SOAPdenovo是一个新颖的适用于组装短reads的方法,能组装出类似人类基因组大小的de novo草图。

该软件特地设计用来组装Illumina GA short reads,新的版本减少了在图创建时的内存消耗,解决了contig组装时的重复区域的问题,增加了scaffold组装时的覆盖度和长度,改进了gap closing,更加适用于大型基因组组装。

(SOAPdenovo是为了组装大型植物和动物基因组而设计的,同样也适用于组装细菌和真菌,组装大型基因组大小如人类时,可能需要150G内存。)

 

1.配置文件

一般大型基因组组装项目都会有多个文库,配置文件包含文库的位置信息 以及 其他信息。

配置文件包含 全局信息 和 多个文库部分信息。

全局信息:max_rd_len:任何比它大的read会被切到这个长度。

文库部分由[LIB]开始,并包含如下信息:

1) avg_ins

文库的平均插入长度,或者是插入长度分布图的峰值。(科普:理论上插入片段长度是成正态分布的,并不是严格控制的)
2) reverse_seq

这个选项有 0 或 1 两个选项,它告诉组装器read序列是否需要被完全反转。Illumima GA 产生两种 paired-end 文库:一是forward-reverse;另一个是 reverse-forward。"reverse_seq"参数应该如下设置:0,forward-reverse(由典型的插入长度少于500 bp的DNA末端片段生成);1,reverse-forward(由环状文库,典型的2 kb以上的文库生成)。

3) asm_flags

决定reads哪一段会被利用,1(仅进行contig组装);2(仅进行scaffold组装);3(contig和scaffold都组装);4(只进行gap closure)。
4) rd_len_cutof

组装器会过滤掉当前文库中到这个长度之间的reads。
5) rank

为整数值,它决定在scaffold组装时reads被利用的顺序。文库中具有同样rank值的会被同时使用(在组装scaffold时)。 
6) pair_num_cutoff

该参数是成对number的 cutoff value,为了得到两条contigs的可靠的连接 或  pre-scaffolds。paired-end reads and mate-pair reads 的最小数量分别是 3 和 5.
7) map_len

这个参数在“map”阶段生效,它是read 和 contig 的最小比对长度,用来建立一个可靠的read定位。

paired-end reads and mate-pair reads 的最小的长度分别是 32 和 35.

组装器接受三种read格式:FASTA, FASTQ and BAM。

Mate-pair关系:fastq中两个文件的同行序列;fasta中的邻行序列,bam文件比较特殊。

配置文件中,单端文件用"f=/path/filename" or "q=/pah/filename" 表示 fasta or fastq 格式。

双端reads被放在两个fasta文件中,分别为"f1=" and "f2="。fastq文件由"q1=" and "q2="表示。

双端reads如果全在一个fasta文件中,则用"p=" 选项;reads在bam文件中则用"b=".选项。

以上参数大多是可选的,如果你不知道怎么用,可以不设置,让软件使用默认参数。

 

2.命令及参数

常用的一站式运行方式:

${bin} all -s config_file -K 63 -R -o graph_prefix 1>ass.log 2>ass.err

分四步运行:

${bin} pregraph -s config_file -K 63 -R -o graph_prefix 1>pregraph.log 2>pregraph.err
OR
${bin} sparse_pregraph -s config_file -K 63 -z 5000000000 -R -o graph_prefix 1>pregraph.log 2>pregraph.err
${bin} contig -g graph_prefix -R 1>contig.log 2>contig.err
${bin} map -s config_file -g graph_prefix 1>map.log 2>map.err
${bin} scaff -g graph_prefix -F 1>scaff.log 2>scaff.err

all (pregraph-contig-map-scaff)的参数

-s <string>    配置文件:config

  -o <string>    输出图:输出图文件名的前缀

  -K <int>       kmer(最小 13, 最大 63/127): kmer size, [23]

  -p <int>       cpu核数 [8]

  -a <int>       初始的内存:避免内存再分配,单位为G [0]

  -d <int>       KmerFreqCutoff: kmers with frequency no larger than KmerFreqCutoff will be deleted, [0]

  -R (optional)  resolve repeats by reads, [NO]

  -D <int>       EdgeCovCutoff: edges with coverage no larger than EdgeCovCutoff will be deleted, [1]

  -M <int>       mergeLevel(min 0, max 3): the strength of merging similar sequences during contiging, [1]

  -m <int>       max k when using multi kmer

  -e <int>       weight to filter arc when linearize two edges(default 0)

  -r (optional)  keep available read(*.read)

  -E (optional)  merge clean bubble before iterate

  -f (optional)  output gap related reads in map step for using SRkgf to fill gap, [NO]

  -k <int>       kmer_R2C(min 13, max 63): kmer size used for mapping read to contig, [K]

  -F (optional)  fill gaps in scaffold, [NO]

  -u (optional)  un-mask contigs with high/low coverage before scaffolding, [mask]

  -w (optional)  keep contigs weakly connected to other contigs in scaffold, [NO]

  -G <int>       gapLenDiff: allowed length difference between estimated and filled gap, [50]

  -L <int>       minContigLen: shortest contig for scaffolding, [K+2]

  -c <float>     minContigCvg: minimum contig coverage (c*avgCvg), contigs shorter than 100bp with coverage smaller than c*avgCvg will be masked before scaffolding unless -u is set, [0.1]

  -C <float>     maxContigCvg: maximum contig coverage (C*avgCvg), contigs with coverage larger than C*avgCvg or contigs shorter than 100bp with coverage larger than 0.8*C*avgCvg will be masked before scaffolding unless -u is set, [2]

  -b <float>     insertSizeUpperBound: (b*avg_ins) will be used as upper bound of insert size for large insert size ( > 1000) when handling pair-end connections between contigs if b is set to larger than 1, [1.5]

  -B <float>     bubbleCoverage: remove contig with lower cvoerage in bubble structure if both contigs coverage are smaller than bubbleCoverage*avgCvg, [0.6]

  -N <int>      基因组大小 [0]

  -V (optional)  组装的可视化信息输出 [NO]

 

 

 

 

 

学到的基本概念:

 

 

 

 

 

参考资料:

SOAPdenovo官方网站

SOAPdenovo软件使用说明

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