mummer基因组共线性分析详解

在生物信息中，基因组共线性分析dotplot图几乎全部是用MUMmer或者LAST做的。相比对LAST，MUMmer生成的图似乎更加美观和详细，last-plot会可能会省略一些过长的id，而mummerplot会全部写出来。

MUMmer的安装

1.1 安装MUMmer主程序前，需要先安装gnuplot：

从gnuplot的官网http://www.gnuplot.info/ 链接到其sourceforge: http://mummer.sourceforge.net/下载页。

注意：最新版的gnuplot v5.2.6在后续运行时与MUMmer4可能不太兼容，会报如下错误：

“sample.gp” line 45: warning: this copy of gnuplot has no mouse support

set mouse format “%.0f” ^

“sample.gp” line 45: unexpected or unrecognized token

WARNING: Unable to run ‘/path/to/gnuplot-5.2.6/bin/gnuplot sample.gp’, Inappropriate ioctl for device

这里下载的稳定的老版本gnuplot v4.6.2，读者也可以尝试其它更高一些的老版本，欢迎将测试结果分享到讨论区。

mkdir gnuplot && cd gnuplot

wget https://sourceforge.net/projects/gnuplot/files/gnuplot/4.6.2/gnuplot-4.6.2.tar.gz

tar -zxvf gnuplot-4.6.2.tar.gz

./configure --prefix=$PWD

make

make install

注意：如果有报错，可以尝试升级gcc版本

完成后，需要将生成的bin目录加到环境变量中

export PATH=/path/to/gnuplot/gnuplot-4.6.2/bin:$PATH

1.2 再来安装mummer:

mkdir MUMmer4.00b2 && cd MUMmer4.00b2

#MUMmer4.00b2是其安装目录

从MUMmer GitHub下载最新版mummer-4.6.2beta2,并安装：

wget https://github.com/mummer4/mummer/releases/download/v4.6.2beta2/mummer-4.6.2beta2.tar.gz

tar -zxvf mummer-4.0.0beta2.tar.gz

cd mummer-4.6.2beta2

./configure --prefix=$PWD

make

make install

mummer套件中其它程序还好，如果最难搞的mummerplot安装完成，就明表明安装OK。可以通过以下结果来验证是否安装完整。

MUMmer的运行

建议将MUMmer的路径写到运行时的shell脚本中，当然也可以一次性写到$HOME/.bashrc中

export PATH=/path/to/MUMmer4.00b2/mummer-4.0.0beta2/bin:$PATH

step1: run nucmer for alignment

nucmer --threads 32 --mum -D 5 -p <outpfix> <subject> <query>

outpfix是输出文件前缀

subject和query是想要比较的两个序列文件，fasta格式

step2: filter alignment result

delta-filter -i 85 -l 8000 -o 85 <outpfix>.delta -1 > <outpfix>.best_delta

其中-i指定最小的alignment相似性阈值

-l，注意，这里是字母小写的L，指定最小的alignment长度

-o 和-r,-q相关，可以理解为alignment coverage

-1注意，这里是数字1，指定是否进行一对一的比对，一个位置(subject或query上)只找一个最佳的比对。特别是对大的基因组一定要加这个选项，否则会异常慢

具体的参数可以通过delta-filter -h参看到

step3: generate figure using mummerplot

mummerplot -p .best_delta -t postscript

采用上一步过滤后的结果.best_delta画图，这里生成的是ps格式的图，虽然-t可以指定png图，但是结果显示生成的png图分辨率太低。

step4: convert ps format to png

/usr/bin/ps2pdf .ps .pdf

convert -density 300 .pdf .png

ps2pdf可以将ps格式的文件转pdf

convert是imagemagick包中的一个子程序，可以将pdf转为png图片，而且清晰度高。

mummer还有一些其他用法。MUMmer是TRIG在1999年开发的，是最早的全局比对软件，因为之前序列都比较短，以局部比对软件为主。mummer的出现，让我们能一次比较不同物种两个完整基因组之间的差别。Mummer使用一种后缀树的算法，其比对速度快，资源消耗小。Mummer里面其实包含了很多分析工具。如基因组比对，共线性分析，同源序列搜索，重复序列查找，SNP和Indel检测等。这些工具搭配起来使用，可以完成非常多的工作。

show-snps 用于显示两样本的snp信息
show-aligns 用于显示比对，可以单独列出每个序列的比对情况。
show-coords 用于显示比对坐标，用于后续共线性分析定制化绘图
show-diff显示大的染色体变化倍增重排或者直接使用dnadiff软件一步生成，结果非常详细，还有一个report报告文件
dnadiff可以直接加-d接delta格式的结果（/opt/software/mummer-3.9.4alpha/dnadiff -d <outpfix>.delta），或者更方便直接接两条序列即可，非常方便好用。

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