进化树制作.pptVIP

Bioinformatics 分子进化与系统发育分析 Introduction 系统发生（phylogeny）是指生物形成或进化的历史。 系统发生学（phylogenetics)是研究物种之间的进化关系，其基本思想是比较物种的特征，并认为特征相似的物种在遗传学上接近。 系统发生研究的结果往往以系统发生树（phylogenetic tree)表示，用它来描述物种之间的进化关系。 蛋白质与核酸中序列与结构上保留有遗传的痕迹，可用于系统发生关系的研究。 分子系统发生分析通过比较生物分子序列，比较序列之间的关系，构造系统发生树，进而阐明各个物种的进化关系。 系统进化树构建方法及软件的选择 构建方法 根据所处理数据的类型，可以将系统发生树的构建方法大致分为两大类： 基于距离的构建方法 UPGMA（unweighted pair group method with arithmetic mean，平均连接聚类法）、ME（Minimum Evolution，最小进化法）和NJ（Neighbor-Joining，邻接法） 基于特征的构建方法 最大简约法（MP法），最大似然法（ML法），进化简约法（EP法），相容性方法等。 建树方法的比较 UPGMA法这种算法得到的进化树相对来说很不准确，现在使用很少。 NJ法是一个经常使用的方法，构建的进化树相对准确，而且计算快捷。缺点是所有位点都同等对待，分析的进化距离不能太大。 MP法的速度比距离法较快，但不适合处理大量的变异比较明显的序列。 ML法在树的拓扑结构方面做的较好，但在处理大量数据时耗时较多。 软件的选择 构建NJ树，可以用PHYLIP或者MEGA。MEGA是Nei开发的方法并设计的图形化的软件，使用非常方便，推荐使用。虽然多序列比对工具ClustalW/X也自带了一个NJ的建树程序，但是该程序只有p-distance模型，而且构建的树不够准确， 一般不用来构建进化树。 构建MP树，最好的工具是PAUP，但该程序属于商业软件，并不对科研学术免费。MEGA和PHYLIP也可以用来构建MP树。这里，推荐使用MEGA来构建MP树。理由是，MEGA是图形化的软件，使用方便，而PHYLIP则是命令行格式的软件，使用较为繁琐。对于近缘序列的进化树构建，MP方法几乎是最好的。 构建ML树可以使用PHYML，速度较快。也可使用Tree-puzzle，该程序做蛋白质序列的进化树效果比较好。ML还可以使用PAUP、PHYLIP（或BioEdit）来构建。BioEdit集成了一些PHYLIP的程序，用来构建进化树。Tree-puzzle是另外一个不错的选择，不过该程序是命令行格式的，需要学习DOS命令。PHYML的不足之处是没有win32的版本，只有适用于64位的版本，因此不推荐使用。值得注意的是，构建ML树，不需要事先的多序列比对，而直接使用FASTA格式的序列即可。 贝叶斯的算法以MrBayes为代表，不过速度较慢。一般的进化树分析中较少应用。 构建进化树的一般原则 1. 可靠的待分析数据 2. 准确的多序列比对 3. 选择合适的建树方法： A. 序列相似程度高，MP首先 B. 序列相似程度较低，ML首先 C. 序列相似程度太低，无意义 4. 一般采用两种及以上方法构建进化树，无显著区别可接受。 分子进化分析的流程图 进化树的评估 对进化树的评估主要是采用自展分析（bootstaping)法。这是对进化树重新取样的评估方法，可以对距离法、简约法及其他建树方法构建的进化树进行评估。 进化树的构建是一个统计学问题，所构建的进化树只是对真实进化关系的评估和模拟。如果采用了一个适当的方法，那么构建的进化树就会接近真实的进化树。 利用Phylip构建进化树使用示例 Phylip是一个免费的系统发生(phylogenetics)分析软件包，由华盛顿大学遗传学系开发。Phylip主要包括一下几个程序组：分子序列组、距离矩阵组、基因频率组、离散字符组、进化树绘制组。 根据分析数据，选择适当的程序、选择适当的分析方法： 若分析的是DNA数据，可以选择简约法（DNAPARS）、似然法（DNAML，DNAMLK）、距离法（DNADIST）等。 进行分析：选择好程序后，执行，读入分析数据，选择适当的参数，进行分析，结果自动保存为outfile、outtree。 首先，序列的获取。（以人细胞色素c蛋白为例） 具体获得序列过程如下： 进入Entrez主页，search选择Protein数据库，并在For对话框输入检索表达式：“Cytochrome C”AND “Homo sapiens”[ORGN]，点击GO进行有哪些信誉好的足球投注网站。 然后点击limits标签，在打开的窗口下选择Swiss-prot数据库下有哪些信誉好的足球投注网站。 结果显