Nanopore测序揭露线虫基因组中复杂串联重复序列

真核生物的基因组组装一直是个难题，而线虫基因组更是含有大量的卫星DNA等重复序列，短读长的测序手段往往对此束手无策。而三代长读长测序技术的发展为复杂基因组研究带来了希望。

研究者以巴西日圆线虫（Nippostrongylus brasiliensis）为例，采用目前读长最长的Oxford Nanopore测序技术，对其基因组进行de novo组装，并加入二代参考基因组进行比较，结果显示：基于长读长的基因组组装，能更好地覆盖串联重复等复杂区域。

材料和方法

材料：巴西日圆线虫（Nippostrongylus brasiliensis）

测序平台：Oxford Nanopore MinION
（未来组配备Nanopore升级平台GridION X5，实时base calling，通量更大，效率更高）

比较结果

1.基因组组装

与以往WTSI的二代参考基因组比较，组装指标大幅度提升(Contig N50: 33.5Kb→209.2Kb)。

Table 1组装结果比较

2.组装评估

经不同方法校正后的BUSCO值比较，表明经三代Nanopolish自我校正后，MinION reads的组装质量优于WTSI参考基因组。

Table 2 不同方法校正后的BUSCO值比较

3.对串联重复序列的识别

由于Nanopore长读长测序能有更好的overlap关系，有助于识别复杂的重复单元。例如，本研究组装出的线虫基因组中，检测到一个由171bp的重复单元构成的21kb的串联重复序列的存在，但在二代参考基因组中未能识别出来（Fig.1）。

Fig.1一个74kb的MinION read与WTSI参考序列的比对(a)；MinION read鉴定出WTSI参考序列中存在一个复杂串联重复序列（b）

与二代参考序列相比，Nanopore组装能更好地反映N. brasiliensis基因组中重复序列的多样性（Fig.2）。

Fig.2 WTSI二代参考序列中的重复序列分析（a）；
Nanopore组装中的重复序列分析（b）

二代短读长测序技术在富含大量重复片段的基因组测序中存在不足，而三代长读长测序是解决含复杂重复串联序列基因组的一大利器。在本研究中，研究者通过应用单纯的MinION data，辅以改良的Base-calling算法Albacore和升级的Canu v1.5组装手段得到了不逊色于Illumina的线虫基因组。

参考文献

David Eccles, Jodie Chandler, Mali Camberis, etal. De novo assembly of the complex genome of Nippostrongylus brasiliensis using MinION long reads[J]. BMC Biology, 2018, 16(1):6.