系统进化树的构建

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 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 的一种方法， 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， 生物大分子序列 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 进化关系。 计算法来计算生物间的进化关系。并用系 统进化树， 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。 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) 系统发育进化树(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。 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： 系统进化树的主要构成：结点( 种群)。 结点(node):每个结点表示一个分类单元(属、种群)。 :每个结点表示一个分类单元( 进化分枝(Clade): 是指由同一生物进化而来的单一系统群。 进化分枝 ： 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 实体抽象为节点，

分子系统发育的核心为构建系统发育进化树 分子系统发育的核心为构建系统发育进化树 核心

系统进化树(1)进化拓扑结构： 进化拓扑结构： 进化树中不同枝的拓扑图形。 进化树中不同枝的拓扑图形。 根：所有分类的共同祖先。 所有分类的共同祖先。 结点：表示一个分类单元。 结点：表示一个分类单元。 进化支：两种以上生物( 进化支：两种以上生物(DNA序 序 及其祖先组成的树枝。 列)及其祖先组成的树枝。 进化分支： 进化分支：进化关系的图形表示 进化分支长度： 进化分支长度： 用数值表示的进化枝的变化程度 遗传距离) (遗传距离) 距离标尺： 距离标尺： 生物体或序列之间差异的的 数字 尺度。 尺度。 外群： 外群： 与分析序列相关的生物序列且具 有较远的亲缘关系 结点猩 猩

结 点

人

进化支

根一个单位

分支 长度

狒 狒

距离标尺

外 群

系统发育进化树示例

系统发育树重建分析步骤多序列比对(自动比对，手工校正) 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

系统发育树重建的基本方法 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 系统发育树构建软件 PAUP BEAST Figtree (树形显示软件) TreeView (树形显示软件)

构建NJ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： http://doc.guandang.net/biology/bioinfo2/78842.shtml

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。 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

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

实例讲解

点击 Do Complete Alignment,选择保存路径之后点击ALIGN ALIGN,。 ALIGN

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， 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。 预设的保存格式。Bannavirus.FASTA Bannavirus.phy