如何用MEGA5.0以及Clustalx1.83構(gòu)建進(jìn)化樹.ppt

1、用MEGA5.1和Clustalx1.83構(gòu)建進(jìn)化樹,組員：湯宏赤 曾偉 董明右,構(gòu)建進(jìn)化樹的意義,進(jìn)化樹：用來表示物種之間的進(jìn)化關(guān)系，又稱“系統(tǒng)樹”、“系譜樹”。根據(jù)各類生物間的親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，把各類生物安置在有分枝的樹狀的圖表上，簡(jiǎn)明地表示生物的進(jìn)化歷程和親緣關(guān)系。 意義：研究從單細(xì)胞有機(jī)體到多細(xì)胞有機(jī)體的生物進(jìn)化過程，而且可以粗略估計(jì)現(xiàn)存的各類種屬生物的分歧時(shí)間。通過蛋白質(zhì)的分子進(jìn)化樹分析，為從分子水平研究物種進(jìn)化提供了新的手段，可以比較精確的確定某物種的進(jìn)化地位。,構(gòu)建進(jìn)化樹的基本步驟： 1、核酸序列的獲取：數(shù)據(jù)庫查詢、測(cè)序 2、序列比對(duì)：BLAST、Clustal X、Clustal

2、 W2等。 3、進(jìn)化樹分析：MEGA、PAUP4.0 、Phylip 、NETWORK4.11 、SplitsTree4 、TCS1.8 等。,參考序列選擇注意事項(xiàng)： 1、不選非培養(yǎng)(unclutured)微生物為參比； 2、不選未定分類地位的微生物，最相近的僅作參考；c，在保證同屬的前提下，優(yōu)先選擇16S rDNA全長(zhǎng)測(cè)序或全基因組測(cè)序的種；d，每個(gè)種屬選擇一個(gè)參考序列，如果自己的序列中同一屬的較多，可適當(dāng)選擇兩個(gè)參考序列。 3、 使用clustalx1.83進(jìn)行序列比對(duì),MEGA簡(jiǎn)要介紹,MEGA是有亞利桑那州立大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的Sudhir Kumar教授主持開發(fā)和維護(hù)的一款免費(fèi)的構(gòu)建進(jìn)

3、化樹軟件。 主要功能：序列比對(duì)、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)修訂、距離計(jì)算、系統(tǒng)樹重建和可行度評(píng)估等全套功能，能對(duì)DNA、mRNA 、 氨基酸序列及遺傳距離進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)生分析，目前最新版本為MEGA 5.1。,MEGA 5.1 主界面,ClustaX主界面,核酸序列的獲取,保存文件并命名,XXXX AGGCTTAACACATGCAAGTCGAGCGGAGCGAGGGTGCTTGCACCTTAGCTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAATGCTTAGGAATCTGCCTATTAGTGGGGGACAACATTCCGAAAGGAATGCTAATACCGCATACGCCCTACGGGGGAAAGCAGGGGATC

4、TTCGGACCTTGCGCTAATAGATGAGCCTAAGTCGGATTAGCTAGTTGGTGGG gi|289469964|gb|GU388381.1| Acinetobacter tandoii strain DSM 14970 16S ribosomal RNA gene, partial sequence ACTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAATGCTTAGGAATCTGCCTATTAGTGGGGGACAACATTCCGAAAGGGATGCTAATACCGCATACGCCCTACGGGGGAAAGCAGGGGATCTTCGGACCTTGCGCTAATAGATGAGCCT

5、AAGTCGGATTAGCTAGTTGGTGGGGTAAAGGCCTACCAAGGCGACGATCTGTAGCGGGTCTGAGAGGATGA,合并文件,點(diǎn)擊File/load sequences，將整理好的*.txt序列文件導(dǎo)入clustalx1.83，如圖,接著點(diǎn)擊Alignment/Do Complete Aligment,程序自動(dòng)運(yùn)行，得出結(jié)果，自動(dòng)輸出*.aln 和* .dnd 為后綴的兩個(gè)文件，并自動(dòng)存入你*.txt文件所在的文件夾內(nèi)。 序列比對(duì)也可以直接用MEGA來做。,4、運(yùn)行程序MEGA 5.0，如下圖所示：,點(diǎn)擊：File導(dǎo)入Clustal程序得到的*.aln文件。再點(diǎn)Fi

6、le/Convert to MEGA Format，打開轉(zhuǎn)換文件對(duì)話框，從目的文件夾中選中Clustal 對(duì)比分析后所產(chǎn)生的*.aln文件，轉(zhuǎn)換為*.meg文件。轉(zhuǎn)換時(shí)一路確認(rèn)相關(guān)界面。最后查看meg序列文件最后是否正常，命名新文件存盤保存*.meg文件，*.meg文件會(huì)和aln文件保存在上述*.txt同一個(gè)文件夾中。,5、 關(guān)閉轉(zhuǎn)換窗口，回到主窗口，現(xiàn)在從File中打開剛才保存的*.meg文件。,如果為核酸序列，選擇“Nucleotide sequence”，點(diǎn)擊“OK”，得到以下圖示。,選擇默認(rèn)的Standard，點(diǎn)擊OK后，如圖所示。,點(diǎn)擊程序中的，可以得到下圖,在另外一個(gè)窗口內(nèi)，出現(xiàn)以

7、下數(shù)據(jù)文件點(diǎn)擊選擇和編輯數(shù)據(jù)分類圖標(biāo)， 可對(duì)所選擇的序列進(jìn)行編輯，完成后點(diǎn)擊close即可。,序列編輯完成后，可進(jìn)行保存，點(diǎn)擊保存后出現(xiàn)以下界面，點(diǎn)擊ok即可。,常用的構(gòu)樹方法 1、鄰接法：是居于最小進(jìn)化原理經(jīng)常被使用的一種算法，它不檢查素有可能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)給出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分支長(zhǎng)度?？梢酝ㄟ^確定距離最近的成對(duì)分類單位來使系統(tǒng)樹的總距離達(dá)到最小。優(yōu)點(diǎn)是重建的樹相對(duì)準(zhǔn)確，假設(shè)少，計(jì)算速度快，只得一棵樹，而缺點(diǎn)是在將序列上的所有位點(diǎn)等同對(duì)待，且所分析序列的進(jìn)化距離不能太大。 2、最大簡(jiǎn)約法：是居于形態(tài)特征分類的需要發(fā)展起來的，優(yōu)點(diǎn)是該法無需引入處理核苷酸或者氨基酸替代時(shí)所必須的假設(shè)，對(duì)分析某些特殊

8、的分子數(shù)據(jù)（如插入序列和插入/缺失）等特別有用，在分析的序列位點(diǎn)上沒有回復(fù)突變或平行突變，并且在被檢查的序列位點(diǎn)樹很大時(shí)，也恩呢該獲得正確的系統(tǒng)樹。,3、最大似然法：該法是考慮到每個(gè)位點(diǎn)出現(xiàn)殘基的似然性，將每個(gè)位置所有可能出現(xiàn)的殘基替換概率進(jìn)行累加，產(chǎn)生特定位點(diǎn)的似然性。該法是與進(jìn)化事實(shí)吻合最好的建樹算法，其缺點(diǎn)是計(jì)算強(qiáng)度非常大，耗時(shí)。 4、貝葉斯法：保留了最大似然法的基本原理，又引進(jìn)了馬爾科夫鏈的蒙特卡洛方法，來模擬演化樹的較晚期可能性分布，并使計(jì)算時(shí)間大大縮短。,（1） phylogenyUPGMA,具體構(gòu)建過程如下 參數(shù)的設(shè)置：點(diǎn)擊， 選擇該菜單中的Construct/test Neig

9、hbor-Joining tree，選擇前面轉(zhuǎn)換得到的*meg文件，得到下圖,對(duì)下圖的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置： 說明： 系統(tǒng)進(jìn)化樹的測(cè)試方法Test of Phylogeny，通常要選擇Bootstrap method，也可以選擇不進(jìn)行測(cè)試； 重復(fù)次數(shù)No. of bootstrap Replications通常設(shè)定至少要大于100比較好，隨機(jī)數(shù)種子可以自己隨意設(shè)定，不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。一般選擇500或1000。 Model/Method通常選擇Kimura 2-parameter。,設(shè)定完成，點(diǎn)compute，開始計(jì)算得到進(jìn)化樹構(gòu)建的結(jié)果。如下圖所示；,該窗口中有兩個(gè)屬性頁，一個(gè)是原始樹Original

10、 tree，一個(gè)是bootstrap驗(yàn)證過的一致樹Bootstrap concensus tree。樹枝上的數(shù)字表示bootstrap驗(yàn)證中該樹枝可信度的百分比。 得到構(gòu)建的進(jìn)化樹后可以對(duì)該進(jìn)化樹進(jìn)行優(yōu)化。 (本文參考網(wǎng)友的文章，同Mega的其它版本使用基本相同，在此表示感謝。以下進(jìn)化樹的優(yōu)化部分直接引用),(1)利用該軟件可得到不同樹型，如下圖所示：,除此之外，還可以有多種樹型，根據(jù)需要來選擇。,）顯示建樹的相關(guān)信息：點(diǎn)擊圖標(biāo)i。,）點(diǎn)擊優(yōu)化圖標(biāo)，可進(jìn)行各項(xiàng)優(yōu)化： Tree欄中，可以進(jìn)行樹型選擇：rectangular tree/circle tree/radiation tree。每種樹都

11、可以進(jìn)行長(zhǎng)度，寬度或角度等的設(shè)定, Branch：可對(duì)樹枝上的信息進(jìn)行修改。, Lable：可對(duì)樹枝的名字進(jìn)行修改。, Scale：標(biāo)尺設(shè)置, Cutoff：cut off for consensus tree。一般為50%。,9、進(jìn)化樹的分類優(yōu)化 Place root on branch：可以來回轉(zhuǎn)換。, Flip subtree：180度翻轉(zhuǎn)分枝，名字翻轉(zhuǎn)180度。 Swab subtree：交換分枝，名字不翻轉(zhuǎn)。 Compress/expand subtree與Set divergent time：可以把同一分枝的基因壓縮或擴(kuò)展。,點(diǎn)擊Compress/expand subtree后，在要壓縮的分枝處點(diǎn)擊，出現(xiàn)