生物信息百Jia軟體（九）：Mummer

05-20

來自專欄基因學院

編者按
mummer具有一定的歷史了，應該最早發表於1999年，是最早的全局比對軟體，因為之前序列都比較短，以局部比對軟體為主。mummer的出現，讓我們第一次能夠比較到不同物種兩個完整基因組之間的差別。mummer裡面的小工具比較多，有很多非常好用的小工具，例如dnadiff，但這同時也增加了學習成本。mummer的比對速度比較快，我經常用來比較兩個完整的基因組。

一、功能分類：

全局比對軟體

二、軟體官網：

http://mummer.sourceforge.net/

三、軟體介紹:

MUMmer是TRIG在1999年開發的，經歷了多個版本的更新，現在最新的版本是3.0，Mummer的一個最大特點就是比對速度非常快，對資源的消耗比較少，官方的給出的數據是兩個5M左右的基因組，只用20秒左右的時間就可以比對完成，消耗的內存大約是90M，它是使用一種後綴樹的演算法。適合台式機水平的計算機來做大型基因組之間的比對。那麼在實際使用過程中，Mummer確實比對的比較快，對資源消耗也比較小。

Mummer官網介紹該軟體是一個多才多藝的軟體包，因為它可以完成生物數據分析中很多的功能。Mummer其實是一個軟體包，裡面包含了很多工具，這些工具搭配起來使用，可以完成非常多的工作。例如基因組比對，共線性分析，同源序列搜索，重複序列查找，SNP和Indel檢測等。

四、下載安裝：

tar -zxvf MUMmer3.23.tar.gzcd MUMmer3.23make checkmake install

五、軟體使用：

mumer這個軟體不常用，而使用最多的是nucmer這個程序，根據命名我們可以看出，(NUCleotide

MUMmer)

，是在核酸水平進行比對的工具，其實nucmer是一個perl腳本，它是調用了mummer程序，首先找到兩條序列之間準確匹配區域，然後進行延伸，在使用mgaps進行cluter程序，最終保留那些滿足設定閾值的比對結果。找出全局比對的同源序列。

首先介紹一下軟體包中的mummer軟體，mummer的名字來源於Maximal

Unique Matcher

，最大唯一性比對。mummer這個程序主要是找到參考序列和query序列之間準確匹配的區域。query最大可以有32個。mummer是不容錯配的，適合用來畫共線性圖，但是我們通常的比對都是必須容許一定的錯配和gap的，mummer比對完了之後可以使用mummerplot這個程序繪製出共線性圖。

敲nucmer 後面接-h選項，會輸出軟體的幫助信息。

nucmer的使用也比較簡單，後面接選項參數，然後是參考序列reference，query序列即可。都是fasta格式，注意這裡面query只能是一個，並不像mummer軟體最大支持32個。nucmer

只適用於DNA比對，有多種比對模式，我們看一下，可以選擇比對在參考序列和query上都是唯一的，也就是1對1區域的比對，還可以限定參考序列區域wei1，也就是1對多的比對，還有就是可以對多對的比對。一般選擇1對1唯一比對。最終會輸出為delta格式文件，這種文件格式非常奇怪，非常的簡潔，主要是一堆數字，最開始是程序名，然後是參考序列和query的文件，用於後續程序處理讀取文件。對於delta格式的結果，mummer提供了大量工具來進行解析和處理。

首先就可以使用delta-filter工具，看名字就知道這個工具可以對delta格式進行處理。使用起來也比較簡單，如果比對過程中沒有選擇唯一比對，這個時候也可以選用delta-filter工具，選擇-1選項，過濾掉重複的比對。

首先就是使用show-snps工具，delta格式文件中記錄了序列之間的單鹼基錯配信息，那麼我們只需要使用show-snps工具處理一下即可得到snp結果，而且該工具可以進行多種輸出格式的調節，非常方便。

那麼這個就是我們最終得到的參考序列與query序列之間的SNP。非常的簡單。這樣就非常容易的找到兩個樣品之間的SNP。如果序列本身鹼基非常準確的話，那麼得到的SNP就可以繼續做後續的分析了。

另外還可以使用

show-aligns 用於顯示比對，可以單獨數據每個序列的比對情況。

show-coords用於顯示比對坐標

show-tiling 等工具定位contig的位置，拼接完成圖中可以用到。

如果兩條序列之間親緣關係比較遠的話，我們可以採用promer比對，(PROtein

MUMmer)，和nucmer類似，只不過是將兩條DNA在氨基酸水平進行比對，promer會將兩條序列分別翻譯成六種氨基酸模式，正反個三次。然後在氨基酸水平進行比對，這樣具有更高的敏感型。注意是DNA在氨基酸水平進行比對，該軟體並不支持直接的氨基酸進行比對。使用起來與nucmer類似。但是速度會慢很多，可以用於繪製共線性圖，但是不適合來找SNP。

下面我們來演示一下。

promer --mum --maxgap=500 --mincluster=100 --prefix=promer ../Data/O157.fna ../Data/K12.fna

Mummer軟體包也提供了更好用的工具show-diff，輸入delta格式比對結果，就可以找出兩條序列之間的不同，包括gap，重拍，染個題變化，倍增等等信息，非常方便。

show-diff顯示大的染色體變化倍增重排或者直接使用dnadiff軟體一步生成，結果非常詳細，

dnadiff可以直接加-d接delta格式的結果，或者更方便直接接兩條序列即可，非常方便好用。

六、使用案例：

nucmer --mum --maxgap=500 --mincluster=100 --prefix=nucmer ../../../Data/O157.fna ../../../Data/K12.fna delta-filter -1 -q -r nucmer.delta > nucmer.filter show-snps -C -H -I -T -r -l nucmer.filter >nucmer.snp promer --mum --maxgap=500 --mincluster=100 --prefix=promer ../../../Data/O157.fna ../../../Data/K12.fna

七、注意事項：

1、Mummer的安裝需要make、sed、g++，awk等工具；

2、promer只是用於核酸在氨基酸水平比對，並不能直接用於氨基酸比對。