Bowtie/Bowtie2 安装及使用

Bowtie 是一种超快速、内存高效的短序列比对工具，专为快速比对大规模短 DNA 序列（读取）到大基因组而设计。它可以在普通工作站上以每小时 2500 万条读取的速度将 35 碱基对读取比对到人类基因组。Bowtie 使用 Burrows-Wheeler 索引来索引基因组，从而保持其内存占用较小：对于人类基因组，该索引通常约为 2.2 GB（用于非配对比对）或 2.9 GB（用于配对比对）。可以同时使用多个处理器以实现更快的比对速度。Bowtie 还可以以标准 SAM 格式输出比对结果，使其能够与支持 SAM 的其他工具（包括 SAMtools 共识、SNP 和插入缺失调用工具）互操作。Bowtie 可在 Windows、Mac OS X、Linux 和 Solaris 的命令行下运行。

本教程将介绍如何在SonmiHPC集群上安装Bowtie2，并提供给集群中所有用户使用。

下载预编译二进制文件

可以从Bowtie的SourceForge主页中下载官方提供的预编译二进制版本[1]，并将软件压缩包上传到集群中，上传路径为/share/apps/。请注意，集群上需要安装好Perl环境。

解压缩上传的压缩包，并删除压缩包：

shell

unzip bowtie2-2.5.4-linux-x86_64.zip && rm bowtie2-2.5.4-linux-x86_64.zip

unzip bowtie2-2.5.4-linux-x86_64.zip && rm bowtie2-2.5.4-linux-x86_64.zip

为了集群中其他用户也可以共同使用该程序，修改该路径的文件夹权限：

chmod -R 755 chmod -R 755 /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/

chmod -R 755 chmod -R 755 /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/

Modulefile文件编写

为了方便在集群中使用，通过Module模块加载的方式提供给集群中的用户使用，可以编写如下的Modulefile文件：

shell

mkdir -p /share/apps/modulefiles/bowtie

mkdir -p /share/apps/modulefiles/bowtie

在该路径下创建一个新的文件：

shell

cd /share/apps/modulefiles/bowtie && vim 2.5.4

cd /share/apps/modulefiles/bowtie && vim 2.5.4

新增文件内容如下：

#%Module###########################################
set modulefilename "Bowtie"
set modulefilever  "2.5.4"

set min_tcl_ver 8.4
if { $tcl_version < $min_tcl_ver } {
    puts stderr " "
    puts stderr "ERROR: This modulefile requires tcl $min_tcl_ver or greater."
    puts stderr "Your system reports that tclsh version $tcl_version is installed."
    exit 1
}

if { [ module-info mode load ] } {
    puts stderr "Loading $modulefilename version $modulefilever"
}

if { [ module-info mode ] == "unload" || [ module-info mode ] == "remove" } {
    puts stderr "Removing $modulefilename version $modulefilever"
    puts stderr "Use  to view any remaining dependent modules."
}

prepend-path PATH /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/
setenv BT2_HOME /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/

#%Module###########################################
set modulefilename "Bowtie"
set modulefilever  "2.5.4"

set min_tcl_ver 8.4
if { $tcl_version < $min_tcl_ver } {
    puts stderr " "
    puts stderr "ERROR: This modulefile requires tcl $min_tcl_ver or greater."
    puts stderr "Your system reports that tclsh version $tcl_version is installed."
    exit 1
}

if { [ module-info mode load ] } {
    puts stderr "Loading $modulefilename version $modulefilever"
}

if { [ module-info mode ] == "unload" || [ module-info mode ] == "remove" } {
    puts stderr "Removing $modulefilename version $modulefilever"
    puts stderr "Use  to view any remaining dependent modules."
}

prepend-path PATH /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/
setenv BT2_HOME /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/

保存后，设置一下权限：

chmod -R 755 /share/apps/modulefiles

chmod -R 755 /share/apps/modulefiles

用户使用如下的命令就可以看到该模块：

[root@sonmi bowtie]# module avail 

--------- /share/apps/modulefiles -------------
bowtie/2.5.4

[root@sonmi bowtie]# module avail 

--------- /share/apps/modulefiles -------------
bowtie/2.5.4

集群上其他用户需要加载该模块的时候执行如下的命令即可：

shell

module load bowtie/2.5.4

module load bowtie/2.5.4

使用示例

在用户目录下创建一个bowtie2-example文件夹，并从Bowtie2 安装目录中复制附带的example例子：

mkdir ~/bowtie2-example
cp -r /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/example/reference/lambda_virus.fa ~/bowtie2-example/
cp -r /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/example/reads/reads_1.fq ~/bowtie2-example/
cp -r /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/example/reads/reads_2.fq ~/bowtie2-example/
cp -r /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/example/reads/longreads.fq ~/bowtie2-example/

mkdir ~/bowtie2-example
cp -r /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/example/reference/lambda_virus.fa ~/bowtie2-example/
cp -r /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/example/reads/reads_1.fq ~/bowtie2-example/
cp -r /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/example/reads/reads_2.fq ~/bowtie2-example/
cp -r /share/apps/bowtie2-2.5.4-linux-x86_64/example/reads/longreads.fq ~/bowtie2-example/

并创建一个提交脚本：

shell

vim submit.sh

vim submit.sh

脚本内容如下：

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=bowtie2
#SBATCH --partition=sonmi
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err
#SBATCH --nodelist=compute-0-0
#SBATCH --exclusive
#SBATCH --time=02:00:00

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

module load bowtie/2.5.4
cd $SLURM_SUBMIT_DIR

bowtie2-build lambda_virus.fa lambda_virus
bowtie2 -x lambda_virus -U reads_1.fq -S eg1.sam
bowtie2 -x lambda_virus -1 reads_1.fq -2 reads_2.fq -S eg2.sam
bowtie2 --local -x lambda_virus -U longreads.fq -S eg3.sam
bowtie2 -x lambda_virus -1 reads_1.fq -2 reads_2.fq -S eg2.sam

#!/bin/bash
#SBATCH --job-name=bowtie2
#SBATCH --partition=sonmi
#SBATCH --output=%j.out
#SBATCH --error=%j.err
#SBATCH --nodelist=compute-0-0
#SBATCH --exclusive
#SBATCH --time=02:00:00

ulimit -s unlimited
ulimit -l unlimited

module load bowtie/2.5.4
cd $SLURM_SUBMIT_DIR

bowtie2-build lambda_virus.fa lambda_virus
bowtie2 -x lambda_virus -U reads_1.fq -S eg1.sam
bowtie2 -x lambda_virus -1 reads_1.fq -2 reads_2.fq -S eg2.sam
bowtie2 --local -x lambda_virus -U longreads.fq -S eg3.sam
bowtie2 -x lambda_virus -1 reads_1.fq -2 reads_2.fq -S eg2.sam

使用如下的命令提交任务：

shell

sbatch submit.sh

sbatch submit.sh

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使用示例 ​

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