宏基因组分析软件2综述、metaSPAdes、IDBA-UD、MetaQuast、Prokka、metaProdigal

今天是第1254期日 。

“扩增子”VS“宏基因组”——到底谁可以描绘宿主和微生物共生体进化蓝图

Microbiome[IF:10.465]

① 作为当前主流的微生物群落的研究手段，我们评估扩增子测序和“鸟枪法”宏基因组测序，及扩增对不同宿主微生物群落的影响，结果表明两种方法在表征微生物群落方面具有较好的一致性；② 基于 16S rRNA扩增子测序，我们推荐扩增V3-V4区域，最好进行多步PCR扩增；③ 通过对多个宿主微生物的物种分类和功能图谱分析，我们提出了自己独特的见解：动物栖息地从水体环境转到陆地环境是宿主相关微生物群落进化的一次里程碑事件。

Comparative analysis of amplicon and metagenomic sequencing methods reveals key features in the evolution of animal metaorganisms
09-14, doi: 10.1186/s40168-019-0743-1

IDBA-UD：宏基因组和单细胞组装工具

Bioinformatics[IF:4.531]

① IDBA-UD算法专门用于组装来自具有不均匀测序深度的单细胞或宏基因组测序技术数据；② 使用多个深度相关阈值来去除低深度和高深度区域中的错误k-mer；③ 使用具有末端信息的局部组装技术来解决低深度短重复区域的分支问题；④ 在模拟和真实数据集上的实验结果表明，IDBA-UD在深度高度不均匀的数据集中的表现优于所有现有的组装程序（SOAPdenovo、Velvet和Meta-IDBA等）。

IDBA-UD: a de novo assembler for single-cell and metagenomic sequencing data with highly uneven depth
2012-04-11, doi: 10.1093/bioinformatics/bts174

【主编评语】IDBA-UD是目前宏基因组最常用的三款拼接软件之一，另外两个分别为拼接结果最快的MEGAHIT（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1051360183）和最长的metaSpades。IDBA—UD的速度和内存消耗介于两者之者，是平衡的选择，优点也较多，可实现从小到大迭代k，还通过局部组装重建缺失的k-mers，并通过迭代地去除低深度重叠群来去除错误。最近Nature Biotechnology的文章也选用了些方法组装（http://www.mr-gut.cn/papers/read/1066063689）。（@刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组）

Prokka细菌基因组和宏基因组基因注释流程

Bioinformatics[IF:4.531]

① Prokka是原核基因组注释的分析流程，包括基因鉴定、功能注释和基因组配套注释文件生成；② 软件使用Prodigal鉴定编码基因位置，多种软件鉴定多类型非编码RNA，并采用多种方法和数据库依次对基因功能进行注释；③ 软件输入文件仅为fasta文件，依赖软件和数据库较多，但支持conda一键安装；④ 软件在功能注释步骤较耗时，通常细菌基因组在10分内完成，宏基因组耗时较长可将任务拆分计算；⑤ 结果输出10类文件，满足发表、提交数据库所需文件。

Prokka: rapid prokaryotic genome annotation
2014-07-15, doi: 10.1093/bioinformatics/btu153

metaProdigal：宏基因组序列中的基因预测

Bioinformatics[IF:4.531]

① metaProdigal是Prodigal的宏基因组中预测基因的专业版本，可实现高度准确地识别短和匿名编码序列中的基因；② 该方法的新颖价值包括增强的翻译起始位点识别，识别使用替代遗传密码的序列和评估每个基因置信度值的能力；③ 可以根据要求输出蛋白质翻译，DNA序列和有关序列中每个潜在起始位点的详细信息；④ 软件运行速度快，支持多线程加速，原生安装或conda安装都非常方便，单线程下7小时可处理1GB数据。

Gene and translation initiation site prediction in metagenomic sequences
2012-07-12, doi: 10.1093/bioinformatics/bts429

【主编评语】由橡树岭国家实验室计算生物学与生物信息学小组开发的Prodigal是原核生物基因鉴定的流行软件，引用3千多次可谓神作。2012年开发的metaProdigal版本，改进了宏基因组中的基因鉴定能力，可作为宏基因组分析中基因鉴定步骤的推荐软件之一。（@刘永鑫-中科院遗传发育所-宏基因组）

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