BUSCO：基因组组装质量和完整性评估

在完成基因组的组装与注释后, 随后需对基因组及其注释的质量进行评估, 以确保后续分析的基础具有可靠性. 昨天我们介绍了注释工具Augustus（文章: [Augustus: Precise Prediction and Annotation of真核生物基因]）, 今天为大家介绍一款用于评估基因组完整性及转录组构建完整性的软件-BUSCO.

BUSCO简介

该软件全称为Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs（BUSCO），专门用于评估基因组或转录组组装质量的工具。它基于OrthoDB数据库中的保守单拷贝同源基因基准，并通过比较这些基因在目标基因组或转录组中的存在情况来评价组装效果。类似于一位“基因侦探师”，它帮助识别可能丢失或错误的基因片段并辅助进行准确的组装评估。

工作原理

1. 1. 保守序列（核心基因）

• • 它具有一套特殊的稳定序列，并被称为关键基因。这些关键基因几乎都是单拷贝同源基因，在分析大量进化多样性的物种时被识别出来。其显著特征包括：一是它们表现出极强的稳定性特征；二是它们能够在各种不同的物种中被几乎一致地发现。

• • 普遍性 ：在超过90%的物种中普遍存在直系同源基因。例如说明这些功能模块通常由单一拷贝的关键基因实现。

• • 低重复比例：大多数物种（超过90%）都只拥有单拷贝基因。就像每个物种都拥有独立且不可随意复制的独特基因组，在此结构下确保了生物体稳定性和可靠性为前提的关键功能得以实现。

2. 评估方式

• • BUSCO的主要依据是通过系统性地寻找进化保守的单拷贝直系同源基因（单拷贝基因）来进行数据质量评估。这些被分析后的序列与数据库中的保守序列进行对比分析后发现，在比对结果较为理想的情况下表明了较高的基因组组装质量；而当比对效果不佳时，则提示可能存在组装过程中的问题需要进一步检查。

功能特点

1. 1. 准确性高

• • BUSCO基于保守性单拷贝同源基因。这些基因在进化过程中展现出较高的稳定性并拥有低变异率。其评估结果具有极高的准确性。

2. 评估全面

• • BUSCO不仅能够检测基因组数据的一致性与完整性，并行地也能测定转录组的完整信息；同时，在蛋白质水平上的分析同样能够实现；从而帮助您获得更加全面的分析结果。

  1. 3. 快速高效

• • BUSCO不仅能够从基因组层面进行完整性分析,还能从转录组层面展开研究,并且在蛋白水平上继续深入,帮助你获得更加全面的数据解析。

结合其他工具提高分析的效率和准确性

1. 1. 基因组组装评估

• • 采用BUSCO方法用于评估基因组组装的完整性与准确性。基于比对保守的单拷贝同源基因数据库的结果来分析和判断基因组组装的质量与效果。

• • B与QUAST等工具相结合开展系统性评估工作。QUAST系统能够生成详尽的基因组构建质量分析报告，并涵盖关键指标如N50值和总核苷酸含量等数据项，在此基础上辅助完成基因组构建的质量控制流程

2. 注释评估

基于BUSCO的方法用于考察基因注释的完整性；该方法能够识别基因组中存在的预期数量的一对同源基因；通过识别这些特征来验证注释的有效性

• • 配合其他注释评估工具等（如GFFcompare和bedtools），深入验证注释的准确性与完整性。

3. 进化分析

• • 基于 BUSCO 生成的 BUSCOs 数据集进行进化学术分析。通过对不同物种 BUSCOs 的对比研究, 可以为理解物种间的进化历史提供重要依据。

• • 研究不同物种之间的 BUSCOs 差异特征, 有助于解析其间的进化联系。

• • 采用IQ-Tree和RAxML等系统发育分析工具，并建立相应的系统发育树模型以深入解析物种之间的进化联系。

4. 数据库质量控制

• • B通过BUSCO评估基因组数据库的质量。BUSCO能够识别数据库中的缺失或重复基因，并有助于提升数据库的准确性。

通过结合其他数据库质量控制工具如BLAST或HMMER等软件包进行比较分析, 进一步确认所研究数据库的质量特征

5. 多物种比较

• • 使用BUSCO的多物种比较功能，评估不同物种基因组的相似性和差异性。

• • 综合运用多种多样的多物种比较工具（如MUMmer和BLAST），深入探讨物种间的基因组差异。

总结

无论你是生物信息学的新手或资深用户,BUSCO都是评估基因组完整性的重要工具.但这一软件依赖的组件较多,因此希望减少安装负担的同学可以选择使用Galaxy生信云平台（usegalaxy.cn）,在那里即可快速轻松地运行BUSCO而无需进行复杂的安装操作.

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