元基因組是當(dāng)前微生物組大數(shù)據(jù)最主要的存在形式之一。由于元基因組數(shù)據(jù)的復(fù)雜性、異質(zhì)性以及指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的體量，從中深度且快速發(fā)掘微生物群落結(jié)構(gòu)和功能上的變化規(guī)律，一直是業(yè)界的一個(gè)重要技術(shù)瓶頸。近日，青島能源所單細(xì)胞研究中心發(fā)表了元基因組高性能計(jì)算分析軟件Parallel-META 3，能夠深入、全面、快速地將數(shù)量龐大的未知微生物組進(jìn)行結(jié)構(gòu)與功能解析，從而剖析疾病或生態(tài)災(zāi)害下微生物組的變化規(guī)律（圖1）。
微生物組（又稱“菌群”）在地球生態(tài)圈中無(wú)所不在，而一個(gè)微生物組元基因組的數(shù)據(jù)量可以是一個(gè)人類基因組的成百上千倍。因此，針對(duì)海量元基因組數(shù)據(jù)的深度且快速解析對(duì)于微生物組研究至關(guān)重要。但是，目前國(guó)際上已有的元基因組分析軟件在計(jì)算精度和運(yùn)算速度上已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前微生物組技術(shù)的發(fā)展需求，而且其繁瑣的安裝和操作步驟也給國(guó)內(nèi)外廣大用戶帶來(lái)了困擾。因此，Parallel-META 3應(yīng)運(yùn)而生，其16S rRNA/18S rRNA片段提取、拷貝數(shù)修正、功能基因預(yù)測(cè)、多樣性分析、生物標(biāo)記篩選、共生網(wǎng)絡(luò)分析等先進(jìn)分析技術(shù)使其在準(zhǔn)確性和全面性上具有顯著優(yōu)勢(shì)，而且其全自動(dòng)分析的設(shè)計(jì)理念大大簡(jiǎn)化了用戶的安裝和使用難度。與此同時(shí)，得益于全局并行化計(jì)算技術(shù)，Parallel-META 3在運(yùn)算速度和數(shù)據(jù)吞吐量等性能方面有顯著提高，真正實(shí)現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)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(jìn)化分析，實(shí)現(xiàn)微生物組代謝網(wǎng)絡(luò)的重建和比較，從而支撐微生物組大數(shù)據(jù)搜索引擎MSE（http://mse.single-cell.cn）服務(wù)業(yè)界的努力。
該研究日前發(fā)表于Scientific Reports，并獲得了軟件著作權(quán)(登記號(hào)：2016SR053280)。它是蘇曉泉副研究員帶領(lǐng)的單細(xì)胞中心生物信息團(tuán)隊(duì)完成的，獲得了科技部863、國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金領(lǐng)軍人才前瞻性研究專題等的前期支持。
圖1、Parallel-META 3工作流程
文章鏈接：Jing, et al., Parallel-META 3: Comprehensive taxonomical and functional analysis platform for efficient comparison of microbial communities, Scientific Reports, 7:40371, DOI:10.1038/srep40371, http://www.nature.com/articles/srep40371
軟件下載：http://bioinfo.single-cell.cn/parallel-meta.html
