系统发育树构建与分析.doc

实习报告3：系统发育树构建与分析Phylip方法，MEGA方法，MrBayes方法学号 20090* 姓名 * 专业年级 生命生技* 实验时间 2012.6.15 时间 2012.6.17 实验目的：1. 学会使用Phylip，MEGA和MrBayes构建进化树；2. 学会分析建树结果，体会各种方法差异实验内容：1. 利用系统发育分析软件PHYLIP、MEGA、MrBayes分别对同源核酸序列和同源蛋白质序列构建系统发育树，分析比较建树结果。2. 完成作业。作业：1. 利用实习1搜索到的五个以上物种的直系同源核酸和蛋白质序列（给出fasta格式第一行信息）,用Phylip软件，分别选择最大简约法，最大似然法和距离法（NJ, UPGMA, FM）构建进化树，要求bootstrap产生500个伪样本，分析核酸和蛋白质序列采用不同建树方法得到的进化树是否存在差异，试分析原因。 答：直系同源核酸序列（calcium binding protein）：Homo_sapiens gi|315221156|ref|NM_002964.4| Homo sapiens S100 calcium binding protein A8 (S100A8), mRNAPan_troglodytes gi|114559691|ref|XM_001137986.1| PREDICTED: Pan troglodytes S100 calcium binding protein A8, transcript variant 3 (S100A8), mRNAMacaca_mulatta gi|388453998|ref|NM_001266907.1| Macaca mulatta S100 calcium binding protein A8 (S100A8), mRNACanis_lupus_familiarisgi|225784824|ref|NM_001146144.1| Canis lupus familiaris S100 calcium binding protein A8 (S100A8), mRNAMus_musculus gi|113930764|ref|NM_013650.2| Mus musculus S100 calcium binding protein A8 (calgranulin A) (S100a8), mRNAattus_norvegicus gi|281485599|ref|NM_053822.2| Rattus norvegicus S100 calcium binding protein A8 (S100a8), mRNA直系同源蛋白质序列（calcium binding protein）：Homo_sapiens gi|21614544|ref|NP_002955.2| protein S100-A8 Homo sapiensPan_troglodytes gi|114559692|ref|XP_001137986.1| PREDICTED: protein S100-A8 isoform 3 Pan troglodytesMacaca_mulatta gi|109016347|ref|XP_001110530.1| PREDICTED: protein S100-A8 isoform 3 Macaca mulattaCanis_lupus_familiaris gi|225784825|ref|NP_001139616.1| protein S100-A8 Canis lupus familiarisBos_taurus gi|165973998|ref|NP_001107197.1| protein S100-A8 Bos taurusMus_musculus gi|7305453|ref|NP_038678.1| protein S100-A8 Mus musculusRattus_norvegicus gi|16758672|ref|NP_446274.1| S100 calcium binding protein A8 Rattus norvegicus（1）最大简约法同源核酸序列建树结果如图所示：由系统发育树可以看出，Homo sapiens，Pantroglodytes的具有较近的亲缘关系，Pantroglodytes与Macacamulatta的亲缘关系较远，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的亲缘关系较近。且其中，Rattusnorvegicus和Pantroglodytes的亲缘关系最远。（2）最大似然法同源核酸建序列建树结果如图所示：由系统发育树可以看出，最大似然法同源核酸建序列建树与最大简约法同源核酸序列建树的结果相似，Rattusnorvegicus和Pantroglodytes同样具有最远亲缘关系。Homo sapiens，Pantroglodytes的具有较近的亲缘关系，Pantroglodytes与Macacamulatta的亲缘关系较远，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近。 距离法（距离计算模型为默认）：（3）NJ法同源核酸建序列建树结果如图所示：由上示系统发育树可以看出，NJ法同源核酸建序列建树结果与上述两种建树结果具有差异，Homo sapiens，Macacamulatta的 具有较近的亲缘关系，Pantroglodytes与Homo sapiens的亲缘关系较近，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近，而Musmusculus和Macacamulatta的亲缘关系最远。（4）UPGMA法同源核酸建序列建树结果如图7所示：由系统发育树可以看出，Macacamulatta，Pantroglodytes的 的亲缘关系较近，Homo sapiens与Macacamulatta的亲缘关系较近，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近，Rattusnorvegicus和Pantroglodytes的亲缘关系较近。（5）FM法同源核酸建序列建树结果如图9所示：由系统发育树可以看出，Homo sapiens与Macacamulatta，Pantroglodytes的 具有较近的亲缘关系， Pantroglodytes与Macacamulatta的亲缘关系则较远，Pantroglodytes与Macacamulatta的亲缘关系较远，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近。（6）最大简约法同源蛋白质建序列建树结果如图所示：由系统发育树可以看出，Homo sapiens，Pantroglodytes的 具有较近的亲缘关系，Pantroglodytes与Macacamulatta的亲缘关系较远，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近，Rattusnorvegicus与其他物种的亲缘关系相对较远远。（7）最大似然法同源蛋白质序列建树结果如图所示：由系统发育树可以看出，Homo sapiens，Pantroglodytes的 具有较近的亲缘关系，Pantroglodytes与Macacamulatta的亲缘关系较远，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近，Macacamulatta与其他物种的亲缘关系相对最远。距离法（距离计算模型为默认）（8）NJ法同源蛋白质序列建树结果如图所示：由系统发育树可以看出，Homo sapiens，Pantroglodytes的 具有较近的亲缘关系，Pantroglodytes与Macacamulatta的亲缘关系较远，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近，Pantroglodytes与其他的物种的亲缘关系相对较远。（9）UPGMA法同源蛋白质序列建树结果如图所示：由系统发育树可以看出，Macacamulatta与其他的物种的 的亲缘关系相对较远，Homo sapiens与Pantroglodytes的亲缘关系较近，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近。（10）FM法同源蛋白质序列建树结果如图所示：由系统发育树可以看出，Homo sapiens，Pantroglodytes的 具有较近的亲缘关系，Macacamulatta与其他物种的亲缘关系相对较远，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近。2. 将上题的同源核酸和蛋白质序列利用MEGA软件提供的五种建树方法分别构建进化树，分析核酸和蛋白质序列采用不同建树方法得到的进化树有何异同，与Phylip使用对应算法得到的树是否存在差异。答：同源核酸序列建树：（1）ML方法建树如图所示：由系统发育树可以看出，Homo sapiens，Rattusnorvegicus的 具有较近的亲缘关系，Musmusculus，Macacamulatta，Canislupusfamiliaris的亲缘关系较近，Pantroglodytes和Bostaurus亲缘关系较近，Rattusnorvegicus的 除了Homo sapiens外，与其他物种的亲缘关系均较远。其中，Macacamulatta，Canislupusfamiliaris的亲缘关系最近。（2）NJ方法建树如图所示：由系统发育树可以看出，NJ方法建树与ML方法结果基本类似，只是Rattusnorvegicus，Homo sapien亲缘关系比ML方法较远外，其他基本一致：Homo sapiens，Rattusnorvegicus的 具有较近的亲缘关系，Musmusculus，Macacamulatta，Canislupusfamiliaris的亲缘关系较近，Pantroglodytes和Bostaurus亲缘关系较近，Rattusnorvegicus的 除了Homo sapiens外，与其他物种的亲缘关系均较远。其中，Macacamulatta，Canislupusfamiliaris的亲缘关系最近。（3）ME方法建树如图所示：由系统发育树可以看出ME方法建树与NJ方法建树结果一致：Macacamulatta，Canislupusfamiliaris的亲缘关系最近，Homo sapiens，Rattusnorvegicus的 具有较近的亲缘关系，Musmusculus，Macacamulatta，Canislupusfamiliaris的亲缘关系较近，Pantroglodytes和Bostaurus亲缘关系较近，Homo sapiens，Rattusnorvegicus的钙结合蛋白与其他物种的亲缘关系较远。（4）UPGMA方法建树如图所示：由系统发育树可以看出UPGMA方法建树结果与其他方法建树结果差异较大：Macacamulatta，Musmusculus，Canislupusfamiliaris的亲缘关系较近，Homo sapiens，Rattusnorvegicus的 具有较近的亲缘关系， Pantroglodytes和Bostaurus亲缘关系较近。（5）MP方法建树如图所示：由系统发育树可以看出MP方法建树与其他方法建树结果一致：Macacamulatta，Canislupusfamiliaris的亲缘关系最近，与Musmusculus的亲缘关系较近，Homo sapiens，Rattusnorvegicus的S100-A8具有较近的亲缘关系，Musmusculus，Macacamulatta，Canislupusfamiliaris与其他物种的亲缘关系均较远，Pantroglodytes和Bostaurus亲缘关系较近，Homo sapiens，Rattusnorvegicus的钙结合蛋白亲缘关系较近。同源蛋白质建树：（6）ML方法建树如图所示：由系统发育树可以看出，Homo sapiens，Pantroglodytes的 的亲缘关系最近，他们与Macacamulatta的亲缘关系较近，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近。Musmusculus除了与Pantroglodytes的亲缘关系较近外，与其他物种亲缘关系均较远。（7）NJ方法建树如图所示：由NJ构建的系统发育树可以看出，NJ方法建树结果与ML方法建树结果基本一致如：Homo sapiens，Pantroglodytes的 的亲缘关系最近，他们与Macacamulatta的亲缘关系较近，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近。Musmusculus除了与Pantroglodytes的亲缘关系较近外，与其他物种亲缘关系均较远。（8）ME方法建树如图所示：由ME方法构建的系统发育树可以看出，ME方法建树结果与ML，NJ方法建树结果基本一致，同为：Homo sapiens，Pantroglodytes的 的亲缘关系最近，他们与Macacamulatta的亲缘关系较近，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus和Rattusnorvegicus的 的亲缘关系较近。Musmusculus除了与Pantroglodytes的亲缘关系较近外，与其他物种亲缘关系均较远。（9）UPGMA方法建树如图所示：由蛋白序列UPGMA方法构建的系统发育树可以看出，蛋白质序列UPGMA方法构建的系统发育树与核酸序列UPGMA方法构建的系统发育树树形类似，但是也有较多差异：Macacamulatta，Homo sapiens的亲缘关系较近，Canislupusfamiliaris和Bostaurus亲缘关系较近，Musmusculus，Rattusnorvegicus的钙结合蛋白具有较近的亲缘关系。（10）MP方法建树如图所示：由蛋白质序列MP方法构建的系统发育树可以看出蛋白质序列MP方法建树与核酸序列MP方法建树结果类似：Pantroglodytes和Homo sapiens 的亲缘关系最近，Bostaurus，Canislupusfamiliaris的亲缘关系较近，Musmusculus与Rattusnorvegicus的S100-A8具有较近的亲缘关系但是与其他物种的亲缘关系均较远。3. 将上题的同源核酸和蛋白质序列利用MrBayes软件构建进化树，