细胞器基因组组装软件开辟研讨获得停顿

真核生物细胞器基因组包含线粒体和质体（包含叶绿体、白色体等）的全体DNA分子，是细胞质的次要。在动植物和真菌的单个细胞内，有多个（甚至不计其数个）细胞器基因组单位的拷贝，使得应用低笼罩度的全基因组测序数据组装获得完好的细胞器基因构成为能够。跟着DNA高通量测序技巧的成长，测序本钱降低，低笼罩度的全基因组测序数据得以年夜范围发生，若何疾速、精确地组装细胞器基因组对后续生物学成绩的研讨十分主要。细胞器基因组序列在研讨真核生物零碎发育、谱系地舆、杂交和物种判定等方面具有主要价值。自1986年Shinozaki等破解烟草叶绿体基因组以及近年来二代测序技巧的成长，质系统统发育基因组已成为解析植物零碎发育关系的手腕之一。中国迷信院昆明植物研讨所植物多样性与团队李德铢研讨组和伊廷双研讨组，存眷基于植物资体基因组的零碎发育、基因组构造演变和DNA条形码研讨，成长基于质体基因组数据剖析的研讨系统，并获得主要停顿（Ma et al.， 2014. Systematic Biology；Zhang et al.， 2017. New Phytologist；Li et al.， 2019. Nature Plants；Zhang et al.， 2020. Systematic Biology）。研讨团队看重质体基因组剖析办法的开辟和使用，开辟质体基因组正文PGA （Qu et al.， 2019， Plant Methods）并获得普遍使用。针对已有细胞器基因组组装组装流程的低效力、低胜利率、低精确度，以及须要人工介入等成绩，研讨团队结合中科院西双版纳寒带植物园和美国宾州州立年夜学，开辟出一套细胞器基因组组装对象GetOrganelle，完成年夜范围细胞器基因组疾速、精确地组装。GetOrganelle的焦点流程包含：经过“种子”序列取得部门目的相干reads；延长reads取得一切目的相干reads；对reads从头组装获得组装图形；过滤组装图形；辨认细胞器组分并主动导出一切能够的细胞器基因组构造（图1）。GetOrganelle在baiting and iterative mapping的根底上提出reads预分群算法；提出实用于细胞器基因组的预算contigs拷贝数的算法，该算法能综合组装图信息和测序深度信息（图2）。基于50个植物物种的地下reads数据集的测试显示，在盘算资本耗费略高的情形下，GetOrganelle默许参数的完好成环率（78%）高于对象NOVOPlasty最好参数的成果（16%）；而资本耗费接近甚至更低的情形下，GetOrganelle仍能坚持高于NOVOPlasty的成环率。而且，在K=23和K=31的情形下，NOVOPlasty约20%~25%的假阳性率（毛病成果谎称完好成环）（图3）。在分歧参数的测试下，GetOrganelle的成果分歧性优于NOVOPlasty。Read ming显示，GetOrganelle的成果精确性不只高于NOVOPlasty，也高于基于雷同reads数据的已揭橥成果（图4），并发明部门已揭橥成果的组装毛病。在56个植物数据和50个真菌数据测试中，GetOrganelle取得比NOVOPlasty更高的线粒体基因召回率。此外，在Freudenthal et al. (2020) 针对主流叶绿体基因组组装对象（包含chloroExtractor，Fast-Plast，GetOrganelle，IOGA，NOVOPlasty，org.ASM等）的基准检测文章中，GetOrganelle取得高于其他对象的成环率和精确性，被推举作为默许（组装对象）选项。9月10日，相干研讨结果以GetOrganelle： a fast and versatile toolkit for accurate de novo assembly of organelle genomes为题，在线揭橥在Genome Biology上。(100yiyao.com）