实验生物学讲义

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1、实验四多重序列比对及系统发生树的构建【实验目的】丨、掌握使用Clustalx进行序列多重比对的操作方法；2、熟悉构建分子系统发生树的基木过程，掌握使用MEGA软件构建系统发生树的操作方法。3、进一步熟练BLAST的使用【实验原理】在现代分子进化研究中，根据现有生物基因或物种多样性来重建生物的进化史是一个非常重要的问题。一个可靠的系统发生的推断，将揭示出有关生物进化过程的顺序，有助于我们了解生物进化的历史和进化机制。对于一个完整的进化树分析需要以下儿个步骤：（1）要对所分析的多条目标序列进行比对；（2）要构建一个进化树（phyligeneti

2、ctree）。构建进化树的算法主要分为两类：基于距离的方法和基于形状的方法。基于距离的方法是指计算序列之间的两两距离，构成距离矩阵，然后采用聚类算法推断进化树。最常见的基于距离的方法是UPGMA（Unweightedpairgroupmethodwitharithmeticmean,不加权算数平均对群法）与Neighbor-joining（邻接法），前者不如后者准确。基于性状的方法是指把序列中每个位点的状态视为性状，建立进化树模型来描述序列之间的性状差异。最常见的基于性状的方法包括最大简约法，最大似然法以及贝页斯方法。基于距离的方法和对于基

3、于性状的方法，在计算速度上快很多，而且适用于各种类型的数据（如SNP数据，基因表达数据等）；基于性状的方法计算速度较慢，搜索空间更大，得到的结果也往往更加准确。在研究中一般都会尝试不同的方法来建立进化树，综合多种方法得到的结果更加可靠。（3）对进化树进行评估。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，需要进行统计学检验和评估。现在主要采用的方法是bootstraping,该方法的原理是每次以位点为单位对用于建树的多序列比对进行重新采样，看得到的进化树跟使用原有多序列比对得到的进化树的相似性。简单

4、的说，就是看如果只用多序列比对的部分信息（2/3左右）构建进化树，得到的序列间的关系是否比较稳定。在实际应用中，多序列比对常用的软件包括ClustalW/X,MUSCLE,MAFFT等，三者的准确性和当，但计算时间依次减少；进化树构建常用的软件包括实验四多重序列比对及系统发生树的构建【实验目的】丨、掌握使用Clustalx进行序列多重比对的操作方法；2、熟悉构建分子系统发生树的基木过程，掌握使用MEGA软件构建系统发生树的操作方法。3、进一步熟练BLAST的使用【实验原理】在现代分子进化研究中，根据现有生物基因或物种多样性来重建生物的进化史

5、是一个非常重要的问题。一个可靠的系统发生的推断，将揭示出有关生物进化过程的顺序，有助于我们了解生物进化的历史和进化机制。对于一个完整的进化树分析需要以下儿个步骤：（1）要对所分析的多条目标序列进行比对；（2）要构建一个进化树（phyligenetictree）。构建进化树的算法主要分为两类：基于距离的方法和基于形状的方法。基于距离的方法是指计算序列之间的两两距离，构成距离矩阵，然后采用聚类算法推断进化树。最常见的基于距离的方法是UPGMA（Unweightedpairgroupmethodwitharithmeticmean,不加权算数平均

6、对群法）与Neighbor-joining（邻接法），前者不如后者准确。基于性状的方法是指把序列中每个位点的状态视为性状，建立进化树模型来描述序列之间的性状差异。最常见的基于性状的方法包括最大简约法，最大似然法以及贝页斯方法。基于距离的方法和对于基于性状的方法，在计算速度上快很多，而且适用于各种类型的数据（如SNP数据，基因表达数据等）；基于性状的方法计算速度较慢，搜索空间更大，得到的结果也往往更加准确。在研究中一般都会尝试不同的方法来建立进化树，综合多种方法得到的结果更加可靠。（3）对进化树进行评估。进化树的构建是一个统计学问题，我们所构

7、建出来的进化树只是对真实的进化关系的评估或者模拟，需要进行统计学检验和评估。现在主要采用的方法是bootstraping,该方法的原理是每次以位点为单位对用于建树的多序列比对进行重新采样，看得到的进化树跟使用原有多序列比对得到的进化树的相似性。简单的说，就是看如果只用多序列比对的部分信息（2/3左右）构建进化树，得到的序列间的关系是否比较稳定。在实际应用中，多序列比对常用的软件包括ClustalW/X,MUSCLE,MAFFT等，三者的准确性和当，但计算时间依次减少；进化树构建常用的软件包括PHYLIP（软件包，包括多种建树方法），MEGA

8、,MrBayes,Phyml等等。从用户友好性和功能上来说，MEGA是目前用得最多的进化树构建和分析软件。本课程将学习如何使用ClustalX和MEGA分别做多序列比对和进化树构