系统进化树的构建.ppt

实验三.系统发育分析软件的使用,分子系统发育分析,系统发育分析研究是研究物种进化和系统分类的一种方法，研究对象为携带遗传信息的生物大分子序列，采用特定的数理统计算法来计算生物间的进化关系。并用系统进化树，即一种类似树枝状得图形来概括生物间的这种亲缘关系。,分子系统发育分析,系统发育进化树（ Phylogenetic tree) 用一种类似树状分支的图形来概括各种生物之间的亲缘关系。 系统进化树的主要构成： 结点（node)：每个结点表示一个分类单元（属、种群）。 进化分枝(Clade)： 是指由同一生物进化而来的单一系统群。 实体抽象为节点，实体间的进化关系抽象为连接,分子系统发育的核心为构建系统发育进化树,人,猩猩,狒狒,外 群,分支 长度,根,进化支,结 点,系统进化树（1）,系统发育进化树示例,进化拓扑结构： 进化树中不同枝的拓扑图形。 根：所有分类的共同祖先。 结点：表示一个分类单元。 进化支：两种以上生物（DNA序列）及其祖先组成的树枝。 进化分支：进化关系的图形表示 进化分支长度： 用数值表示的进化枝的变化程度（遗传距离） 距离标尺： 生物体或序列之间差异的的 数字 尺度。 外群： 与分析序列相关的生物序列且具有较远的亲缘关系,距离标尺,一个单位,结点,多序列比对（自动比对，手工校正）,选择建树方法,建立进化树,进化树评估,系统发育树重建分析步骤,1. 距离法 (distance） 适用序列有较高相似性时 2. 最大简约法 (maximum parsimony, MP) 适用序列有很高相似性时 3. 最大似然法 (maximum likelihood, ML) 可用于任何相关序列集合 1. 基于序列距离特征 2+3基于序列离散特征 计算速度： 距离法 最大简约法 最大似然法,系统发育树重建的基本方法,系统发育树重建分析过程,直系同源序列 合理的外群,点阵法 动态规划法 字串法,系统发育树构建的相关软件,ClustalX （序列比对软件） Modeltest&MrModeltest(碱基替换模型筛选软件) PHYLIP MEGA PHYML PAUP BEAST Figtree (树形显示软件） TreeView （树形显示软件）,系统发育树构建软件,构建树，可以用PHYLIP或者MEGA 构建MP树，可以使用PHYLIP或者MEGA 构建ML树可以使用PHYML，速度快，同时构建ML树还可以用PHYLIP， 贝叶斯的算法以MrBayes为代表，不过速度比较慢 关于系统发育分析的更多知识请参阅： ,实例讲解,下面的内容将教大家如何来构建自己的系统进化树。 首先我们需要回忆一个很重要的问题，什么是Fasta 格式?,在生物信息学中，FASTA格式（又称为Pearson格式），是一种基于文本用于表示核苷酸序列或氨基酸序列的格式。在这种格式中碱基对或氨基酸用单个字母来编码，且允许在序列前添加序列名及注释。序列文件的第一行是由大于号“”或分号“;”打头的任意文字说明（习惯常用“”作为起始），用于序列标记。从第二行开始为序列本身，只允许使用既定的核苷酸或氨基酸编码符号。,构建我们自己的Fasta 文件,Fasta文件是直接可以从数据库中下载得到的，但是根据实际要求的不同，有时候我们需要自己构建Fasta文件。 如果您已近有了想用来构建进化树的序列，您可以如右图所示构建自己的文件，文件的保存格式是： 文件名.txt,实例讲解,下面我们以版纳病毒为例，构建系统进化树。 首先我们要下载我们所需的序列。 /,实例讲解,文件下载完之后，这里我们采用事先准备好的序列。 将Fasta 文件直接用 ClustalX 1.83打开,实例讲解,在进行多序列比对之前我们需要对软件进行一些设置,1.选择Alignment标签 2.选择Output format options,PHYLIP软件：PHYLIP MEGA软件：FASTA,点击 Do Complete Alignment,选择保存路径之后点击ALIGN，。,实例讲解,实例讲解,序列比对结束后，比对结果自动跳出。在保存的路径，获取预设的保存格式。Bannavirus.FASTA Bannavirus.phy,MEGA (Molecular Evolutionary Genetics Analysis) 该软件是由Kumar等编写的进行分子进化遗传分析的免费软件包，能对DNA、mRNA、氨基酸序列及遗传距离进行系统发生分析。在建树方法上，提供了目前最常用的UPGMA，ML，NJ及MP法，对所获得树也可进自举值检验及标准误估计可靠性检验。 优点为：简单易用 最新版本下载/地址为：http：/,实例讲解_MEGA软件构建系统进化树,实例讲解,下一步我们将介绍如何用MEGA构建我们的进化树，首先请大家用MEGA软件将我们之前保留的Fasta文件打开这时候会有两个窗口，选择File标签Convert file format to Mega.,实例讲解,选择File标签Convert file format to Mega.,当给出相应的文件路径之后点击ok,显示文件已经转化为MEGA Format, 点击OK. 将文件保存，牢记路径,实例讲解,点击，载入MEGA格式的分析序列,实例讲解,选择数据类型，在本次测试中我们用的是核苷酸序列。,根据实际的情况我们这里选择YES选项,实例讲解,下一步进入建树的最后阶段,在Plylogeny中选择建树方法，这里我们选择NJ法。,参数设置好之后点击compute.,蛋白质序列一般选择Poisson Correction（泊松校正）,对于核苷酸序列一般采用P-distance模型,实例讲解,根据Mega的计算最终我们得到了序列中的进化关系。,如果结点的Bootstrap Value 70我们认为这个分支是可靠的,第一步：双击打开PART 2，SEQBOOT , SEQBOOT生产随机样本的程序。 按路径输入刚才生成的 *.PHY文件；为了避免输入路径的繁琐，可以直接将文件COPY至PART2文件夹中。,第二步：点击回车，出