一种基于混合测序的细菌质粒基因组组装方法与流程

本发明涉及细菌基因组序列组装领域，具体涉及基于第二代测序技术和第三代测序技术的细菌质粒基因组序列的组装注释。

背景技术：

1、近年来，随着高通量测序技术的发展，基因组学研究在生命科学领域受到了广泛关注。细菌质粒基因组是指存在于细菌细胞中的独立的环状dna分子，这些分子中包含了多种生物功能基因和调控元件，具有重要的生物学意义。然而，当前二代测序的技术局限性使得细菌质粒基因组组装的精度和效率都存在一定程度的不足，导致了基因组学研究的进展受到了制约。

2、针对以上问题，近年来也涌现出许多优秀的研究工作，其中主要是通过改进测序技术手段实现对细菌质粒基因组的更为准确和高效的组装。第一款二代测序仪罗氏454推出，标志着生命科学进入高通量测序时代。后续随着illumina等测序平台的推出，极大地降低了二代测序的价格，大大推动了高通量测序在生命科学各个研究领域的普及。比如，利用二代测序技术，可以获得更高分辨率的数据，能够帮助我们更加准确地找到并拼接细菌质粒基因组序列。然而，由于短读长和区域重组的影响，二代测序技术在组装过程中往往存在一定的局限性，尤其是在处理复杂的基因组结构时。

3、随着第三代单分子测序技术的兴起，人们开始将其应用于细菌质粒基因组的组装。这一技术相比二代测序，具有更长的读长、更高的覆盖度和更低的假阳性错误率，提升了细菌质粒基因组组装的准确性和效率，但是由于第三代测序技术测序错误率较高，导致在组装时容易产生结构错误，特别是在组装含多个重复序列的质粒时，错误率会更高，难以获得准确的组装结果。其次，第三代测序技术的测序深度相对第二代测序技术而言还不足，这导致在某些情况下，无法覆盖到完整的质粒序列，或者测序覆盖不均匀，影响了组装的准确性。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于混合测序的细菌质粒基因组组装方法，本发明基于混合测序的组装策略，将二代和三代测序相结合，以提高组装精度和覆盖度。利用长读长记录细菌质粒基因组的结构信息，再通过短读长填补空隙或纠正错误，以实现更为完整和高质量的组装结果。

2、本发明实现技术目的的技术方案如下：

3、一种基于混合测序的细菌质粒基因组组装方法，包括以下步骤：

4、1) 基于二代测序和三代测序技术进行混合组装得到完整的细菌基因组序列；

5、2) 通过序列比对，得到非细菌基因组部位的reads序列，即属于细菌质粒的reads序列；

6、3) 将细菌质粒的reads序列进行从头组装，得到完整的细菌质粒序列；

7、4) 从ncbi上下载已知的质粒序列及其复制子序列，构建质粒注释数据库；

8、5) 用blastn软件将组装好的质粒序列比对到质粒注释数据库，根据相似性和覆盖度，得到质粒的注释信息。

9、步骤1）所述的混合组装步骤如下：基于二代测序和三代测序结果，使用unicycler软件混合组装得到细菌基因组序列。

10、步骤2）所述的基于细菌基因组序列，利用bwa和samtools软件提取测序数据中属于质粒的序列。

11、步骤3）采用unicycler软件混合组装得到细菌质粒序列。

12、本发明的有益效果：

13、通过采用基于混合测序的细菌质粒基因组组装方法，可以将二代和三代测序相结合，充分利用二代测序的短读长特点和三代测序的长读长特点，结合二者的优势，提高组装精度和覆盖度，实现更为完整和高质量的细菌质粒基因组组装结果。本发明适用于高通量测序环境中细菌质粒基因组的组装，有助于推动基因组学研究的进展。

技术特征：

1.一种基于混合测序的细菌质粒基因组组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于混合测序的细菌质粒基因组组装方法，其特征在于，步骤1）所述的混合组装步骤如下：基于二代测序和三代测序结果，使用unicycler软件混合组装得到细菌基因组序列。

3.根据权利要求1所述的一种基于混合测序的细菌质粒基因组组装方法，其特征在于，步骤2）所述的基于细菌基因组序列，利用bwa和samtools软件提取测序数据中属于质粒的序列。

4.根据权利要求1所述的一种基于混合测序的细菌质粒基因组组装方法，其特征在于，步骤3）采用unicycler软件混合组装得到细菌质粒序列。

技术总结
本发明提供了一种基于混合测序的细菌质粒基因组组装方法，主要涉及高通量测序技术和基因测序，尤其是混合测序的组装策略。具体而言，该组装策略利用了第二代和第三代测序技术的优点，从而改进了细菌质粒基因组的组装精度和效率。长读长用于捕获细菌质粒基因组的结构信息，而短读长则用于填补空隙或纠正错误。通过将两种测序技术相结合，可以获得更为完整和高质量的组装结果，从而有助于研究者对细菌质粒基因组的深入研究。

技术研发人员：洪文杰,王美霞,谷启娟,高雯雯,王庭璋,王焕英,方穹,刘洋
受保护的技术使用者：浙江天科高新技术发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15