构建系统进化树的详细步骤.docx
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构建系统进化树的详细步骤
构建系统进化树的详细步骤
1.建树前的准备工作
1.1相似序列的获得——BLAST
BLAST是目前常用的数据库搜索程序，它是BasicLocalAlignmentSearchTool的缩写，意矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔朧。
为“基本局部相似性比对搜索工具”（Altschuletal.,1990[62];1997[63]）。
国际著名生物信息中心聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測樅。
都提供基于Web的BLAST服务器。
BLAST算法的基本思路是首先找出检测序列和目标序
列之间相似性程度最高的片段，并作为核向两端延伸，以找出尽可能长的相似序列片段。
首先登录到提供BLAST服务的常用，比如国的CBI、美国的NCBI、欧洲的EBI和
日本的DDBJ。
这些提供的BLAST服务在界面上差不多，但所用的程序有所差异。
它
们都有一个大的文本框，用于粘贴需要搜索的序列。
把序列以FASTA格式（即第一行为说明
行，以“>”符号开始，后面是序列的名称、说明等，其中“>”是必需的，名称及说明等可以是
任意形式，换行之后是序列）粘贴到那个大的文本框，选择合适的BLAST程序和数据库，就
可以开始搜索了。
如果是DNA序列，一般选择BLASTN搜索DNA数据库。
这里以NCBI为例。
登录NCBI主页-点击BLAST-点击Nucleotide-nucleotideBLAST（blastn）-在Search文本框中粘贴检测序列-点击BLAST!
-点击Format-得到resultofBLAST。
残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒東。
BLASTN结果如何分析（参数意义）:
>gi|28171832|gb|AY155203.1|Nocardiasp.ATCC4987216SribosomalRNAgene,complete酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭钯。
sequence
Score=2020bits（1019）,Expect=0.0
Identities=1382/1497（92%）,Gaps=8/1497（0%）Strand=Plus/Plus彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔肤。
Query:
1gacgaacgctggcggcgtgcttaacacatgcaagtcgagcggaaaggccctttcgggggt60謀荞抟箧飆鐸怼类薔點鉍杂。
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||Sbjct:
1gacgaacgctggcggcgtgcttaacacatgcaagtcgagcggtaaggcccttc--ggggt58厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩龔。
Query:
61actcgagcggcgaacgggtgagtaacacgtgggtaacctgccttcagctctgggataagc120茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐鈞。
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||Sbjct:
59acacgagcggcgaacgggtgagtaacacgtgggtgatctgcctcgtactctgggataagc118鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘聾。
Score:
指的是提交的序列和搜索出的序列之间的分值，越高说明越相似;
Expect:
比对的期望值。
比对越好，expect越小,一般在核酸层次的比对，expect小于1e-10，籟丛妈羥为贍偾蛏练淨槠挞曉。
就比对很好了，多数情况下为0;
Identities:
提交的序列和参比序列的相似性，如上所指为1497个核苷酸中二者有1382个相
同;
Gaps:
一般翻译成空位，指的是对不上的碱基数目;
Strand:
链的方向，Plus/Minus意味着提交的序列和参比序列是反向互补的，如果是Plus/預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥龅。
Plus则二者皆为正向。
1.2序列格式:
FASTA格式
由于EMBL和GenBank数据格式较为复杂，所以为了分析方便也出现了十分简单的FASTA
数据格式。
FASTA格式又称为Pearson格式，该种序列格式要求序列的标题行以大于号“>”
开头，下一行起为具体的序列。
一般建议每行的字符数不超过60或80个，以方便程序处理。
多条核酸和蛋白质序列格式即将该格式连续列出即可，如下所示:
>E.coli
1aaattgaagagtttgatcatggctcagattgaacgctggcggcaggcctaacacatgcaa渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨钞。
61gtcgaacggtaacaggaagaagcttgcttctttgctgacgagtggcggac……铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵罴。
>AY631071JiangellagansuensisYIM0021gacgaacgctggcggcgtgcttaacacatgcaagtcgagcggaaaggccctttcgggggt擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢无。
61actcgagcggcgaacgggtgagtaacacgtgggtaacctgccttcagctctgggataagc贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉鼉。
……
其中的„>‟为ClustalX默认的序列输入格式，必不可少。
其后可以是种属名称，也可以是序列在Genbank中的登录号（AccessionNo.），自编号也可以，不过需要注意名字不能太长，一般由英文字母和数字组成，开首几个字母最好不要相同，因为有时ClustalX程序只默认前几位为该序列名称。
回车换行后是序列。
将检测序列和搜索到的同源序列以FASTA格式编辑成为一个文本文件（例:
C:
\temp\jc.txt），即可导入ClustalX等程序进行比对建树。
2.构建系统树的相关软件和操作步骤坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱釣。
构建进化树的主要步骤是比对，建立取代模型，建立进化树以及进化树评估。
鉴于以上对于构建系统树的评价，结合本实验室实际情况，以下主要介绍N-JTree构建的相关软件和操作步骤。
蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦繯。
2.1用ClustalX构建N-J系统树的过程
（1）打开ClustalX程序，载入源文件.
File-Loadsequences-C:
\temp\jc.txt.
（2）序列比对
Alignment-Outputformatoptions-?
Clustalformat;CLUSTALWsequencenumbers:
ON買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌擻。
Alignment-Docompletealignment（OutputGuideTreefile,C:
\temp\jc.dnd;OutputAlignmentfile,C:
\temp\jc.aln;）Align?
waiting……綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙钪麦。
等待时间与序列长度、数量以及计算机配置有关。
（3）掐头去尾
File-SaveSequenceas…
Format:
?
CLUSTAL
GDEoutputcase:
Lower
CLUSTALWsequencenumbers:
ON
Savefromresidue:
39to1504（以前后最短序列为准）
Savesequenceas:
C:
\temp\jc-a.alnOK
将开始和末尾处长短不同的序列剪切整齐。
这里，因为测序引物不尽相同，所以比对后序列参差不齐。
一般来说，要“掐头去尾”，以避免因序列前后参差不齐而增加序列间的差异。
剪切后的文件存为ALN格式。
驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼针。
（4）File-Loadsequences-Replaceexistingsequences?
-Yes-C:
\temp\jc-a.aln猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬缩。
重新载入剪切后的序列。
（5）Trees-OutputFormatOptionsOutputFiles:
?
CLUSTALformattree?
Phylipformattree?
PhylipdistancematrixBootstraplabelson:
NODE锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚訝摈。
CLOSE
Trees-ExcludepositionswithgapsTrees-BootstrapN-JTree:
構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲鷯。
Randomnumbergeneratorseed（1-1000）:
111Numberofbootstraptrails（1-1000）:
1000SAVECLUSTALTREEAS:
C:
\temp\jc-a.njbSAVEPHYLIPTREEAS:
C:
\temp\jc-a.njbphbOK?
waiting……輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴镧釃。
等待时间与序列长度、数量以及计算机配置有关。
在此过程中，生成进化树文件*.njbphb，可以用TreeView打开查看。
尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅瀝纰縭。
（6）Trees-DrawN-JTrees
SAVECLUSTALTREEAS:
C:
\temp\jc-a.njSAVEPHYLIPTREEAS:
C:
\temp\jc-a.njphSAVEDISTANCEMATRIXAS:
C:
\temp\jc-a.njphdstOK识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒侬减攙。
此过程中生成的报告文件*.nj比较有用，里面列出了比对序列两两之间的相似度，以及转换和颠换分别各占多少。
凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴铍賄鹗。
（7）TreeView
File-Open-C:
\temp\jc-a.njbphb
Tree-phylogram（unrooted,slantedcladogram，Rectangularcladogram多种树型）Tree-Showinternaledgelabels（Bootstrapvalue）（显示数值）恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦聰櫻郐。
Tree-Defineoutgroup…?
ingroup>>outgroup?
OK（定义外群）鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫摇饬缗。
Tree-Rootwithoutgroup
通常需要对进化树进行编辑，这时首先要Edit-Copy至PowerPoint上，然后Copy至Word上，再进行图片编辑。
如果直接Copy至Word则显示乱码，而进化树不能正确显示。
2.2Mega建树硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹鸶胶据。
虽然ClustalX可以构建系统树，但是结果比较粗放，现在一般很少用它构树，Mega因为操作简单，结果美观，很多研究者选择用它来建树。
阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖輛埙鵜。
（1）首先用ClustalX进行序列比对，剪切后生成C:
\temp\jc-a.aln文件;（同上）
（2）打开BioEdit程序，将目标文件格式转化为FASTA格式，氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩纷釓鄧。
File-Open-C:
\temp\jc-a.aln，
File-SaveAs-C:
\temp\jc-b.fas;
（3）打开Mega程序，转化为mega格式并激活目标文件，
File-ConvertToMEGAFormat-C:
\temp\jc-b.fas?
C:
\temp\jc-b.meg，釷鹆資贏車贖滅獅赘慶獷緞。
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