Windows操作系统下二代测序数据处理平台的建立及高通量信息分析标准流程在个人计算机上的实现

当前二代测序数据的处理广泛使用基于标准版本的Linux操作系统分析方法。这一系统专业性强,成本较高,操作界面不够友好,严重限制了大多数科研人员对数据的自主分析。本文创建了一个基于微软Windows操作系统的全功能二代测序数据的生物信息学分析系统,利用该系统经优选实现当前多种高通量测序数据的主流标准化分析流程。通过RNA-Seq的代表性案例,演算实测数据与传统Linux系统驱动的数据分析结果相比较,结果显示,本系统的组件和流程在常用的数据分析过程中,可以基本取代目前主流的Linux服务器或云计算平台,在运行效率相近的情况下,其操作极为简便且成本大大降低。本系统与所配附的编译软件及流程脚本,不仅为测序数据的生物信息学分析实操演练提供全面的解决方案,而且可以直接应用于专业的测序数据分析中。     

FIND:从下一代单端测序数据中快速查找Indel的方法

目的:针对下一代测序数据,尤其是单端测序数据,研究快速、准确查找Indel的方法。方法:先与全基因组参考序列进行快速比对,筛选出包含Indel的序列;再对这些序列进行双向的二次比对,确定Indel长度;最后借助长度信息在锁定范围内查找Indel的确切位置和相关信息。结果:本文成功构建FIND(Fast INDel detection system)系统,用于从单端测序数据中查找Indel信息。以模拟测序数据作为测试数据,在12X测试数据情况下,FIND的灵敏度和特异性分别为87.71%和99.66%,而且该性能还随着测序倍数的增加而提升。结论:充分利用比对过程获取的信息,在确定Indle长度的同时也确定出其大致位置,最终在局部范围内实现对单端测序数据中Indle的快速而准确的查找。     

全基因组测序在病原菌分型与溯源中的应用研究进展

细菌分子分型已成为监测细菌感染性疾病的暴发流行与明确病原菌传播途径的重要工具.随着全基因组测序技术的日益兴起,公共数据库中已产生大量的细菌基因组数据,迫切需要研究人员充分认识和理解该技术,并掌握多种生物信息学工具挖掘并解读测序数据.本文系统概述了全基因组测序技术与生物信息学工具在病原菌分型与溯源中的应用,并对全基因组测...     

AB Sciex和Illumina公司近日联手推出OneOmics~(TM)计划

<正>AB Sciex和Illumina公司近日联手推出OneOmicsTM计划,其目的是在云计算环境中结合新一代蛋白质组学(NGP)和新一代测序(NGS)工具。作为此计划的一部分,Illumina的应用商店BaseSpace将托管AB Sciex的SWATHTM蛋白质组学云工具,这使得BaseSpace成为基因组学和蛋白质组学"大数据"的一站式中心。SWATHTM采集软件采用非数据依赖的采集方法,能够系统地生成完全的、高特异性的碎片离子全貌图,通过使用目标数据分析     

NCBI高通量测序数据库SRA介绍

随着新一代测序技术的发展,高通量测序技术的应用越来越广泛,其产生的海量数据的存储、查询需要专门的数据库辅助,NCBI的SRA(Sequence Read Archive)数据库是高通量测序存储的代表,本文对SRA数据库的组织架构,数据形态作了综述分析,并对其存贮的数据进行了总结。     

美国绘出玉米基因组草图

美国圣路易斯华盛顿大学基因组测序中心近日宣布,他们成功测序得出了玉米基因组草图,这是人类成功测序的第二种农作物基因组,第一种被测序的农作物是水稻。测序项目负责人理查德&#183;威尔逊在“玉米遗传学会议”第50次年会上公布了玉米基因组草图。     

新一代测序技术在植物转录组研究中的应用

随着DNA测序技术的发展,新一代测序技术以其高通量、低成本的特点,成为越来越多的生物学研究者在开展工作时的首选。在所有的新一代测序技术中,454测序系统是最早实现商业化且发展相对成熟的一种,目前被广泛的应用于各个领域的生物学研究中。文章以454测序系统为例,综述了新一代测序系统的原理、优缺点,及其在植物转录组研究中的应用,并对其在植物研究领域中可能的发展应用方向进行了展望。     

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。     

基于核酸测序流程的信息管理系统

通过分析研究核酸测序实验室的工作流程和管理体系,采用Java技术开发了一套基于实验流程管理的测序实验室的信息管理系统。系统为B／S体系,采用轻量级J2EE系统的分层架构,层次清晰、安全可靠,易于维护和扩展。系统实现了对实验流程的全方位跟踪管理,实现了对数据的采集、存储、整合、查询、导出等功能。系统的实施应用极大地提高了实验室的工作效率和管理水平。同时可为今后分子生物学、医学及其他学科的实验室信息管理系统的建设提供参考。     

一种新的线粒体基因组DNA捕获探针的制备及初步应用

目的:建立新的线粒体基因组DNA杂交捕获探针制备方法并用进行初步应用。方法:通过PCR技术扩增特异线粒体DNA片段,并与生物素偶联,最后与标记磁珠的亲和素混合获得捕获探针。并自行制备的线粒体基因组DNA文库捕获探针与肝癌全基因组测序文库进行液相杂交。分离捕获产物后PCR扩增并进行测序分析。结果:成功建立了线粒体基因组杂交捕获探针制备方法并成功分离线粒体基因组DNA;对测序数据的分析显示:90%以上测序数据来自线粒体基因组DNA,且覆盖率达到100%,且均一性良好。检测到的同质性变异位点数量和异质性变异位点数量与全基因组测序数据产生的结果接近(P=0.9152,P=0.8409)。结论:新方法制备的线粒体基因组DNA杂交捕获探针可以从全基因组文库中高效捕获线粒体基因组DNA测序文库。     

单分子实时测序技术的原理与应用

单分子DNA测序技术是近10年发展起来的新一代测序技术,也称为第三代测序技术,包括单分子实时测序、真正单分子测序、单分子纳米孔测序等技术。文章介绍了单分子实时(Single-molecule real-time,SMRT)测序技术的基本原理、性能以及应用。与Sanger测序法和下一代测序技术相比,SMRT测序具有超长读长、测序周期短、无需模板扩增和直接检测表观修饰位点等特点,为研究人员提供了新选择。同时,SMRT测序的低准确率备受争议(约85%),其中约93%的错误是插入缺失,因此,其数据应用于基因组组装前需先对数据进行纠错处理。目前,SMRT测序在小型基因组从头测序和完整组装中已有良好应用,并且已经或将在表观遗传学、转录组学、大型基因组组装等领域发挥其优势,促进基因组学的研究。     

16S rRNA测序技术在肠道微生物中的应用研究进展

16S rRNA测序是高通量测序依赖的肠道微生物研究方法之一,该方法可以对肠道微生物中的所有菌种进行精确定量,因此正逐渐成为研究肠道微生物菌种丰度变化的主流。肠道微生物16S rRNA测序的应用过程中有两个问题至关重要,一是如何根据需要选择测序方案;二是面对高通量测序得到的海量数据,如何进行生物信息学分析,以得到具有生物学意义的结果。从测序平台、测序片段、测序数据量的选择3个方面讨论了如何选择测序方案,并从序列聚类与注释、群落结构分析、关键分类单位的筛选与功能分析等方面对目前常用的生物信息学分析手段进行综述。     

基因组暗物质的识别：数量最大的一类非编码RNA的高精度预测算法获得突破

第二代测序技术又称作深度测序技术,应用到RNA上统称作RNA-seq或RNA测序,它已成为基因表达和转录组分析的重要手段。第二代转录组测序数据中含有大量不编码蛋白质的ncRNA序列,因为它们像宇宙中的暗物质一样难以识别和有重要功能,     

新一代超高通量基因组测序系统GS FLX开创科研无限新可能

GS FLX系统是由罗氏454生命科学公司推出的目前应用最广的超高通量基因组测序系统,研究人员利用高准确性、长读长的GS FLX系统快速的获得高质量的生物数据,取得科研突破性进展。自GS系统问世以来,于世界顶级杂志共发表250余篇高质量的文献,使GS FLX系统成为发表论文速度最快的高通量测序仪器。     

单分子实时测序及其在微生物表观遗传学中的应用

表观遗传学对于微生物的生命进程起着重要作用。由限制-修饰系统调控的DNA修饰参与微生物的免疫防御系统,无限制-修饰系统调控的DNA修饰通过调控基因表达影响表型。然而,表观遗传信息还没有被常规地作为DNA信息收集分析。基于对DNA合成反应的动力学分析,单分子实时测序技术可以在获得基本序列数据的同时实现对被修饰核苷酸的检测。这个技术为微生物中已知DNA修饰的研究提供了新的平台,也为新型DNA修饰的发现做好准备。本文综述了单分子实时测序技术及其在微生物表观遗传学中的应用。     

科学家完成金小蜂基因组测序

<正>近日,美国罗切斯特大学生物学教授John H.Werren和贝勒医学院基因组测序中心的Stephen Richards领导完成了3种寄生性金小蜂(Nasonia vitripennis,N.giraulti和N.longicornis)的基因组测序。这一成果揭示     

基于高通量测序技术的微生物检测数据分析方法

高通量测序技术的发展正在逐渐改变诸多生物学领域的研究方法.为应对突发疫情以及新发未知微生物威胁的需求,微生物鉴定技术逐渐从传统的物理化学方法及核酸杂交等分子水平方法进一步走向利用无需培养的测序数据进行快速分析检测.随之而来的是对高通量数据分析在精度及速度的要求.基于高通量测序数据的微生物检测数据分析方法在近些年得到了快速的发展.本文分析了目前基于高通量测序数据的微生物检测数据分析方法,对其数据分析的处理流程和计算方法进行了研究,比较了各个微生物检测数据分析方法的特点及适用场景.最后结合本实验室工作总结微生物检测数据分析方法在实际应用中可能遇到的问题,希望对该应用领域的研究有一定的参考意义.     

Nature系列期刊导读

<正>探讨大规模基因组研究随着新一代基因组测序技术的发展,近十年来大规模基因组测序研究越来越多,由此积累出了庞大的数据群。该文从以下三方面探讨了大规模基因组研究中的大数据问题:全基因组关联研究以及外显子组测序研究中的显著性检验,以及如何使研究更具有统计学意义;外显子组突变研究对于理解和预测当前和未来人类疾病和进化的模式具有重要意义;基于基因的稀有突变研究,及其与已知疾病的     

关于iFlora创建工作框架的建议

iFlora是依据传统植物分类学及相关学科的研究基础,融入现代DNA测序技术,应用高速发展的信息、网络技术及云计算分析平台,收集、整合和管理植物物种相关信息,以建成智能物种鉴定和数据提取的开放应用系统（智能装备）。通过与该系统的双向交流,一方面,可以不断整合新的数据和技术充实iFlora的内容和功能;另一方面,可以通过该系统的多种鉴定途径实现快速、准确和方便的物种鉴定,获取所需物种的相关信息,满足专业机构和公众对物种和生物多样性的认知要求。本文重点介绍了构成iFlora的应用装置和支撑该装置的实物库（凭证标本、分子材料和DNA库）的建设及其重要性;阐述了构成iFlora各单元的高度整合和集成的特点,以及基于计算机技术的物种信息数字化和开放的云计算数据分析处理服务平台的枢纽作用;并讨论了iFlora创建过程所面临的困难和挑战,以及拟研发的智能装备的框架和应用前景。     

基于全基因组测序的法医单核苷酸多态性系谱推断研究

目的 通过全基因组测序（whole genome sequencing，WGS）获得高密度单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）分型数据，评估分型准确性，研究建立WGS数据用于法医SNP系谱推断的方法。方法 通过华大MGISEQ-200RS测序平台对样本进行深度为30×的WGS，从测序数据中提取Wegene GSA芯片中的645 199个常染色体SNP位点，质控过滤后运用IBS/IBD算法计算预测亲缘关系，并对样本的族群来源进行分析。结果 从测序数据中提取的SNP分型与Wegene GSA芯片分型的一致率大于99.62%。测序获得的SNP数据使用IBS算法可预测1~4级亲缘关系，4级亲缘预测置信区间准确性达100%，使用IBD算法可预测1~7级亲缘关系，7级亲缘预测为有亲缘关系的准确性达100%，通过高深度WGS数据获取的SNP系谱推断能力与芯片预测结果无显著差异。同时，WGS数据用于族群推断与调查结果一致。结论 WGS技术可应用于法医SNP系谱推断，为案件侦破提供线索。