第二代测序信息处理

第二代测序信息处理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:科学出版社
作者:布朗 (Stuart M.Brown)
出品人:
页数:183
译者:吴佳妍
出版时间:2014-6-1
价格:CNY 80.00
装帧:平装
isbn号码:9787030406736
丛书系列:
图书标签:
  • 生物信息
  • 生物
  • 测序技术
  • 专业书
  • 生物信息学
  • 工作
  • 2014
  • 生物信息学
  • 基因组学
  • 第二代测序
  • NGS
  • 数据分析
  • 生物统计学
  • Python
  • R语言
  • 序列分析
  • 基因表达
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具体描述

好的,这是一份关于一本名为《基因组装配与变异检测:下一代测序数据的深度挖掘》的图书简介,内容将侧重于基因组学研究的前沿技术和计算方法,完全不涉及“第二代测序信息处理”的主题,并力求语言自然、信息详实。 --- 基因组装配与变异检测:下一代测序数据的深度挖掘 图书简介 在生命科学研究的浪潮中,获取高精度、全覆盖的基因组序列是理解生命奥秘的基石。本书《基因组装配与变异检测:下一代测序数据的深度挖掘》并非聚焦于早期的测序技术原理,而是将视角投向了高通量测序(High-Throughput Sequencing, HTS)数据产生之后,如何将其转化为具有生物学意义的、高质量的基因组信息集。本书是一本面向生物信息学研究人员、计算生物学家、分子遗传学家以及高阶生物技术专业学生的专业参考书,旨在提供一套系统、深入且实用的从原始数据到最终生物学解释的完整工作流程。 本书的核心竞争力在于其对基因组从头组装(De Novo Assembly)和复杂变异识别(Complex Variant Calling)这两个核心难题的全面覆盖与前沿技术整合。随着测序技术向更长读长(如PacBio HiFi、Oxford Nanopore)和更高深度发展,传统依赖短读数据的组装和分析范式已然过时。本书紧密结合这些新兴技术带来的数据特性,构建了新一代的分析框架。 --- 第一部分:高精度组装策略与质量控制 高质量的基因组草图是所有后续分析的基础。本部分深入探讨了当前主流的组装算法,并侧重于如何利用混合组装策略(Hybrid Assembly)达到接近完美的基因组重建。 第1章:长读长测序数据质量评估与预处理 本章详述了纳米孔和PacBio SMRT测序数据的特有错误模型(如小幅度indel和碱基修饰信号的获取)。重点介绍了先进的纠错(Error Correction)算法,包括基于图论的方法和基于深度学习的碱基准确度提升技术。读者将学习如何根据物种复杂度和测序深度选择最优的预处理流程,确保输入组装器的序列具有足够的可靠性。 第2章:组装图的构建与优化 传统的De Bruijn图在处理重复序列区域时表现不佳。本章详细解析了图谱优化技术,包括如何有效识别和移除假连接(false joins)和未解决的环(unresolved bubbles)。我们不仅讨论了短读长辅助组装(short-read scaffolding)的原理,更侧重于长读长数据在解开高度重复的中心着丝粒或转座子区域的作用。内容涵盖了基于有向无序图(Directed Acyclic Graph, DAG)的简化方法和超路径(superpath)构建的原理。 第3章:从草图到染色体级别组装:Scaffolding与Gap Closing 组装的终极目标是获得完整的染色体结构。本章深入探讨了Scaffolding(骨架构建)技术,特别是如何利用多物种的共线性信息(Synteny Maps)和高密度遗传图谱数据来指导片段的排序和定向。对于组装过程中留下的缝隙(Gaps),本书提供了最前沿的Gap Closing方法,包括利用Paired-End Mapping(PEM)信息和三代测序的Gap Filler工具的深度应用,目标是消除所有N区域,实现真正的“无N”基因组。 第4章:基因组组装的客观质量评估 构建好的基因组需要严格的验证。本章超越了传统的N50统计量,系统介绍了事后验证指标,例如:BUSCO(Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs)的最新版本应用,基因组的连续性评分系统,以及如何利用Hi-C数据进行三维结构验证,确保组装结果不仅在序列上连续,在染色体拓扑结构上也与生物现实相符。 --- 第二部分:复杂变异的识别、注释与解读 高质量的基因组序列为精确地识别和解读遗传变异提供了平台。本部分专注于如何处理测序深度、覆盖度不均和长距离依赖关系带来的挑战,以识别SNV、Indel、结构变异(SV)乃至复杂的体细胞突变。 第5章:序列比对的精度提升与系统误差校正 变异检测的首要步骤是准确比对。本章详细阐述了基于图谱的(Graph-based)比对算法,这些算法能够同时处理参考基因组的已知多态性,避免因简单线性参考而产生的比对偏倚。此外,本章还涵盖了系统误差校正技术,例如如何校正GC含量偏倚和测序批次效应,确保变异信号的真实性。 第6章:结构变异(SV)检测的几何学视角 结构变异(如拷贝数变异CNV、缺失、插入、倒位和易位)是导致遗传疾病和物种适应性的主要驱动力。本章系统对比了基于配对末端(Paired-End)、读长深度(Depth of Coverage)、读段方向(Strand)以及从头组装(De Novo Assembly)的SV检测策略。特别地,我们深入探讨了如何利用长读长数据识别大片段SV,并使用SV Calling Graph来解决重叠SV的歧义性。 第7章:体细胞变异与低频变异的深入挖掘 在癌症基因组学和单细胞分析中,识别低频、克隆性异质性(Clonal Heterogeneity)的变异至关重要。本章集中介绍用于极低频变异检测(Ultra-low Frequency Variant Calling)的统计模型,包括贝叶斯框架在区分测序错误和真实突变中的应用。内容涵盖了针对来自血浆游离DNA(cfDNA)的微量信息进行误差过滤和信号增强的专用流程。 第8章:变异的综合注释与生物学功能预测 识别出候选变异后,必须将其转化为有意义的生物学信息。本章提供了全面的多层级注释体系。这不仅包括传统的基因组区域、外显子位置注释,更强调了非编码区功能预测,例如利用ChIP-seq、ATAC-seq数据对增强子和启动子的变异影响进行整合分析。此外,本书详细介绍了如何使用机器学习模型对变异进行致病性评分(Pathogenicity Scoring),帮助研究人员聚焦最具潜力的候选基因。 --- 结语 《基因组装配与变异检测:下一代测序数据的深度挖掘》是一部面向未来的工具书,它避免了对基础测序技术的重复描述,而是专注于后采集时代——即数据生成之后——如何通过先进的计算手段,最大限度地从海量、复杂的测序数据中提炼出可靠、可信赖的基因组学知识。本书所倡导的分析理念和技术整合,将是推动精准医学、进化生物学和农业生物技术向前发展的关键驱动力。

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表观遗传学研究正变得越来越热门,而DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传信息的获取,往往依赖于复杂的测序技术,例如全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)和ChIP-seq。《第二代测序信息处理》这本书,我非常关注其在表观遗传学信息处理方面的论述。我知道,WGBS数据需要经过特殊的比对算法来区分甲基化和非甲基化的胞嘧啶,并且需要精细的统计模型来推断甲基化水平。对于ChIP-seq数据,则需要高效的峰识别(peak calling)算法来定位蛋白结合区域,并进一步进行富集分析。我希望书中能够详细介绍这些技术的原理和常用的分析流程,特别是如何处理ChIP-seq数据中可能出现的背景信号和非特异性结合,以及如何进行不同处理组之间的比较分析。此外,如果书中能涵盖一些关于DNA去甲基化(如AID-seq)或RNA甲基化(如R amis-seq)等新兴表观遗传学测序技术的处理方法,那将是锦上添花。

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我对《第二代测序信息处理》这本书的装帧和排版印象深刻,采用了高质量的纸张印刷,字迹清晰,图表生动,阅读体验非常舒适,这在如今电子书盛行的时代,实属难得。更重要的是,书中对核心算法的介绍,让我看到了作者在技术深度上的追求。例如,在基因组组装部分,书中不仅仅停留在介绍现有的组装软件,更是深入剖析了De Bruijn图组装、Overlap-Layout-Consensus(OLC)组装等不同算法的原理,并详细比较了它们在处理不同类型数据(如短读长、长读长、结构变异密集区域)时的优劣势。这种深入的原理讲解,对于我这样希望不仅会用工具,更能理解其背后机制的研究者来说,是极其宝贵的。我深知,仅仅依靠“黑箱”式的软件操作,很难应对日新月异的测序技术和复杂多变的生物学问题。理解算法的局限性,才能在选择和优化组装策略时做出更明智的决策。书中关于组装评估(如N50、L50、BUSCO等指标)的讨论,也极具参考价值,帮助我们客观地衡量组装结果的质量,并指导后续的优化方向。

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一直以来,变异检测都是基因组学研究的重中之重,无论是疾病相关的单核苷酸多态性(SNP)还是复杂的结构变异(SV),都承载着丰富的生物学信息。《第二代测序信息处理》在变异检测这一块的内容,我更是翘首以盼。我知道,精确的变异检测是后续功能富集分析、关联研究、甚至临床诊断的基础。书中关于SNP/Indel检测(如GATK、FreeBayes等工具的工作原理和参数优化)的讲解,我希望能够深入到算法层面,理解其如何处理测序错误、基因型不确定性等挑战。更重要的是,对于结构变异(SV)的检测,这是一个技术难点,由于其复杂的类型(如插入、缺失、重复、倒位、易位)和长距离依赖性,往往需要特殊的策略。我希望书中能够详细介绍不同SV检测工具的原理,例如基于比对信息的(read-pair, split-read)方法,以及基于从头组装(de novo assembly)或图(graph-based)的方法,并提供实操建议,帮助我们选择最适合特定研究需求的工具,并有效解读检测结果,避免假阳性和假阴性。

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随着测序技术的进步,越来越多的非模式生物的基因组被测序,这为我们研究不同物种的生物学特性提供了丰富的资源。《第二代测序信息处理》这本书,我对其在处理非模式生物基因组数据方面的论述格外感兴趣。我知道,对于非模式生物,我们往往缺乏高质量的参考基因组,也缺乏成熟的基因注释信息。这就使得直接使用现有的分析工具变得困难。我希望书中能够详细介绍在没有参考基因组的情况下进行基因组组装和基因功能注释的方法,例如如何利用De Novo组装技术构建新的基因组,以及如何利用同源比对(homology-based)或从头预测(ab initio prediction)的方法来注释基因。此外,我也期待书中能够提供一些关于如何利用有限的实验数据(如转录组数据)来辅助非模式生物基因组分析的策略,以及如何评估和优化非模式生物基因组分析流程的质量。这些内容将大大降低我们在研究非模式生物时的技术门槛,并加速相关领域的科学发现。

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作为一名肿瘤生物学家,我深知基因组变异与肿瘤发生发展之间的紧密联系。因此,《第二代测序信息处理》这本书中关于体细胞变异检测和分析的章节,对我来说具有极其重要的参考价值。我知道,在肿瘤基因组学中,我们不仅要关注点突变和插入缺失,更要重视拷贝数变异(CNV)和基因融合等更复杂的变异事件,这些变异往往是驱动肿瘤生长的关键。我期待书中能够详细介绍用于检测CNV的算法,例如基于覆盖度(coverage-based)的方法,以及一些能够同时检测多种类型体细胞变异的综合性工具。更重要的是,我希望书中能够深入探讨如何利用这些检测到的变异信息来推断肿瘤的进化过程,例如如何识别克隆群,如何追踪克隆的演变,以及如何评估不同变异对肿瘤表型的影响。书中关于肿瘤突变负荷(TMB)和免疫治疗响应预测等方面的分析方法,如果能有所提及,将对我当前的癌症免疫治疗研究提供极大的帮助。

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近年来,随着长读长测序技术(如PacBio SMRT和Oxford Nanopore)的不断发展,我们有机会构建更加完整和高质量的基因组。然而,长读长数据在处理上与短读长数据存在显著差异,并且其特有的错误模式也给后续分析带来了挑战。《第二代测序信息处理》这本书,我非常关注其在长读长测序数据处理方面的论述。我了解到,长读长测序数据在基因组组装方面具有独特的优势,能够有效解决短读长测序难以跨越的重复区域。我希望书中能够详细介绍几种主流的长读长基因组组装算法(如Canu, Flye, Shasta等)的原理和应用场景,并提供关于如何评估组装质量的指导。此外,对于长读长数据中的错误校正,以及如何在长读长数据中进行高质量的变异检测(特别是结构变异),我也充满了好奇。书中关于长读长测序在全长转录本测序(Iso-seq)以及长链DNA甲基化检测(如Epigenetic modifications from long reads)等方面的应用,如果能有详细的介绍,将对我未来的研究方向具有重要的指导意义。

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这部《第二代测序信息处理》的诞生,无疑是海内外科研工作者期盼已久的一件盛事。自从高通量测序技术(NGS)横空出世以来,我们如同置身于一个数据洪流之中,海量的基因组、转录组、表观基因组等信息扑面而来,既充满了令人兴奋的机遇,也带来了前所未有的挑战。传统的生物信息学工具和方法,在面对如此庞大的数据量和日益复杂的分析需求时,显得力不从心。如何高效、准确地从这些测序数据中挖掘出有价值的生物学信息,如何构建 robust 的分析流程,如何解读和验证结果,一直是困扰着无数科研人员的难题。这本书的出现,恰恰填补了这一重要的空白。我对于书中关于数据预处理的章节充满了期待。众所周知,原始测序数据,无论是FASTQ还是BAM格式,都可能包含大量的噪声,例如低质量碱基、接头序列、PCR扩增偏差等。这些不完美的数据,如果未经妥善处理便直接用于下游分析,其结果的可靠性将大打折扣。因此,书中对数据清洗、质量控制、去接头、过滤低质量reads等关键步骤的详细阐述,无疑是为我们打下坚实基础的第一步。我尤其关注书中对不同测序平台(如Illumina NovaSeq, PacBio HiFi, Oxford Nanopore等)数据特性差异的讲解,以及针对这些差异所提出的优化处理策略,相信这将极大提升我们在实际操作中的效率和准确性。

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在单细胞测序领域,数据处理的复杂性更是达到了一个新的高度。每条细胞的测序信息都需要被独立提取和分析,这对计算资源和算法的要求都非常高。《第二代测序信息处理》这本书,我在得知有此书后,便第一时间关注了其在单细胞数据处理部分的论述。我了解到,单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据的独特之处在于其稀疏性和高维度,即大量的零表达基因和有限的细胞数量。书中关于数据去批次效应(batch effect correction)、细胞亚群划分(clustering)、细胞类型鉴定(cell type identification)以及轨迹推断(trajectory inference)等核心步骤的讲解,对我来说至关重要。我尤其希望书中能详细介绍一些最新的、在单细胞数据分析领域表现出色的算法,例如基于UMAP或t-SNE的降维可视化技术,以及一些用于解析细胞命运决定路径的算法。此外,书中关于单细胞ATAC-seq等其他单细胞组学数据的处理方法的介绍,如果能涵盖其中,将大大拓宽我的研究视野,让我能够更全面地理解细胞的复杂性。

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作为一名刚刚接触宏基因组学研究的研究生,我一直被海量的宏基因组数据所困扰。从原始的raw reads到功能基因的注释,中间的每一个环节都充满了未知。因此,《第二代测序信息处理》的问世,对我来说,无疑是一场及时雨。我特别期待书中关于宏基因组数据分析的章节。我了解到,宏基因组学分析的核心在于如何从混合DNA样本中区分不同的微生物,如何估算它们的丰度,以及如何解析它们的基因组和功能潜力。书中关于k-mer统计、序列比对、分箱(binning)算法的讲解,相信会为我提供清晰的思路。我尤其好奇书中是否会涉及最新的机器学习和深度学习方法在宏基因组学中的应用,例如如何利用这些技术来提高分类的准确性,或者发现隐藏在数据中的新的生物标志物。同时,我也希望书中能够提供一些关于如何处理宏基因组数据中存在的稀有物种和功能模块的技巧,这往往是影响研究结论准确性的关键因素。

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在群体遗传学和进化生物学领域,分析大规模测序数据以理解物种的遗传多样性、群体结构和进化历史是核心任务。《第二代测序信息处理》这本书,我迫切希望能从中获得关于这些领域的数据处理和分析方面的指导。我知道,群体遗传学分析需要对大量的个体进行基因分型,并计算各种群体遗传学参数,例如Fst、π值、杂合度等。我希望书中能够详细介绍常用的群体遗传学分析软件(如PLINK, VCFtools, ANG)的工作原理,以及如何利用这些软件来构建群体结构图、进行连锁不平衡分析、以及检测自然选择的证据。此外,对于利用祖源分析(ADMIXTURE)或主成分分析(PCA)来揭示群体间的遗传关系,以及如何从测序数据中推断物种的系统发育关系,我也充满了期待。书中如果能包含一些关于如何处理稀疏测序数据(如SNP-array数据)以及如何结合不同类型数据(如全基因组、线粒体DNA)进行群体遗传学分析的案例,将对我非常有帮助。

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