VCF （Variant Call Format）格式詳解

文章來源：http://www.cnblogs.com/emanlee/p/4562064.html

VCF文件示例（VCFv4.2）

 

##fileformat=VCFv4.2
##fileDate=20090805
##source=myImputationProgramV3.1
##reference=file:///seq/references/1000GenomesPilot-NCBI36.fasta
##contig=<ID=20,length=62435964,assembly=B36,md5=f126cdf8a6e0c7f379d618ff66beb2da,species="Homo sapiens",taxonomy=x>
##phasing=partial
##INFO=<ID=NS,Number=1,Type=Integer,Description="Number of Samples With Data">
##INFO=<ID=DP,Number=1,Type=Integer,Description="Total Depth">
##INFO=<ID=AF,Number=A,Type=Float,Description="Allele Frequency">
##INFO=<ID=AA,Number=1,Type=String,Description="Ancestral Allele">
##INFO=<ID=DB,Number=0,Type=Flag,Description="dbSNP membership, build 129">
##INFO=<ID=H2,Number=0,Type=Flag,Description="HapMap2 membership">
##FILTER=<ID=q10,Description="Quality below 10">
##FILTER=<ID=s50,Description="Less than 50% of samples have data">
##FORMAT=<ID=GT,Number=1,Type=String,Description="Genotype">
##FORMAT=<ID=GQ,Number=1,Type=Integer,Description="Genotype Quality">
##FORMAT=<ID=DP,Number=1,Type=Integer,Description="Read Depth">
##FORMAT=<ID=HQ,Number=2,Type=Integer,Description="Haplotype Quality">
#CHROM POS     ID        REF    ALT     QUAL FILTER INFO                              FORMAT      NA00001        NA00002        NA00003
20     14370   rs6054257 G      A       29   PASS   NS=3;DP=14;AF=0.5;DB;H2           GT:GQ:DP:HQ 0|0:48:1:51,51 1|0:48:8:51,51 1/1:43:5:.,.
20     17330   .         T      A       3    q10    NS=3;DP=11;AF=0.017               GT:GQ:DP:HQ 0|0:49:3:58,50 0|1:3:5:65,3   0/0:41:3
20     1110696 rs6040355 A      G,T     67   PASS   NS=2;DP=10;AF=0.333,0.667;AA=T;DB GT:GQ:DP:HQ 1|2:21:6:23,27 2|1:2:0:18,2   2/2:35:4
20     1230237 .         T      .       47   PASS   NS=3;DP=13;AA=T                   GT:GQ:DP:HQ 0|0:54:7:56,60 0|0:48:4:51,51 0/0:61:2
20     1234567 microsat1 GTC    G,GTCT  50   PASS   NS=3;DP=9;AA=G                    GT:GQ:DP    0/1:35:4       0/2:17:2       1/1:40:3

 

CHROM：       表示變異位點是在哪一個contig 裏call出來的，若是是人類全基因組的話那就是chr1…chr22，chrX,Y,M。

POS：          變異位點相對於參考基因組所在的位置，若是是indel，就是第一個鹼基所在的位置。

ID：            若是call出來的SNP存在於dbSNP數據庫裏，就會顯示相應的dbSNP裏的rs編號。

REF和REF：     在這個變異位點處，參考基因組中所對應的鹼基和研究對象基因組中所對應的鹼基。

QUAL：         能夠理解爲所call出來的變異位點的質量值。Q=-10lgP，Q表示質量值；P表示這個位點發生錯誤的機率。所以，若是想把錯誤率從控制在90%以上，P的閾值就是1/10，那lg（1/10）=-1，Q=（-10）*（-1）=10。同理，當Q=20時，錯誤率就控制在了0.01。

FILTER：       理想狀況下，QUAL這個值應該是用全部的錯誤模型算出來的，這個值就能夠表明正確的變異位點了，可是事實是作不到的。所以，還須要對原始變異位點作進一步的過濾。不管你用什麼方法對變異位點進行過濾，過濾完了以後，在FILTER一欄都會留下過濾記錄，若是是經過了過濾標準，那麼這些經過標準的好的變異位點的FILTER一欄就會註釋一個PASS，若是沒有經過過濾，就會在FILTER這一欄提示除了PASS的其餘信息。若是這一欄是一個「.」的話，就說明沒有進行過任何過濾。

 

例子：

#CHROM  POS ID      REF ALT QUAL    FILTER  INFO    FORMAT  NA12878
chr1    873762  .       T   G   5231.78 PASS    AC=1;AF=0.50;AN=2;DP=315;Dels=0.00;HRun=2;HaplotypeScore=15.11;MQ=91.05;MQ0=15;QD=16.61;SB=-1533.02;VQSLOD=-1.5473 GT:AD:DP:GQ:PL   0/1:173,141:282:99:255,0,255
chr1    877664  rs3828047   A   G   3931.66 PASS    AC=2;AF=1.00;AN=2;DB;DP=105;Dels=0.00;HRun=1;HaplotypeScore=1.59;MQ=92.52;MQ0=4;QD=37.44;SB=-1152.13;VQSLOD= 0.1185 GT:AD:DP:GQ:PL  1/1:0,105:94:99:255,255,0
chr1    899282  rs28548431  C   T   71.77   PASS    AC=1;AF=0.50;AN=2;DB;DP=4;Dels=0.00;HRun=0;HaplotypeScore=0.00;MQ=99.00;MQ0=0;QD=17.94;SB=-46.55;VQSLOD=-1.9148 GT:AD:DP:GQ:PL  0/1:1,3:4:25.92:103,0,26
chr1    974165  rs9442391   T   C   29.84   LowQual AC=1;AF=0.50;AN=2;DB;DP=18;Dels=0.00;HRun=1;HaplotypeScore=0.16;MQ=95.26;MQ0=0;QD=1.66;SB=-0.98 GT:AD:DP:GQ:PL  0/1:14,4:14:60.91:61,0,255

 

到如今，咱們就能夠解釋上面的例子：

chr1：873762 是一個新發現的T/G變異，而且有很高的可信度（qual=5231.78）。

chr1：877664 是一個已知的變異爲A/G 的SNP位點，名字rs3828047，而且具備很高的可信度（qual=3931.66）。

chr1：899282 是一個已知的變異爲C/T的SNP位點，名字rs28548431，但可信度較低（qual=71.77）。

chr1：974165 是一個已知的變異爲T/C的SNP位點，名字rs9442391，可是這個位點的質量值很低，被標 成了「LowQual」，在後續分析中能夠被過濾掉。

 

Vcf文件看起來很複雜，挺嚇人的樣子，可是裏面大部分都是一些tags，而這些tags基本上都是在VASR中過濾用的，可以理解每一個tags的意思最好，若是實在不理解也就不用管了。其實最關鍵的信息也就是那麼幾列：

chr1    873762      .       T   G   [CLIPPED]  GT:AD:DP:GQ:PL    0/1:173,141:282:99:255,0,255

chr1    877664  rs3828047   A   G   [CLIPPED]  GT:AD:DP:GQ:PL    1/1:0,105:94:99:255,255,0

chr1    899282  rs28548431  C   T   [CLIPPED]  GT:AD:DP:GQ:PL    0/1:1,3:4:25.92:103,0,26

 

其中最後面兩列是相對應的，每個tag對應一個或者一組值，如：

chr1：873762，GT對應0/1；AD對應173,141；DP對應282；GQ對應99；PL對應255,0,255。

 

GT：    表示這個樣本的基因型，對於一個二倍體生物，GT值表示的是這個樣本在這個位點所攜帶的兩個等位基因。0表示跟REF同樣；1表示表示跟ALT同樣；2表示第二個ALT。當只有一個ALT 等位基因的時候，0/0表示純和且跟REF一致；0/1表示雜合，兩個allele一個是ALT一個是REF；1/1表示純和且都爲ALT； The most common format subfield is GT (genotype) data. If the GT subfield is present, it must be the first subfield. In the sample data, genotype alleles are numeric: the REF allele is 0, the first ALT allele is 1, and so on. The allele separator is '/' for unphased genotypes and '|' for phased genotypes.

0 - reference call

1 - alternative call 1

2 - alternative call 2

AD：    對應兩個以逗號隔開的值，這兩個值分別表示覆蓋到REF和ALT鹼基的reads數，至關於支持REF和支持ALT的測序深度。

DP：    覆蓋到這個位點的總的reads數量，至關於這個位點的深度（並非多有的reads數量，而是大概必定質量值要求的reads數）。

PL:      對應3個以逗號隔開的值，這三個值分別表示該位點基因型是0/0，0/1，1/1的沒通過先驗的標準化Phred-scaled似然值（L）。若是轉換成支持該基因型機率（P）的話，因爲L=-10lgP，那麼P=10^（-L/10），所以，當L值爲0時，P=10^0=1。所以，這個值越小，支持機率就越大，也就是說是這個基因型的可能性越大。

GQ：   表示最可能的基因型的質量值。表示的意義同QUAL。

 

舉個例子說明一下：

chr1    899282  rs28548431  C   T   [CLIPPED]  GT:AD:DP:GQ:PL    0/1:1,3:4:25.92:103,0,26

在這個位點，GT=0/1，也就是說這個位點的基因型是C/T；GQ=25.92，質量值並不算過高，多是由於cover到這個位點的reads數太少，DP=4，也就是說只有4條reads支持這個地方的變異；AD=1,3，也就是說支持REF的read有一條，支持ALT的有3條；在PL裏，這個位點基因型的不肯定性就表現的更突出了，0/1的PL值爲0，雖然支持0/1的機率很高；可是1/1的PL值只有26，也就是說還有10^(-2.6)=0.25%的可能性是1/1；但幾乎不多是0/0，由於支持0/0的機率只有10^(-10.3)=5*10^-11。

 

VCF (Variant Call Format) version 4.1

The VCF specification is no longer maintained by the 1000 Genomes Project. The group leading the management and expansion of the format is the Global Alliance for Genomics and Health Data Working group file format team, http://ga4gh.org/#/fileformats-team

The main version of the specification can be found on https://github.com/samtools/hts-specs

This is under continued development, please check the hts-specs page for the most recent specification

A PDF of the v4.1 spec is http://samtools.github.io/hts-specs/VCFv4.1.pdf
A PDF of the v4.2 spec is http://samtools.github.io/hts-specs/VCFv4.2.pdf

VCFTools host a discussion list about the specification called vcf-spec http://sourceforge.net/p/vcftools/mailman/

 

REF:

http://blog.sina.com.cn/s/blog_12d5e3d3c0101qv1u.html

http://samtools.github.io/hts-specs/VCFv4.2.pdf

http://samtools.github.io/bcftools/bcftools.html