序列比对算法BWA的优化

Optimization of sequence alignment algorithm bwa
胡爽1,2
陈长波1,3
1. 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 400714
2. 重庆邮电大学, 计算机科学与技术学院, 重庆 400065
3. 中国科学院大学重庆学院, 重庆 400714

摘要

序列比对是基因组数据分析的关键一环,提高其比对效率对推动测序技术在医学、古生物学等领域的应用具有重要意义。针对BWA算法两大步骤之一的SAMSE存在冗余读取索引导致效率欠佳的问题,提出了新的算法BWA*,通过运用流程优化消除了SAMSE中参考序列及其索引的冗余读取,在此基础上叠加运用关键参数值调整和多线程优化等技术,进一步提高了计算效率。公开数据库中的真实序列测试表明,BWA*的SAMSE步骤的性能是BWA中SAMSE性能的7.11-8.61倍,平均为7.84倍,BWA*的整体性能是BWA的1.25-1.70倍,平均1.47倍。针对实际应用中的古代DNA序列比对,实验表明和另一常用工具BWA-MEM相比,优化后的BWA*在继承原有BWA高精度特性的同时,实现了对BWA-MEM速度的超越。

基金项目

国家重点研发计划(2020YFA0712300)
重庆英才计划青年拔尖项目(2021000263)
重庆市院士牵头科技创新引导专项(cstc2021yszx-jcyjX0004,2022YSZX-JCX0011CSTB,CSTB2023YSZX-JCX0008)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2024.05.0157
出版期卷: 《计算机应用研究》 优先出版, 2024年第41卷 第12期

发布历史

[2024-09-11] 优先出版

引用本文

胡爽, 陈长波. 序列比对算法BWA的优化 [J]. 计算机应用研究, 2024, 41 (12). (2024-09-11). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2024.05.0157. (Hu Shuang, Chen Changbo. Optimization of sequence alignment algorithm bwa [J]. Application Research of Computers, 2024, 41 (12). (2024-09-11). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2024.05.0157. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

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