聊聊“基因组共线性”

所谓的共线性主要是用来描述同一染色体上基因的位置关系，也就是指由同一祖先型分化而来的不同物种间基因的类型以及相对顺序的保守性（即 基因的同源性+基因的排列顺序 ）。共线性片段的大小与物种之间的分化时间有很大关系：分化时间较短的物种间，积累的变异较少，会保留更多从祖先遗传下来的特征；相反的，分化时间较长的物种间由于变异积累而导致共有的特征变少，反而获得较短的共线性片段。此外，基因同源又可以分为直系同源和旁系同源。直系同源基因指存在于祖先基因组中，随后因为物种分化，分别遗传给不同的后代，这些基因在结构和功能上有很高的相似性。旁系同源基因指同一基因组中由于基因复制而产生的的同源基因，这些基因往往变异较大，从而可能出现功能变异。

测序发展初期，人们只能测得部分序列，但这些数据量少，不利于全面分析基因功能。另外，单个物种基因组序列也无法完整的描述该物种的全面信息，而且也无法挖掘真正的进化事件，比如基因丢失、基因获得等。近几年，随着测序技术的快速发展，为大规模的全基因组测序创造了很好的条件。而比较基因组的出现，更是进一步推动了近缘物种或个体的全基因组测序，其中比较基因组中很大的一部分工作就是集中在全基因组比对上。

共线性分析是比较基因组中必不可少的分析策略，因为它允许分析物种间大尺度和小尺度的分子进化事件。大尺度进化事件主要包括对基因组内重排和复制事件的估计，例如，可以使用人与小鼠之间的全基因组比对来识别共线性同源区块，然后确定重排事件，从而解释两个基因组结构差异。小尺度进化事件则是针对基因组水平的碱基替换速率以及插入、缺失事件。从共线性片段中可以识别出的物种间小尺度和大尺度突变事件，这些都可以作为物种树推断数据。此外，结合构建的两个尺度的基因组进化模型，共线性比对还能够完成祖先基因组重建的任务。

由于基因组共线性通常可以预测同源序列，并且同源序列可能具有相似的功能，因此全基因组共线性分析对于功能预测是十分有价值的。可以通过在整个基因组的核苷酸水平上对齐，从而可以帮助预测编码和非编码区域的功能。 例如，如果我们对人类基因组中特定的疾病相关区域感兴趣，我们可能会使用对齐来识别其小鼠同源基因的位置。 通过对小鼠同源片段的了解将使我们能够更好地了解这个基因组区域的进化历史，并可能进行遗传 *** 作实验。

全基因组比对需要消耗的计算机内存很大，而且运行时间较长。另外，由于基因组复制事件广泛存在，尤其是植物基因组，可能无法很好地区分旁系同源基因，容易产生大量的假阳性比对结果。因此，选择合适的基因组比对软件尤其重要。目前比较成熟的基于全基因组共线性比对分析的软件有：MUMmer、progressiveMauve、Mugsy、LAST、Lastz、Cactus。

MUMmer MUMmer是一种非常快速的pairwise基因组比对工具，能够在四个小时内完成人类和黑猩猩的全基因组比对。它是通过使用后缀树数据结构来找到两个基因组之间的所有最大唯一匹配，从而达到了这一速度。MUMmer适用于非常近缘物种之间的基因组比对，尽管速度较快，但其灵敏度比LAST/lastZ要低。

progressiveMauve progressiveMauve是一款以java编写的全基因组比对软件，具有可视化界面，便于之间查看比对结果，比对效果较好适用于细菌基因组的比对。此外，需要注意的是progressiveMauve采用的比对策略是无参比对。

Mugsy Mugsy比对速度快，效率高，而且比对的长度较长，但主要适用于近缘物种之间的比较，对于进化距离较远的物种比对效果不太理想。

LAST LAST的优势在于能够处理较大基因组（如脊椎动物基因组）之间的比较，而且具有很快的比对速度。但是，它目前还无法进行有gap的比对，这也在一定程度上导致它的比对长度较短，数量较多。另外，LAST能够有效的处理含有重复序列的区域，因为它采用的是可变长度的种子序列，大大改善了比对的效率。

Lastz Lastz相比于LAST而言，它能够允许基因组中少量gap的存在，比对长度较长，适用远缘物种之间的全基因组比对（如脊椎动物），其灵敏度稍稍低于LAST，速度也要比LAST慢一些。

Cactus Cactus主程序其实是打包了Lastz，但是它自身又采用了无参比对的策略，可以直接重构祖先的染色体序列。

参考链接： >

MUMmer（Maximal Unique Match mer）软件中使用率最高的命令nucmer能用于对两个基因组assemblies进行比较。现在最新版本的 MUMmer4 相比于 MUMmer3 ，能用于更大的基因组序列比较，运行速度更快。

先安装高版本autoconf、automake和yaggo

再安装MUMmer4

若需要使用MUMmer调用gunplot绘图，则需要安装高版本的gunplot

mummer命令是MUMmer软件的核心程序。其它程序，如nucmer就是perl编写的调用此核心程序进行数据分析的脚本。由于该程序是核心程序，MUMmer软件给出了该命令的详细说明文档。

mummer命令用于计算query assembly和reference assembly中>=20bp的匹配序列（maximal matches），该段maximal matches序列在query和reference基因组序列中完全一致，且延长到最长。

mumer命令的使用：

mummer命令的结果解读：

nucmer命令用于对nucleotide序列进行比对。相比于mummer命令，nucmer命令能将相邻的maximal matches连起来作为cluster，然后对cluster两端进行延伸，形成大的匹配区域；并且计算SNP数量和INDEL间的距离。

nucmer命令是MUMmer软件使用最多的命令，常用于相似性很高的核酸序列比较，特别是通一

个物种间的基因组序列比较，或不同De novo组装软件得到的assemblies之间的比较。

nucmer命令的使用：

nucmer程序输出文件为outdelta。该文件示例内容：

outdelta文件格式解析：

参考：

>

source ： >

关于该软件的计算可选参数以及结果文件的解读，见前三篇分享：

序列比对软件 MUMmer 快速上手（一）

序列比对软件 MUMmer 高级使用（二）

序列比对软件 MUMmer 结果文件解读（三）

本篇来介绍一下获得的 <prefix> delta 如何进一步处理分析；

delta-filter 用于 *** 作 <prefix>delta 文件并根据各种选择所需要的 alignments；

常用命令：

可选的参数有（部分展示）：

其中，-g 选项可以确定最长的相互一致的匹配集，而 -r 和 -q 选项只要求匹配分别与 ref 或 qry 一致的数据集；不同的是，-g 不允许倒位和异位，而 -r 和 -q 允许；

选项 -u 可以保留那些以唯一顺序锚定的对齐；

输出文件的格式与输入文件相同，详见： 序列比对软件 MUMmer 结果文件解读（三）

可以展示命令行上两个特定序列的 pair-wise alignment，便于识别错误的确切位置以及寻找两个序列之间的 SNPs；

常用命令：

<ldR> 为期望 ref 序列的 FastA header，<IdQ> 为期望 qry 序列的 FastA header，将显示这两个序列之间的所有对齐，输出将被输出至 stdout。

可选的参数有：

其中，-x 选项只适用于氨基酸对齐，只影响错误标记，不影响对齐；

解析 NUCmer 的 delta alignment output 文件，并展示每个对齐的位置、一致性百分比等信息，是分析 delta file 最常用的工具之一；

常用命令：

可选参数有：

在没有使用 -H 或 -B 选项时，输出会给每一列添加一个 header tag，如下所示：

当使用 -B 选项时，结果会由 12 个 Tab 分隔的列组成，详细如下：

结果将输出到 stdout；

其中，一些描述的列不会出现在核苷酸比对结果中，如相似度百分比；

顾名思义，该程序可以报道输出文件中的多态性位点信息，其编目了 delta file 中的 SNPs 和插入/缺失信息，每行一个多态性位点信息；

常用命令：

结果将被输出到 stdout。

可选参数如下：

show-tiling attempts to construct a tiling path out of the query contigs as mapped to the reference sequences Given the delta alignment information of a few long reference sequences and many small query contigs, show-tiling will determine the best mapped location of each query contig 

略，详见  manual of MUMmer 。

为量化两个基因组的宏观差异，该程序将比对的 breakpoints 进行分类，以一个标准的，未过滤的 delta file 作为输入文件，确定两个序列集之间的最佳 mapping，并报告该 mapping 中的 breaks；

常用命令：

输出为 stdout，每一行输出一个 breakpoint，每行前 5 列分别表示seq ID, feature type, feature start, feature end, and feature length；

可选参数有：

该脚本是对 nucmer 的包装，使用默认参数进行比对，并运行许多 nucmer 的助手脚本来处理输出，并报告比对的统计数据，SNPs，breakpoints 等；它的目的是评价两个高度相似序列集的序列和结构相似性。

常用命令：

可选参数有：

输出文件有多个，包括：

其中，report file 对于比较两个相似基因组的差异十分有用。

从 show-coords 或 mgaps 处获得输入文件并将其转为 FIG, PDF or PS image file；

mapview 对于将多个 query mapping 到一个 ref 上时很有用；

详见  manual of MUMmer 。

从 mummer, nucmer, promer or show-tiling 处获得输入，并将其转换为适合使用 gnuplot 绘图的格式；

暂略，后有时间再补充；

就是，如果觉得有用的话，登录一下账号点个赞支持一下！

第一页：悍马品牌介绍 虽然悍马品牌只有几十年的历史，但悍马作为一款专业的越野车，凭借其军用车型的血统得到了全世界的认可，几乎可以满足越野下任何脱困和耐久的情况。这也让悍马不仅仅是一个汽车品牌，更是人们心目中的一种文化。悍马的意思是硬汉，穿越，不可抗拒。然而，随着汽车市场与能源之间的矛盾，悍马在仅仅三代车型之后就已经全面停产。在这里，作为国内最后一款原版悍马的测试媒体，将为您带来绝版的 悍马H3 T测试。

MUMMER品牌历史介绍

1940年7月11日，美国陆军向135家企业发出了开发轻型侦察机的招标。条件艰苦，时间紧迫。三家公司公布了标书，其中一家是威利斯-越野车公司，该公司生产了最早的吉普车“威力士玛”。后来军方整合了三家公司的产品优势，以WillysMA为基础，再次委托威利斯-越野车公司进行标准化设计。这种标准化的车辆是WillysMB。到第二次世界大战结束时，威利斯已经生产了360，000辆WillysMB吉普车。

1953年，商人凯泽收购威利斯-越野车公司，更名为凯泽-吉普公司。

1970年，美国汽车公司收购凯泽吉普公司，更名为吉普公司。公司由两个独立的部门组成，即商务汽车部和政府汽车部。

1971年，政府事务和汽车部成为美国汽车公司的子公司——美国通用汽车公司。

1980年，AMG承担了美军另一项军车设计任务，设计了Hmmwv越野军车。

1983年，美国LTV公司从美国汽车公司手中收购了AMG汽车公司。

1992年，AMG转到仁科集团。同年，借助在海湾战争中的出色表现，第一辆民用悍马，即悍马SUV，立刻获得了众多青睐。因其出色的行驶性能，被业内外人士誉为“越野车之王”。

2021年，通用汽车从AM General获得了悍马的商标权和生产权。

2021年6月3日，通用汽车宣布将悍马品牌出售给中国四川民营企业腾中重工的计划。

2010年2月25日，收购计划终止，通用汽车发布声明称“因腾中不能如期完成对悍马品牌的收购，公司将正式启动有序关闭悍马业务的程序。”

●关于HMMWV

很多朋友都知道，悍马H1是美国军用车型HMMWV的民用版。那么什么是HMMWV？

20世纪70年代末，美国陆军根据越南战争的经验，开始研制新一代轻型多用途军车。使用悍马时，军方要求的军车应满足高机动性、多用途、轮式车辆的要求，简称HMMWV，以取代各种吉普车和各种四轮驱动皮卡。目的是使统一的轻型军用车辆实现更简单的模块化维修和维护，提高机动性。

美国陆军已经制造了19辆XR311测试车。XR311在沙漠和草原都有不错的表现，但最终因为成本太高，加上车尾因为发动机的原因无法载货，不符合军用多用途的要求，进一步发展也就停止了。与此同时，超级跑车制造商 兰博基尼 也瞄准了军车市场。1977年，美国军方试制并测试了几款高性能吉普车，命名为“猎豹”。但是由于它的发动机在车后，汽车的使用受到限制，无法替代皮卡。

80年代初，AM通用工程部制造了12 HMMWV。汽车的发动机位置从后部改为中部，位于两轴之间，但在驾驶室的前面。这种设计解决了前发动机导致车重不均，后发动机无法载货的窘境。同时，因为这样的设计，车宽增加到了近22米，发动机大部分占据了驾驶员和前排座椅乘客的中间，自动变速箱正好放在后排两个座椅的中间。HMMWV还采用了全时四驱系统和V8 62升柴油发动机，可以节省燃油，以110 km/h的最快速度发出150马力，这12辆HMMWV配备了不同的车身，满足美军的多用途需求。在内华达沙漠进行了32万公里的综合测试后，其出色的表现给美军留下了深刻的印象。1983年，美国军方与它签订了订购测试车的合同。经过五个月的详细评估，AM总公司赢得了一份合同，最初生产55，000 HMMWV。同年，美国LTV公司从美国汽车公司收购了AM通用汽车公司。截至目前，HMMWV系列车辆已生产14万余辆，美军装备10万辆，出口30多个国家和地区。

1991年海湾战争中，悍马承担了人员物资运输、反坦克、通信中继、火炮牵引等多项任务。战后，美国五角大楼发表的题为《波斯湾战争的胜利》的最终报告称:“HMMWV已经满足了所有要求，或者说超过了人们的要求表现出出色的越野 *** 控性。其可用性超过陆军标准，达到90%。高有效载荷能力也是美军的绝对保障。”

第二页：悍马H1/H2介绍

由于悍马第三代车型的主四驱结构基本相同，我们只对悍马H3T的四驱性能进行了实际测试。有关详细信息，请参考第3页的测试，其中给出了H1和H2的一般解释。

1991年2月，海湾战争结束后，AMG General生产的军用越野车“HMMWV”因其在战场上的出色表现而广受美国人民喜爱，这也让其制造商开始考虑引入民用车型的可行性。1992年，民用版HMMWV正式命名为HUMMER，并开始销售。

悍马H1给人印象最深刻的是它的坚固性，因为它是为战场需要而设计的。全钢独立大梁的强度甚至超过了奔驰G型，前后双A臂悬架极厚，d簧直径甚至与5吨级卡车相近，是同代其他欧、日越野车无法比拟的。同时，超过22m的车宽简直令人咋舌。

动力系统方面，悍马H1配备了一台65升V8涡轮增压柴油发动机。这种看似超大型的规模实际上只能爆发出170马力的最大功率，按照现在的标准——401牛米，最大扭矩并不高，与之匹配的是4速自动变速箱。这样的性能，3吨多的车重，谁也不能指望它的性能。据说这款车0-100 km/h的加速时间在20秒左右，最高时速134 km/h，如果只说道路性能的话，远不如普通民用小型车。H1是基于军用版本的改装，所以公路性能完全被忽略也是可以理解的。

H1悍马配备了名为TorqTrac 4技术的四轮驱动系统。核心部件是Toson差速器和双速可锁分动箱。它可以通过对打滑的车轮施加制动来自动降低打滑轮胎的转速，差速器自动重新分配四个车轮的驱动力。同时，还可以选择“越野冒险套餐”。该装置包括多种越野设备，如前后伊顿锁止差速器。当驾驶H1爬岩石、陡坡、深沟时，你可以按下一个按钮，前后差速器会立即锁定，帮助驾驶员越过障碍物。

由于其离地间隙高、接近角和离去角大、车身宽、重心低，几乎可以应用于各种特殊道路，可以行驶很多跑车无法行驶的道路。因此，悍马H1获得了“越野之王”的赞誉。

2021年1月，HUMMER加入HUMMER H1阿尔法，以提高发动机性能。2021年，由于批评悍马H1一代产品太旧，汽油消耗量过高，销量大幅下降，悍马H1在年底停产。

● 悍马H2 （ 查成交价 | 车型详解 ）

2021年，通用汽车从AM General手中收购了悍马的商标权和生产权。2021年，通用汽车推出了悍马H2。与此同时，最初由仁科集团推出的悍马更名为H1悍马。H2是由通用汽车公司设计，并委托美国通用汽车公司制造和销售的。与上一代悍马H1的设计仍停留在军事化的庞大车身造型和简单舒适的装备不同，悍马H2的设计一开始是针对一般道路使用，改进超大车身造型，增加舒适配件，更贴近一般用户的需求。2021年推出了皮卡悍马H2 SUT和越野悍马H2两种SUV，使得产品阵容趋于完整。

H2是在 雪佛兰Suburban 的平台上开发的，所以可能无法像H1那样轻松应对所有路况，但对于大多数驾驶员来说，它的装备水平更先进，舒适性更高。H2因其对原版悍马风格的完美改编和粗糙的车身造型而受到称赞。然而，自从H2成为“平民”SUV后，它从未展示过其军车的精髓——尽管这是这款车对许多买家的独特吸引力的一部分。

H2的四轮驱动模式是集成的双速电控全时四轮驱动系统。必要时，该系统可使减速比达到264: 1。有了这个减速比，我们可以有效地爬过相对较大的障碍物。通过控制减速比，H2变速箱一档拖动能力达到295吨。H2的前后扭矩分配是40/60。前差速器锁止时，可实现50/50扭矩分配。变速箱的电子控制系统可以提供五种模式，包括锁定后轮轴差速器，这是越野汽车在恶劣地形下最常用的模式。

虽然性能远低于H1的军事特点，但H2还是能满足大多数人的越野性能要求。这些人更年轻，更主流，这也使得H2的销售情况与H1时代相比大大增加。从市场的角度来看，H2比它的前辈更成功。

第三页：悍马H3/H3T四驱介绍

●悍马H3/H3T

虽然H2的价格比H1低，但毕竟是一辆很贵的车。通用汽车开始考虑为渴望这个品牌但不愿意为H2付出高价的消费者开发一款更实惠的车型。经过大量思考和研究，通用汽车发布了H3，这是一款较小但与H2几乎相同的变体汽车。它保留了悍马品牌的魅力和出色的越野能力，更小的尺寸和更省油的布局让它更适合市场需求。这款H3基于通用峡谷/科罗拉多皮卡平台，具有完整的越野能力，与更大的H2惊人地一致。只有把这两辆车放在一起仔细看，才能发现它们的区别。可以说，H3的销售进一步降低了悍马的进入门槛。

「悍马H3T」

在H3时代，汽车行业的环保节能趋势对悍马产生了很大的影响。H3的规格开始明显缩水。发动机动力从35升直列5缸汽油发动机起步，最大功率220马力，最大扭矩311牛米。它配备了四速自动变速器。随后推出了37升直列5缸版本，最大功率略微提升至245马力，最大扭矩为328牛米。此外，还有一款特殊车型配备了53升V8发动机，最大功率305马力，最大扭矩434牛米，但传动系统仍然是4速自动变速箱。

按照市场上主流车型的标准来看，悍马H3在公路性能上的表现可以说是比较一般的。对于这台37升的发动机来说，正常启动并不难，不知不觉中已经达到了相当大的速度。四速变速箱的换挡回正也控制的很好，换挡速度不是很快但是很平稳。然而庞大的车身还是让它中段的加速显得有些困难。但是由于司机的心理暗示，你会觉得这么大的家伙这么表演不容易，所以开起来不会觉得慢，我们也不能用主流城市SUV的标准来要求。

悍马H3的底盘会过滤掉大部分的路况信息，让人感觉路离脚挺远的。即使在路上快速通过减速带，也只会听到两声“咚”的声音。此外，作用在你身体上的振动非常轻微。高车身让过弯更加明显，拼命驾驶的信心非常有限。方向盘的设置偏置，无论角度如何，转向力基本一致，完全屏蔽了路感，悬挂在未铺砌路面上的尖锐颠簸也不会反馈到方向盘上，让驾驶者非常容易掌握。

在十字轴项目中，我们首先使用4H模式，其中中央差速器锁定，前后轴刚性连接。当前轴的一个轮子和装有普通开式差速器的后轮轴的一个轮子开始打滑时，悍马的电子助力并没有立即介入，而是让失去抓地力的两个轮子疯狂转动。这时，车辆完全失去了扭矩。作为一辆悍马，这种状态确实显得有些尴尬。

然后我们在4L模式下再试一次。虽然车轮还是打滑到一定程度，电子助力还是犹豫了，但很明显是后来才开始工作，对打滑的车轮施加制动力，车辆短暂打滑后成功脱困。看来悍马的电子辅助在不同的四驱模式下还是有一些区别的。要想应对困难的路况，就要选择低速四轮驱动模式，这样不仅可以提供更大的扭矩，还能在电子限滑系统中发挥更大的作用。

抛开四驱系统，再看底盘结构，悍马的越野潜力非常强大。它的四个轮子布置在车身的四个角落，从而获得超大的接近角和离去角。长长的悬挂行程让我们花了很大力气布置十字轴项目。

悍马越野性能视频-

更多精彩视频，均在车载家庭视频频道。

早期的悍马H1采用了军用悍马的四轮独立悬挂系统，H2的上后桥改为专业越野车常用的整体桥结构。在悍马H3，以前的螺旋d簧被板簧取代，以获得更强的承载能力。

我们测试的悍马H3也是悍马家族的环保主义者。37L虽然和小排量没什么关系，但对于h 3本身和悍马品牌的特点来说，确实是小辈。在四轮驱动系统和底盘结构方面，中央带有锁止功能的中央差速器将动力分配给前后轴，车轮依靠电子设备来限制打滑。悍马H3的超长悬架基本可以从容面对复杂路况，后整体桥悬架的抗冲击能力更强。简而言之，越野悬挂是它应该做的，其他方面取决于个人喜好。

外观狂野，性能强悍，不得不承认，每一辆悍马都是越野“神车”。前段时间，被人们热议的收购案无疾而终，悍马品牌与中国四川腾冲重工的联姻宣告失败。从这一事件也可以看出，通用似乎不再打算将悍马品牌发扬光大。毕竟在提倡节能环保的今天，悍马的厚重形象确实不符合今天的潮流。悍马的未来是怎样的？我们将拭目以待。

感谢车辆:

天津武曌汽车贸易有限公司

天津市西青区秀川路10号秀川国际8楼

022-84905138 @2019

以上就是关于聊聊“基因组共线性”全部的内容，包括:聊聊“基因组共线性”、序列比对软件 MUMmer 结果文件解读（三）、nucmer全基因组序列比对等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！