单分子测序改善微生物基因组组装

　　

生物通报道  美国国家生物防卫分析和反制中心的研究人员近日在《Genome Biology》上发表文章，介绍了SMRT技术在微生物基因组组装上的应用。他们认为，单分子测序数据能降低测序费用，并带来更多完整的基因组，改善微生物基因组数据库的质量。

随着测序费用的不断下降，测序项目的数量也在不断上升。GOLD（在线基因组数据库）中的项目数量增加了4倍，从2007年到2905到2011年的11472。然而，许多现有的基因组是严重片段化的。在GOLD数据库中，仅有32%的基因组是完整的（complete），意味着没有缺口，而finished级别的基因组更少。

然而，考虑到测序数据的量和所需的人力，填补这些缺口几乎不可能。于是，科学家们开始考虑读长很长的单分子测序，即Pacific Biosciences公司的SMRT技术。

在这项研究中，Sergey Koren及其同事为了了解单分子测序在微生物基因组组装中的优势，对6个细菌基因组进行了测序和组装，并分析了近2,300种细菌和古细菌的重复复杂性。研究结果表明，利用单个PacBio RS测序文库，大部分已知的细菌和古细菌基因组都能被很好地组装，达到finished级别。

作者还仔细研究了以这种方式完成微生物基因组的成本问题。他们认为，依赖单个PacBio文库制备，能使成本降低，准确性上升。他们在文中写道：“单个文库的组装比典型的短read组装以及短和长read混合组装更加准确。”对于大部分微生物基因组，填补缺口的费用在1000美元以下，且未来随着技术发展有望继续降低。

作为项目的一部分，研究人员还利用Illumina、454和PacBio测序仪对6种GC含量不同的基因组进行了测序。他们认为，对于几乎所有基因组，PacBio组装就连续性、错误率和组装可能性分数而言优于混合组装。

作者认为，长的单分子read足以实现大部分已知微生物基因组的完整组装。通过这种方法，有望增加完整基因组的数量，改善微生物基因组数据库的质量，并实现高保真、群体规模的泛基因组和染色体结构研究。（生物通 薄荷）

原文检索

Reducing assembly complexity of microbial genomes with single-molecule sequencing

Genome Biology 2013, 14:R101 doi:10.1186/gb-2013-14-9-r101