上期我们介绍了《研究者推荐高数据量PE250模式开展扩增子测序实验 | 微生物专题 》，采用HiSeq PE250会比MiSeq PE300的测序结果更优。这期我们来看后起之秀NovaSeq和老大哥HiSeq比起来，在微生物组研究中的表现如何。
图1：多款illumina测序仪（右一为NovaSeq）
作为冲刺“100美元基因组测序”的成果，NovaSeq 6000 被认为是目前最先进的高通量测序仪（图1）。与HiSeq X Ten相比，NovaSeq 6000通量更高：每个运行，2个流动槽产生不少于2Tb 的数据（S2试剂）；周期更短：每个运行周期 48 小时；应用更广：适用于所有物种、文库类型，能够应用于对深度有极高要求的罕见基因变异检测领域。几乎兼容illumina所有文库制备套件，包括全部转录组文库和全基因组、外显子文库等（图2）。
图2：不同illumina测序仪的应用场景
NovaSeq 6000 vs HiSeq 2500
针对一众科研工作者心中千千结，Illumina专门给出了NovaSeq 6000和HiSeq 2500在宏基因组测序项目上的比较和测评（图3）。
图3：基于NovaSeq 6000的宏基因组测序流程
为评估NovaSeq 6000系统在2x251 bp模式下的宏基因组测序性能，本研究使用了四种类型的微生物样本：细菌分离物（Isolate）、微生物模拟群落（Mock）、人体粪便（Stool）和土壤（Soil）。
图4展示了NovaSeq 6000和HiSeq 2500两个平台在2×251 bp模式下的表现。在Reads PF(passing filter)比例和Q30以上百分比上，两个平台互有些许优势。在Reads PF(M)上以及Error rate上，NovaSeq 6000因为更高的测序量而表现更加惊艳，远远甩开老大哥HiSeq 2500。
图4：主要性能指标比较
两个平台在四种不同微生物样本中可鉴定分类的序列不分伯仲，在Isolate以及Mock样本中，两者表现均很稳定，在Stool和Soil样本中NovaSeq 6000鉴定的序列多于HiSeq2500（图5）。
图5：按测序系统和read length比较可鉴定的序列
对不同的环境微生物种群进行分析目前面临的挑战之一，是缺乏许多稀有和不可培养物种的完整参考基因组。找到一种高性价比获取高质量基因组组装的方法对于环境微生物组研究非常重要。本研究使用两种平台对粪便和土壤样本进行检测，发现2×251 bp模式下无论是在组装得到的contigs数目还是序列长度均优于2×151 bp，尤其是在微生物种类极度复杂的土壤样本检测上。在粪便和土壤的微生物鉴定上，NovaSeq 6000又略胜HiSeq 2500一筹（图6）。
图6：高质量的宏基因组从头组装
在低多样性的Isolate和Mock样本的比较中，更长的测序长度并没有显示出与从头组装同等程度的优势，这可能是因为基因组过小。与Isolate相比，更长的测序长度对mock样本的基因组组装有些许的改善作用（图7）。
图7：测序长度对对照样本基因组组装的影响
最后对蛋白编码基因，核糖体RNA（rRNA）以及转运RNA（tRNA）的数量进行统计和比较，发现更长测序长度对低多样性的模拟群落Mock的蛋白编码基因鉴定，区别不大，但对rRNA以及tRNA数量差异较大。对高多样性的土壤微生物样本来说，更长测序长度能检测到更多的基因数量，且差异极大。NovaSeq 6000在土壤微生物样本中，鉴定出的蛋白编码基因数量略多于HiSeq 2500（图8）。
图8：更长的测序长度会改善基因注释
总结时间
NovaSeq 6000作为新一代illumina测序仪的中坚力量，因其更高的数据量产出，更快的测序速度，更高的测序质量，以及全能的应用场景，正在被研究人员广泛使用（图2）。通过illumina提供的NovaSeq 6000 vs. HiSeq 2500在四种不同类型的微生物样本中的检测数据比较，可以看到新平台已经青出于蓝而胜于蓝，比以往的illumina测序平台，更加适合于大样本量和大数据量的扩增子测序和宏基因组测序等微生物组实验。联川微生物组测序平台已升级至NovaSeq PE250模式，欢迎体验！）。
参考文献
Illumina (2019). Shotgun Metagenomics on the NovaSeq™ 6000 System using 2 × 250 bp Sequencing.返回搜狐，查看更多