微生物分子進化及系統發育山西大學楊曉青微生物分子進化及系統發育山西大學進化的分子基礎系統發育樹MEGA介紹建樹實例進化的分子基礎系統發育樹MEGA介紹建樹實例

構建進化樹的意義進化樹：用來表示物種之間的進化關系，又稱“系統樹”、“系譜樹”。根據各類生物間的親緣關系的遠近，把各類生物安置在有分枝的樹狀的圖表上，簡明地表示生物的進化歷程和親緣關系。意義：研究從單細胞有機體到多細胞有機體的生物進化過程，而且可以粗略估計現存的各類種屬生物的分歧時間。通過蛋白質的分子進化樹分析，為從分子水平研究物種進化提供了新的手段，可以比較精確的確定某物種的進化地位。構建進化樹的意義進化樹：用來表示物種構建進化樹的基本步驟：1、核酸序列的獲取：數據庫查詢、測序2、序列比對：BLAST、ClustalX、ClustalW2等。3、進化樹分析：MEGA、PAUP4.0、Phylip、NETWORK4.11、SplitsTree4、TCS1.8等。構建進化樹的基本步驟：參考序列選擇注意事項：1、不選非培養(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；在保證同屬的前提下，優先選擇16SrDNA全長測序或全基因組測序的種；每個種屬選擇一個參考序列，如果自己的序列中同一屬的較多，可適當選擇兩個參考序列。3、使用clustalx1.83進行序列比對參考序列選擇注意事項：MEGA簡要介紹MEGA是有亞利桑那州立大學生命科學學院的SudhirKumar教授主持開發和維護的一款免費的構建進化樹軟件。主要功能：序列比對、格式轉換、數據修訂、距離計算、系統樹重建和可行度評估等全套功能，能對DNA、mRNA、氨基酸序列及遺傳距離進行系統發生分析。MEGA簡要介紹MEGMEGA5.1主界面MEGA5.1主界面ClustaX主界面ClustaX主界面

核酸序列的獲取核酸序列的獲取

保存文件并命名保存文件并命名>XXXXAGGCTTAACACATGCAAGTCGAGCGGAGCGAGGGTGCTTGCACCTTAGCTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAATGCTTAGGAATCTGCCTATTAGTGGGGGACAACATTCCGAAAGGAATGCTAATACCGCATACGCCCTACGGGGGAAAGCAGGGGATCTTCGGACCTTGCGCTAATAGATGAGCCTAAGTCGGATTAGCTAGTTGGTGGG>gi|289469964|gb|GU388381.1|AcinetobactertandoiistrainDSM1497016SribosomalRNAgene,partialsequenceACTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAATGCTTAGGAATCTGCCTATTAGTGGGGGACAACATTCCGAAAGGGATGCTAATACCGCATACGCCCTACGGGGGAAAGCAGGGGATCTTCGGACCTTGCGCTAATAGATGAGCCTAAGTCGGATTAGCTAGTTGGTGGGGTAAAGGCCTACCAAGGCGACGATCTGTAGCGGGTCTGAGAGGATGA……

合并文件>XXXX合并點擊File/loadsequences，將整理好的*.txt序列文件導入clustalx1.83，如圖點擊File/loadsequences，將整理好的*.t接著點擊Alignment/DoCompleteAligment程序自動運行，得出結果，自動輸出*.aln和*.dnd為后綴的兩個文件，并自動存入你*.txt文件所在的文件夾內。序列比對也可以直接用MEGA來做。接著點擊Alignment/DoCompleteAlig4、運行程序MEGA5.0，如下圖所示：4、運行程序MEGA5.0，如下圖所示：點擊：File導入Clustal程序得到的*.aln文件。再點File/ConverttoMEGAFormat，打開轉換文件對話框，從目的文件夾中選中Clustal對比分析后所產生的*.aln文件，轉換為*.meg文件。轉換時一路確認相關界面。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文件會和aln文件保存在上述*.txt同一個文件夾中。點擊：File導入Clustal程序得到的*.aln文件。再5、關閉轉換窗口，回到主窗口，現在從File中打開剛才保存的*.meg文件。

5、關閉轉換窗口，回到主窗口，現在從File中打開剛才保存如果為核酸序列，選擇“Nucleotidesequence”，點擊“OK”，得到以下圖示。

如果為核酸序列，選擇“Nucleotidesequence選擇默認的Standard，點擊OK后，如圖所示。選擇默認的Standard，點擊OK后，如圖所示。點擊程序中的，可以得到下圖點擊程序中的，可以得到下圖在另外一個窗口內，出現以下數據文件點擊選擇和編輯數據分類圖標，可對所選擇的序列進行編輯，完成后點擊close即可。在另外一個窗口內，出現以下數據文件點擊選擇和編輯數據分類圖標微生物課件之MEGA使用序列編輯完成后，可進行保存，點擊保存后出現以下界面，點擊ok即可。序列編輯完成后，可進行保存，點擊保存后出現以下界面，點擊ok

常用的構樹方法1、鄰接法：是居于最小進化原理經常被使用的一種算法，它不檢查素有可能的拓撲結構，同時給出拓撲結構和分支長度。可以通過確定距離最近的成對分類單位來使系統樹的總距離達到最小。優點是重建的樹相對準確，假設少，計算速度快，只得一棵樹，而缺點是在將序列上的所有位點等同對待，且所分析序列的進化距離不能太大。2、最大簡約法：是居于形態特征分類的需要發展起來的，優點是該法無需引入處理核苷酸或者氨基酸替代時所必須的假設，對分析某些特殊的分子數據（如插入序列和插入/缺失）等特別有用，在分析的序列位點上沒有回復突變或平行突變，并且在被檢查的序列位點樹很大時，也能獲得正確的系統樹。常3、最大似然法：該法是考慮到每個位點出現殘基的似然性，將每個位置所有可能出現的殘基替換概率進行累加，產生特定位點的似然性。該法是與進化事實吻合最好的建樹算法，其缺點是計算強度非常大，耗時。4、貝葉斯法：保留了最大似然法的基本原理，又引進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，并使計算時間大大縮短。3、最大似然法：該法是考慮到每個位點出現殘基的似然性，將每個（1）phylogeny→UPGMA（1）phylogeny→UPGMA具體構建過程如下

參數的設置：點擊，選擇該菜單中的Construct/testNeighbor-Joiningtree，選擇前面轉換得到的*meg文件，得到下圖對下圖的參數進行設置：說明：系統進化樹的測試方法TestofPhylogeny，通常要選擇Bootstrapmethod，也可以選擇不進行測試；重復次數No.ofbootstrapReplications——通常設定至少要大于100比較好，隨機數種子可以自己隨意設定，不會影響計算結果。一般選擇500或1000。Model/Method——通常選擇Kimura2-parameter。具體構建過程如下

參數的設置：點擊，選擇該菜單微生物課件之MEGA使用設定完成，點compute，開始計算得到進化樹構建的結果。如下圖所示；該窗口中有兩個屬性頁，一個是原始樹Originaltree，一個是bootstrap驗證過的一致樹Bootstrapconcensustree。樹枝上的數字表示bootstrap驗證中該樹枝可信度的百分比。得到構建的進化樹后可以對該進化樹進行優化。(本文參考網友的文章，同Mega的其它版本使用基本相同，在此表示感謝。以下進化樹的優化部分直接引用)設定完成，點compute，開始計算得到進化樹構建的結果。如(1)利用該軟件可得到不同樹型，如下圖所示：(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，根據需要來選擇。除此之外，還可以有多種樹型，根據需要來選擇。２）顯示建樹的相關信息：點擊圖標i。２）顯示建樹的相關信息：點擊圖標i。３）點擊優化圖標，可進行各項優化：

Tree欄中，可以進行樹型選擇：rectangulartree/circletree/radiationtree。每種樹都可以進行長度，寬度或角度等的設定

３）點擊優化圖標，可進行各項優化：

Tree欄中，可Branch：可對樹枝上的信息進行修改。Branch：可對樹枝上的信息進行修改。Lable：可對樹枝的名字進行修改。Lable：可對樹枝的名字進行修改。微生物課件之MEGA使用Scale：標尺設置Scale：標尺設置Cutoff：cutoffforconsensustree。一般為50%。Cutoff：cutoffforconsensu9、進化樹的分類優化

Placerootonbranch：可以來回轉換。

9、進化樹的分類優化

PlacerootonbFlipsubtree：180度翻轉分枝，名字翻轉180度。Swabsubtree：交換分枝，名字不翻轉。Compress/expandsubtree與Setdivergenttime：可以把同一分枝的基因壓縮或擴展。Flipsubtree：180度翻轉分枝，名字翻轉1點擊Compress/expandsubtree后，在要壓縮的分枝處點擊，出現以下界面，在name/caption中輸入文件名（例如wwww），其他還有很多的選項，設置好了，點擊OK。

點擊Compress/expandsubtree后，在要壓所得到的結果，可以在壓縮和擴展之間轉換。所得到的結果，可以在壓縮和擴展之間轉換。微生物課件之MEGA使用10.調整進化樹

根據所的進化樹的效果，要進行調整，包括多余序列刪除、不足序列添加、種屬名稱標注等等，還要根據投稿雜志要求在PHOTOSHOP中修改等。完成后的進化樹應包含充足的信息。10.調整進化樹微生物課件之MEGA使用微生物課件之MEGA使用微生物分子進化及系統發育山西大學楊曉青微生物分子進化及系統發育山西大學進化的分子基礎系統發育樹MEGA介紹建樹實例進化的分子基礎系統發育樹MEGA介紹建樹實例

構建進化樹的意義進化樹：用來表示物種之間的進化關系，又稱“系統樹”、“系譜樹”。根據各類生物間的親緣關系的遠近，把各類生物安置在有分枝的樹狀的圖表上，簡明地表示生物的進化歷程和親緣關系。意義：研究從單細胞有機體到多細胞有機體的生物進化過程，而且可以粗略估計現存的各類種屬生物的分歧時間。通過蛋白質的分子進化樹分析，為從分子水平研究物種進化提供了新的手段，可以比較精確的確定某物種的進化地位。構建進化樹的意義進化樹：用來表示物種構建進化樹的基本步驟：1、核酸序列的獲取：數據庫查詢、測序2、序列比對：BLAST、ClustalX、ClustalW2等。3、進化樹分析：MEGA、PAUP4.0、Phylip、NETWORK4.11、SplitsTree4、TCS1.8等。構建進化樹的基本步驟：參考序列選擇注意事項：1、不選非培養(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；在保證同屬的前提下，優先選擇16SrDNA全長測序或全基因組測序的種；每個種屬選擇一個參考序列，如果自己的序列中同一屬的較多，可適當選擇兩個參考序列。3、使用clustalx1.83進行序列比對參考序列選擇注意事項：MEGA簡要介紹MEGA是有亞利桑那州立大學生命科學學院的SudhirKumar教授主持開發和維護的一款免費的構建進化樹軟件。主要功能：序列比對、格式轉換、數據修訂、距離計算、系統樹重建和可行度評估等全套功能，能對DNA、mRNA、氨基酸序列及遺傳距離進行系統發生分析。MEGA簡要介紹MEGMEGA5.1主界面MEGA5.1主界面ClustaX主界面ClustaX主界面

核酸序列的獲取核酸序列的獲取

保存文件并命名保存文件并命名>XXXXAGGCTTAACACATGCAAGTCGAGCGGAGCGAGGGTGCTTGCACCTTAGCTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAATGCTTAGGAATCTGCCTATTAGTGGGGGACAACATTCCGAAAGGAATGCTAATACCGCATACGCCCTACGGGGGAAAGCAGGGGATCTTCGGACCTTGCGCTAATAGATGAGCCTAAGTCGGATTAGCTAGTTGGTGGG>gi|289469964|gb|GU388381.1|AcinetobactertandoiistrainDSM1497016SribosomalRNAgene,partialsequenceACTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAATGCTTAGGAATCTGCCTATTAGTGGGGGACAACATTCCGAAAGGGATGCTAATACCGCATACGCCCTACGGGGGAAAGCAGGGGATCTTCGGACCTTGCGCTAATAGATGAGCCTAAGTCGGATTAGCTAGTTGGTGGGGTAAAGGCCTACCAAGGCGACGATCTGTAGCGGGTCTGAGAGGATGA……

合并文件>XXXX合并點擊File/loadsequences，將整理好的*.txt序列文件導入clustalx1.83，如圖點擊File/loadsequences，將整理好的*.t接著點擊Alignment/DoCompleteAligment程序自動運行，得出結果，自動輸出*.aln和*.dnd為后綴的兩個文件，并自動存入你*.txt文件所在的文件夾內。序列比對也可以直接用MEGA來做。接著點擊Alignment/DoCompleteAlig4、運行程序MEGA5.0，如下圖所示：4、運行程序MEGA5.0，如下圖所示：點擊：File導入Clustal程序得到的*.aln文件。再點File/ConverttoMEGAFormat，打開轉換文件對話框，從目的文件夾中選中Clustal對比分析后所產生的*.aln文件，轉換為*.meg文件。轉換時一路確認相關界面。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文件會和aln文件保存在上述*.txt同一個文件夾中。點擊：File導入Clustal程序得到的*.aln文件。再5、關閉轉換窗口，回到主窗口，現在從File中打開剛才保存的*.meg文件。

5、關閉轉換窗口，回到主窗口，現在從File中打開剛才保存如果為核酸序列，選擇“Nucleotidesequence”，點擊“OK”，得到以下圖示。

如果為核酸序列，選擇“Nucleotidesequence選擇默認的Standard，點擊OK后，如圖所示。選擇默認的Standard，點擊OK后，如圖所示。點擊程序中的，可以得到下圖點擊程序中的，可以得到下圖在另外一個窗口內，出現以下數據文件點擊選擇和編輯數據分類圖標，可對所選擇的序列進行編輯，完成后點擊close即可。在另外一個窗口內，出現以下數據文件點擊選擇和編輯數據分類圖標微生物課件之MEGA使用序列編輯完成后，可進行保存，點擊保存后出現以下界面，點擊ok即可。序列編輯完成后，可進行保存，點擊保存后出現以下界面，點擊ok

常用的構樹方法1、鄰接法：是居于最小進化原理經常被使用的一種算法，它不檢查素有可能的拓撲結構，同時給出拓撲結構和分支長度。可以通過確定距離最近的成對分類單位來使系統樹的總距離達到最小。優點是重建的樹相對準確，假設少，計算速度快，只得一棵樹，而缺點是在將序列上的所有位點等同對待，且所分析序列的進化距離不能太大。2、最大簡約法：是居于形態特征分類的需要發展起來的，優點是該法無需引入處理核苷酸或者氨基酸替代時所必須的假設，對分析某些特殊的分子數據（如插入序列和插入/缺失）等特別有用，在分析的序列位點上沒有回復突變或平行突變，并且在被檢查的序列位點樹很大時，也能獲得正確的系統樹。常3、最大似然法：該法是考慮到每個位點出現殘基的似然性，將每個位置所有可能出現的殘基替換概率進行累加，產生特定位點的似然性。該法是與進化事實吻合最好的建樹算法，其缺點是計算強度非常大，耗時。4、貝葉斯法：保留了最大似然法的基本原理，又引進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，并使計算時間大大縮短。3、最大似然法：該法是考慮到每個位點出現殘基的似然性，將每個（1）phylogeny→UPGMA（1）phylogeny→UPGMA具體構建過程如下

參數的設置：點擊，選擇該菜單中的Construct/testNeighbor-Joiningtree，選擇前面轉換得到的*meg文件，得到下圖對下圖的參數進行設置：說明：系統進化樹的測試方法TestofPhylogeny，通常要選擇Bootstrapmethod，也可以選擇不進行測試；重復次數No.ofbootstrapReplications——通常設定至少要大于100比較好，隨機數種子可以自己隨意設定，不會影響計算結果。一般選擇500或1000。Model/Method——通常選擇Kimura2-parameter。具體構建過程如下

參數的設置：點擊，選擇該菜單微生物課件之MEGA使用設定完成，點compute，開始計算得到進化樹構建的結果。如下圖所示；該窗口中有兩個屬性頁，一個是原始樹Originaltree，一個是bootstrap驗證過的一致樹Bootstrapconcensustree。樹枝上的數字表示bootstrap驗證中該樹枝可信度的百分比。得到構建的進化樹后可以對該進化樹進行優化。(本文參考網友的文章，同Mega的其它版本使用基本相同，在此表示感謝。以下進化樹的優化部分直接引用)設定完成，點compute，開始計算得到進化樹構建的結果。如(1)利用該軟件可得到不同樹型，如下圖所示：(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，根據需要來選擇。除此之外