Velvet

Velvet(10張)

是一種短序列拼裝工具，由European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI)的D.R. Zerbino 和 E. Birney編寫，主要用於Solexa、454等高通量測序儀產出的de novo數據的拼接

Velvet目前已經集成了短序列拼接，錯誤序列修正功能，能夠產出較高質量的重疊羣(Contigs)。同時Velvet 也能夠處理paired-end序列，從而進行構架構建(Scaffold) 和間隙填補(Gap Closure)。

工具Velvet圖片(6張)

Velvet使用了de Bruijn算法，這也是新一代的短序列拼接程序一般採用的算法。在de Bruijn算法中，每一個節點N代表了一系列長短為K的單詞(mers)（稱為k-mers），相接的k-mers之間的重疊為k-1個鹼基。序列的排布信息就由依次重疊的k-mers的最後一個鹼基的讀取順序決定。N節點上的序列的內容表示為s(N)。

由於序列的測定的方向性並不明確，為了保證序列拼接的正確性，對於每一個N節點，都有一個反向的N'節點而對應，N與N‘是關聯在一起的，所有對於N的操作同時也對N’有效。

de Bruijn算法的主要工作就是通過獲得的原始數據構建一個有眾多N節點的圖，然後用“邊”來連接這些節點，從而構建一個連續的序列信息，稱為“路徑圖”(roadmap)。

同Velvet之前的算法相比，Velvet的優勢之處在於其加入了對原始數據進行簡化的步驟，從而減少了不必要的數據量，加快了運算速度的同時，也使得構建出的Contig更長。 ^[1] 

1、合併節點：

對於A、B兩個節點，如果A、B均沒有分支，有且只有一條路徑連接A、B，那麼可以將AB兩個節點合併；

2、去除短序列讀取錯誤：

基於對原始數據的統計，如果原始數據中的某一個特定的read具有較低的頻率，那麼將這個read去除；

3、去除tips：

一個tips指的是，對於一個節點，沒有任何的後續節點與其相連，即形成了“盲端”。當發現這種節點，則去掉這個節點；

4、去除bubbles：

一個bubble值得是，在roadmap上連通兩個節點的路徑上，同時存在兩個以上的路徑。Velvet使用稱作TourBus的方法將這些並行的路徑儘可能合併為較少的路徑，從而減少數據複雜度，同時消除讀取錯誤及SNP等對於拼接的影響。

Velvet為遵循GPL協議的自由開源工具。

Velvet的最新版本為1.0.09 (15/06/2010)

版本更新歷史：

This releasecontains the new Pebble algorithm which now replaces the BreadCrumb paired-end module.

This releaseallows the use of sparse long reads to resolve repeats.

This releaseprovides functionalities for downstream analysis and visualization.

This releasedrastically reduces memory costs, at roughly the same calculation speed.

This releaseof Velvet now deals with paired end information to resolve repeats.

Velvet是在64-bit linux環境上設計的，測試表明可以兼容各種Linux 64bit系統, Mac OS X, 以及Cygwin.

對於32bit的linux，由於內存限制，不推薦運行Velvet。

Velvet的內存需求量取決於基因組大小，測序reads的大小，以及K-mers中K值的大小。經驗公式如下：

Ram required for velvetg = -109635 + 18977*ReadSize + 86326*GenomeSize + 233353*NumReads - 51092*K

計算的結果是kb，除以1048576可以得到Gb.