5月中旬，針對草地貪夜蛾的迅速發(fā)展態(tài)勢，包括深圳華大生命科學(xué)研究院在內(nèi)的多個單位共同成立研究小組，迅速開展了樣本采集和基因組測序工作，從樣本采集到論文發(fā)表 ^[1]，僅用25天便完成了全球首個草地貪夜蛾染色體級別的基因組組裝。

基因組測序的完成，打開了草地貪夜蛾防治的第一步，除解釋了草地貪夜蛾高耐藥性的可能分子機(jī)制之外，還提供了更為精細(xì)的類別信息，為該害蟲的防治工作提供了可借鑒信息。

草地貪夜蛾基因組的快速解碼，國產(chǎn)基因測序儀MGISEQ-2000和新一代單管長片段測序stLFR(single tube long fragment reads)迅速響應(yīng)， 再現(xiàn)其非凡潛力。為造福更多的下游數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，華大算法開發(fā)團(tuán)隊針對stLFR數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點開發(fā)了stLFR de novo組裝軟件。

那么，什么是stLFR 單管長片段測序技術(shù)呢？

這是一個擁有超強(qiáng)的虛擬分隔共標(biāo)記技術(shù)（Virtual Co-Barcoding），通過單管操作就能輕松的獲得基因組長片段信息[2]。只需要在單管中加入1-1.5ng HMW gDNA，這些DNA分子3000萬種標(biāo)簽序列結(jié)合后，stLFR技術(shù)就可以在單管中對超過八百萬條跨度在20,000到300,000bp的長片段進(jìn)行特異性地共標(biāo)記（圖1）。使用stLFR組裝軟件，通過高效地利用龐大的barcode信息進(jìn)行組裝，就能獲得更完美的基因組組裝效果，讓動植物基因組組裝變得更加簡單，經(jīng)濟(jì)，快速。

華大智造開發(fā)的這款與stLFR技術(shù)配套的組裝軟件，其特點在于可以充分利用stLFR數(shù)據(jù)的barcode信息指導(dǎo)組裝，同時還支持stLFR與三代數(shù)據(jù)的混合組裝。其前期數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括拆barcode、過濾低質(zhì)量reads、duplicate和adapter兩個部分，后期組裝分為純stLFR組裝和加入三代數(shù)據(jù)混合組裝兩個階段，可根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。

數(shù)據(jù)展示

通過對3組不同深度的NA12878數(shù)據(jù)進(jìn)行組裝測試，最長contig N50可達(dá)到57Kb，覆蓋度均達(dá)到92%以上。其中，數(shù)據(jù)來源是采用MGIEasy stLFR 文庫制備試劑盒（貨號: 1000005622），以1.5ng為起始量構(gòu)建的文庫。

表1 stLFR NA12878數(shù)據(jù)組裝結(jié)果表

運(yùn)行資源

運(yùn)行資源以數(shù)據(jù)預(yù)處理后30x的NA12878為標(biāo)準(zhǔn)，組裝全過程耗時約2.6天，80線程條件下，消耗內(nèi)存408G，最大占據(jù)存儲空間1TB左右。其前期數(shù)據(jù)預(yù)處理最大消耗內(nèi)存50GB，占26.9小時；后期組裝在開設(shè)80線程的條件下，最大消耗內(nèi)存408GB，占36.3小時。具體資源消耗可看下方表格：

表2 stLFR組裝消耗資源統(tǒng)計表

軟件列表

表3 stLFR組裝所需軟件列表

參考文獻(xiàn)

[1] Huan Liu, Tianming Lan1, Dongming Fang, et al. Chromosome level draft genomes of the fall armyworm, Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), an alien invasive pest in China

[2] Wang O, Chin R, Cheng X, et al. Efficient and unique co-barcoding of second-generation sequencing reads from long DNA molecules enabling cost effective and accurate sequencing, haplotyping, and de novo assembly[J]. Genome research, 2019: gr. 245126.118.