性疾病的标志性菌属。