青島能源所微生物組大數據分析工具開發獲進展

元基因組是當前微生物組大數據最主要的存在形式之一。由於元基因組數據的複雜性、異質性以及指數級增長的體量，從中深度且快速發掘微生物群落結構和功能上的變化規律，一直是業界的一個重要技術瓶頸。近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞研究中心發表了元基因組高性能計算分析軟體Parallel-META 3，能夠深入、全面、快速地將數量龐大的未知微生物組進行結構與功能解析，從而剖析疾病或生態災害下微生物組的變化規律（如圖）。

微生物組（又稱「菌群」）在地球生態圈中無所不在，而一個微生物組元基因組的數據量可以是一個人類基因組的成百上千倍。因此，針對海量元基因組數據的深度且快速解析對於微生物組研究至關重要。但是，目前國際上已有的元基因組分析軟體在計算精度和運算速度上已經無法滿足當前微生物組技術的發展需求，而且其繁瑣的安裝和操作步驟也給國內外廣大用戶帶來了困擾。因此，Parallel-META 3應運而生，其16S rRNA/18S rRNA片段提取、拷貝數修正、功能基因預測、多樣性分析、生物標記篩選、共生網路分析等先進分析技術使其在準確性和全面性上具有顯著優勢，而且其全自動分析的設計理念大大簡化了用戶的安裝和使用難度。與此同時，得益於全局並行化計算技術，Parallel-META 3在運算速度和數據吞吐量等性能方面有顯著提高，真正實現了海量數據分析的「立等可取」。下一步Parallel-META 3將拓展到微生物基因的功能解析與進化分析，實現微生物組代謝網路的重建和比較，從而支撐微生物組大數據搜索引擎MSE（http://mse.single-cell.cn）服務業界的努力。

該研究日前發表於《科學報告》（Scientific Reports），並獲得了軟體著作權(登記號：2016SR053280)。它是由副研究員蘇曉泉帶領的單細胞中心生物信息團隊完成的，獲得了科技部「863」、國家自然科學基金、山東省自然科學基金領軍人才前瞻性研究專題等的前期支持。

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Parallel-META 3工作流程