如何用 MEGA 构建进化树 MEGA 是一个关于序列分析以及比较统计的工具包, 其中包括有距离建树法和 MP 建树法 ; 可自动或手动进行序列比对, 推断进化树, 估算分子进化率, 进行进化假设测验, 还能联机的 Web 数据库检索下载后可直接使用, 主要包括几个方面的功能软件 :i)dna 和

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翎卞
5 years ago
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1 如何用 MEGA 构建进化树 MEGA 是一个关于序列分析以及比较统计的工具包, 其中包括有距离建树法和 MP 建树法 ; 可自动或手动进行序列比对, 推断进化树, 估算分子进化率, 进行进化假设测验, 还能联机的 Web 数据库检索下载后可直接使用, 主要包括几个方面的功能软件 :i)dna 和蛋白质序列数据的分析软件 ii) 序列数据转变成距离数据后, 对距离数据分析的软件 iii) 对基因频率和连续的元素分析的软件 iv) 把序列的每个碱基 / 氨基酸独立看待 ( 碱基 / 氨基酸只有 0 和 1 的状态 ) 时, 对序列进行分析的软件 v) 绘制和修改进化树的软件, 进行网上 blast 搜索用 MEGA 构建进化树有以下步骤 : 1. 16S rdna 测序和参考序列选取从环境中分离到单克隆, 去重复后扩增 16S rdna 序列并测序, 然后与数据库比对, 找到相似度最高的几个序列, 确定一下你分离的细菌大约属于哪个科哪个属, 如果相似度达到百分之百那基本可以确定你分离得到的就是 Blast 到的那个, 然后找一到两个同科的, 再找一到两个同目的, 再找一到两个同纲的细菌, 把序列全部下下来, 以 FSATA 形式整合在 TXT 文档中, 如 >TS1 GCAGTCGAACGATGAAGCCCAGCTTGCTGGGTGGATTAGTGGCGAACGGGTGAGTAA CACGTGGGTGATCTGCCCTGCACTTCGGGATAAGCCTGGGAAACTGGGTCTAATACCG GATAGGACCTCGGGATGCATGTTCCGGGGTGGAAAGGTTTTCCGGTGCAGGATGGGCC >gi gb EF Rhodococcus sp. Atl25 16S ribosomal RNA gene, partial sequence CGATTAGAGTTTGATCCTGGCTCAGGACGAACGCTGGCGGCGTGCTTAACACATGCAA GTCGAACGATGAAGCCCAGCTTGCTGGGTGGATTAGTGGCGAACGGGTGAGTAACAC GTGGGTGATCTGCCCTGCACTTCGGGATAAGCCTGGGAAACTGGGTCTAATACCGGAT >TS2 TGCAAGTCGAGCGAATGGATTAAGAGCTTGCTCTTATGAAGTTAGCGGCGGACGGGTG AGTAACACGTGGGTAACCTGCCCATAAGACTGGGATAACTCCGGGAAACCGGGGCTAA TACCGGATAACATTTTGAACTGCATGGTTCGAAATTGAAAGGCGGCTTCGGCTGTCACT >gi emb AJ Bacillus cereus partial 16S rrna gene, strain TMW GATGAACGCTGGCGGCGTGCCTAATACATGCAAGTCGAGCGAATGGATTAAGAGCTTG CTCTTATGAAGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCCATAAGAC TGGGATAACTCCGGGAAACCGGGGCTAATACCGGATAACATTTTGAACYGCATGGTTC.. 参考序列选择有几个原则 :a, 不选非培养 (unclutured) 微生物为参比 ;b, 所选参考序列要正确, 里面无错误碱基 ;c, 在保证同属的前提下, 优先选择 16S rdna 全长测序或全基因组测序的种 ;d, 每个种属选择一个参考序列, 如果自己的序列中同一属的较多, 可适当选择两个参考序列

2 2. 序列比对将整理好的序列导入 clustalx1.83, 如图接着程序自动运行, 得出结果, 自动输出.aln 和.dnd 为后缀的两个文件序列比对也可以直接用 MEGA 来做 3. 打开程序 MEGA, 如下图所示 :

3 4. MEGA3.1 只能打开 meg 格式的文件, 但是它可以把其他格式的多序列比对文件转换过来, 用.aln 格式 (Clustal 的输出文件 ) 转换.meg 文件点 File:Convert to MEGA Format, 打开转换文件对话框, 从目的文件夹中选中 Clustal 对比分析后所产生的.aln 文件, 点击打开 5. 转换好的 meg 文件, 会弹出一个提示信息, 点击 ok 查看 meg 序列文件最后是否正常, 若存在 clustal. * 行, 即可删除点存盘保存 meg 文件, meg 文件会和 aln 文件保存在同一个目录

4 6. 关闭转换窗口, 回到主窗口, 现在点面板上的 Click me to activate a data file 打开刚才的 meg 文件如果为蛋白质序列, 选择 protein sequence, 电击 OK, 得到以下图示, 数据输入之后的样子, 窗口下面有序列文件名和类型而在另外一个窗口内, 出现以下数据文件点击选择和编辑数据分类图标, 可对所选择的序列进行编辑, 完成后点击 close 即可

序列编辑完成后, 可进行保存, 点击保存后出现以下界面, 点击 ok 即可 7.

methods) 所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/ 氨基酸的状态决定的 ( 例如 : 一个序列上可能包含很多的酶切位点,

进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了 ) 而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的进化树枝条的长度代表着进化距离

5 序列编辑完成后, 可进行保存, 点击保存后出现以下界面, 点击 ok 即可 7. 构建进化树的算法主要分为两类 : 独立元素法 (discrete character methods) 和距离依靠法 (distance methods) 所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/ 氨基酸的状态决定的 ( 例如 : 一个序列上可能包含很多的酶切位点, 而每个酶切位点的存在与否是由几个碱基的状态决定的, 也就是说一个序列碱基的状态决定着它的酶切位点状态, 当多个序列进行进化树分析时, 进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了 ) 而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的进化树枝条的长度代表着进化距离独立元素法包括最大简约性法 (Maximum Parsimony methods) 和最大可能性法 (Maximum Likelihood methods ); 距离依靠法包括除权配对法 ( UPGMAM ) 和邻位相连法 (Neighbor-joining)

(1) phylogeny UPGMA (2) 用 Bootstrap 构建进化树,MEGA 的主要功能就是做 Bootstrap 验证的进化树分析, Bootstrap 验证是对进化树进行统计验证的一种方法, 可以作为进化树可靠性的一个度量各种算法虽然不同, 但是操作方法基本一致进化树的构建是一个统计学问题

没有过多的颠换 / 转换的倾向,iv 所检验的序列的碱基数目较多 ( 大于几千个碱基 ); 用最大可能性法分析序列则不需以上的诸多条件, 但是此种方法计算极其耗时如果分析的序列较多, 有可能要花上几天的时间才能计算完毕过程如下 1 参数的设置 :phylogeny bootstrap test of phylogeny NJ 2

6 (1) phylogeny UPGMA (2) 用 Bootstrap 构建进化树,MEGA 的主要功能就是做 Bootstrap 验证的进化树分析, Bootstrap 验证是对进化树进行统计验证的一种方法, 可以作为进化树可靠性的一个度量各种算法虽然不同, 但是操作方法基本一致进化树的构建是一个统计学问题我们所构建出来的进化树只是对真实的进化关系的评估或者模拟如果我们采用了一个适当的方法, 那么所构建的进化树就会接近真实的进化树模拟的进化树需要一种数学方法来对其进行评估不同的算法有不同的适用目标一般来说, 最大简约性法适用于符合以下条件的多序列 : i 所要比较的序列的碱基差别小,ii 对于序列上的每一个碱基有近似相等的变异率,iii 没有过多的颠换 / 转换的倾向,iv 所检验的序列的碱基数目较多 ( 大于几千个碱基 ); 用最大可能性法分析序列则不需以上的诸多条件, 但是此种方法计算极其耗时如果分析的序列较多, 有可能要花上几天的时间才能计算完毕过程如下 1 参数的设置 :phylogeny bootstrap test of phylogeny NJ 2 系统进化树的测试方法, 可以选择用 Bootstrap, 也可以选择不进行测试重复次数 (Replications) 通常设定至少要大于 100 比较好, 随机数种子可以自己随意设定, 不会影响计算结果一般选择 500 或 1000 有许多 Model 供选择, 默认为 Kimura 2-parameter, 不同的 Model 有不同的算法, 具体请参考专业的生物信息学书籍设定完成, 点 compute, 开始计算

7 2 结果输出 : 这个过程所耗时间和序列的数量和长短成正比, 程序就会产生这么一个树, 该窗口中有两个属性页, 一个是原始树, 一个是 bootstrap 验证过的一致树树枝上的数字表示 bootstrap 验证中该树枝可信度的百分比结果如下 :

8 8. 进化树的优化 : 1) 利用该软件可得到不同树型, 如下图所示 : 除此之外, 还可以有多种树型, 根据需要来选择 2) 显示建树的相关信息 : 点击图标 i

9 3) 点击优化图标, 可进行各项优化 : Tree 栏中, 可以进行树型选择 :rectangular tree/circle tree/radiation tree 每种树都可以进行长度, 宽度或角度等的设定 Branch: 可对树枝上的信息进行修改

10 Lable: 可对树枝的名字进行修改

11 Scale: 标尺设置 Cutoff:cut off for consensus tree 一般为 50% 9 进化树的分类优化 Place root on branch: 可以来回转换

点击 Compress/expand subtree 后, 在要压缩的分枝处点击, 出现以下界面, 在

12 Flip subtree:180 度翻转分枝, 名字翻转 180 度 Swab subtree: 交换分枝, 名字不翻转 Compress/expand subtree 与 Set divergent time: 可以把同一分枝的基因压缩或扩展点击 Compress/expand subtree 后, 在要压缩的分枝处点击, 出现以下界面, 在 name/caption 中输入文件名 ( 例如 wwww), 其他还有很多的选项, 设置好了, 点击 OK 所得到的结果, 可以在压缩和扩展之间转换

13 10. 调整进化树根据所的进化树的效果, 要进行调整, 包括多余序列删除不足序列添加种属名称标注等等, 还要根据投稿杂志要求在 PHOTOSHOP 中修改等完成后的进化树应包含充足的信息本人所做进化树完成图如下 :

女性减肥健身（六）.doc

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