几款软件构建生物进化树的方法比较

1、生物进化树的构建前言2一、NCBI6.二、Mega8三、DNAMAN12四、DNAStar16五、Bio edit1.9哺乳类鸟类被了植物I空肠动物扁物原生动M蠢、节鈕环节物嚴类瓯始生命哺乳貢裸子tmj廉类植物焉世动物刖言1. 背景资料进化树（evolutionary tree）又名系统树（phylogenetie tree）进化树，用来表示物种间亲缘关系远近的树状结构图。在进化树中，各个分类单元（物种）依据进化关系的远近，被安放在树状图表上的不 同位置。所以，进化树简单地表示生物的进化历程和亲缘关系。已发展成为多学科（包括生命科学中的进化论、遗传学、分类学、分子生物学、生物化学、生物物理学和

2、生态学，又包括数学中的概率统计、图论、计算机科学和群论）交叉形成的一个边缘领域。康生动物归纳总结生物进化的总趋势有以下几类: 结构上：由简单到复杂 生活环境上：由水生到陆生 进化水平上：由低等到高等一般来说，进化树是一个二叉树。它由很多的分支和节点构成。根据位置的不同，进化树的节 点分为外部节点和内部节点，外部节点就是我们要进行分类的分类单元（物种）。而物种之间的进 化关系则用节点之间的连线表示。内部节点表示进化事件发生的地方，或表示分类单元进化的祖先 在同一个进化树中，分类单元的选择应当标准一致。进化树上不同节点之间的连线称为分支，其中 有一端与叶子节点相连的分支称为外枝，不与叶子节点相连的

3、分支称为内枝。进化树一般有两种：有根树和无根树。有根树有一个鲜明的特征，那就是它有一个唯一的根节 点。这个根节点可以理解为所有其他节点的共同祖先。所以，有根树能可以准确地反映各个物种的 进化顺序，从根节点进化到任何其他节点只有能有一条惟一的路径。无根树则不能直接给出根节点, 无根树只反映各个不同节点之间的进化关系的远近，没有物种如何进化的过程。但是，我们可以在 无根树种指派根节点，从而找出各个物种的进化路径。内阿来L.虫L城古牛界晴見古生界古细菌冀檢生物/r-无根树oioojo有根树wnjf 闻屮仙卫W CM33B14 complete gwiE/!加1 临Ha -州 M耿幽 1gbF2C(2

4、143.1| H uman papil口mr Lf 5放射树有根树、无根树bacteria outgroup外围支拓扑结构：有根树：反映时间顺序 archaeaarchaea archaeaeukaryoteeukaryoteeukaryoteeukaryote无根树:反映距离eukaryote分子进化树（以分子数据为依据构建的进化树）不仅精确地反映物种间或群体间在进化过程中发 生的极微细的遗传变异（小至一个氨基酸或一个核昔酸差异），而且借助化石提供的大分子类群的分化 年代能定量地估计出物种间或群体间的分化年代，这对进化论的研究而言无疑是一场革命。序列比较是生物信息学中最频繁也是最有价值的工作

5、。要知道一个序列（结构）与另一个序列（结构)或者与一批序列(结构)之间的差异，唯一的途径就是序列(结构)的比较分析。序列水平上的比较反 映的是字符串之间的差异，能够发现碱基序列或者氨基酸序列的保守模式。但是，在分子生物学中， 比较是多方面的，除了核酸或蛋白质序列的比较，也可以是结构的比较等。事实上，相差很大的序 列可以形成具有相同功能的分子。而结构水平上的比较更能反映功能上的差异，能够发现与功能紧 密相关的结构域。结构比较方面的工作都是围绕蛋白质及RNA展开的。构建进化树的方法包括两种：一类是序列类似性比较，主要是基于氨基酸相对突变率矩阵(丄 用PAM250)计算不同序列差异性积分作为它们的差

6、异性量度(序列进化树)；另一类在难以通过序列比较构建序列进化树的情况下，通过蛋白质结构比较包括刚体结构叠合和多结构特征比较等方法 建立结构进化树。三种主要的建树方法分别是 距离法(distanee method、最大节约法(maximum parsimony MP) 和最大似然法(maximum likelihood，ML )。2. 同源性同源性(homology)是比较生物学中的一个中心概念。同源，最基本的意义就是具有共同祖先。一般来说，如果两个物种中有两个性状满足一下两个条件中的任意一个，就可以称这两个性状为一 对同源状。在分子进化研究中，同源性一般是指两个核酸分子的核苷酸序列或者两种蛋白

7、质的氨基酸序列 质检的相似程度。序列分析是最终测定同源性程度的方法。 直系同源(orthology )可以反映物种血统上的同源性，即物种进化的历史 并系同源(paralogy )只反映基因进化的历史。 异同源(xenology )仅仅部分反映基因进化历史。 多异同源(paraxe no logy )与异同源的不同点在于主要基因组中它拥有的两个或者更多的 外源基因拷贝。部分同源(plerology )由许多不同功能部分组成，而一个基因的组成中包含其他基因的片 段。Enter Query SequenceQuety subrange 妙 Align two or mare sequences 空2

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12、. 1H9644249 1HQ644243. 1ibjAB818689.|gbtHQ644Z90. 1前 gbAY6S6SE2. 1JQ0040G7.1gbHQ644296. 1gbHQ644293 1HQ6442ei. 1吐iHQ64427T 1fitHuman Kumaji Mumaii Kwan Kun ait Hunan Hun antype lb viruses taxid 333750 Huvan paplllcBiavirus type 16 variant . papillomavirus papillcivavirus papiLlomavirus papillQmaviru

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18、unee Label等信息二、Mega1 将基因序列，导入软件中，比对TA TTTnE：l：l.3：lTTTT T T tAlignDataModelsDistanceDiuersrtyPby zqen yUssr TresAncestorsSelerticinRatesClocksDiagnoseFile Analysis HelpData Edit S&arcb 创 ign ment Wet Sequencer Display 旦吕 Ips DH f 彗硬麻 w刼 包门矚黑皂X脊框1酋*ii卜備总物辦ONA Sequences Translated Protein SequencesSpe

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23、193 |gb|KC470229.1 |_Hunanj?apilJ3 . 311145353244 A IEF202153.1 -Tin rtrilll比对完成后，查看进化树首先显示比对后文件到 Phyloge netic An alysis查看比对结果M6: Sequence Data ExplorerQata Display Search groups Highlight Statistics Help回識観嬴區叵）国弋胡冋冋冋区1卩国冈国亦司曲鮒ShlameGroupIJIJHt gi|31O698439ref|NC 001526 21 Human papillomaviE| c T A

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25、6580 1| Human p即illomaviru：ACTACA A T A A T01 gi|56462976|gb|AY686579 11 Human papillomavirusACTACA A T A A T回8一 gi|560891922|dbj|ABS89494 11 Human papillomavirACTACA A T A A T*9 gi|560891913|dbj|AB889493 11 Human papillomavirACTAcA A T A A TH10. gi|560891904|dbj|AB889492 11 Human papillomasACTAcA A

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28、 旦mlpMcgAlign - Residue Substitutions of Untitled J, Hein (Weighted)AlignNet Search Window HelpWei ghted 寧 File Edit Align Vie1；/ OptiorsACGTRYWS MKBDHVX -A4AC0斗CG004GT0004TR00D02R000002WQ000002WS00000002S00000Q002MK0000000002KB00000000001BD0000000Q0001DH0000000000001HV00000000000001VX00000000000000

29、0X0000000000000000亠AcGTRYwsMKBDHVX_| 血 Canu打开DNAStar下MegAlign软件，将要分析的基因系列导入。比对MegAlign-Untitied 律 File EdrtAlignVie1/ Options Net Search Window HelpSequence : ： ；-!:冈 Consen 9 Sequenc NU_001!AY6865!JN5 65 3KF95404 AB8186： EU91汗FJ0067HM0S711 AF4026By JoWn Hein Methodshift+CtrkJBy Ckstal V MethodCtrl

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33、450.40.40.30.699.699 698.598.2560.50.50.5070.499,598.498.0670.30.30.20.70.40.598.498.1181.61.6161.71.51.71798.6891.91.91.92,01.82.01.91.4g12345679CDlJusyCDQMC_0D1526.2AY686584.1JN565303l1KF954093.1AB8186S7JEU918764.1FJ006723.1HM0571821AF402676.1查看进化树Ale EdiT Align 1Options NetWindowJT| Sequence NamA

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35、23.1KF954093.1NC_0Q1526.2AY686584.1EU91&764.1AB818687 1HM057ia2,1AF402678.1BioEci it Sequence Alignment EditorFile dr7 Sequen 匚 g Alignment 里底丫Accessory ApplicationSNA World V/ide Web Options 也indo训 helpAdd / Modi / Remove an Accessory Application审 C;Dpcuments nd SettiiigsXAdmi,dustalw Multiple alignmentBLASTMode; | Select7 Slide TSelectionc Position;匚contig 节疋mbly program