基于图形表示dna相似性分析及进化树的构建算法地地研究

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1、●TheResearchonSimilarityofDNASequencesandAlgorithmforConstructingPhylogeneticTreeBasedonGraphicalRepresentationbyGUOJiachenB．E．(HunanUniVersity)2007AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsfIorthedegreeofMasterofEngineeringlnComputerApplicat

2、ionintheGraduateSchoolofHunanUniversitySuperVisorProfessorLUOJiaweiMay，2010湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：奄9移。匠日期：劲忉年‘月3日学位论文版权使用授权

3、书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密回。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：赫’日期：力／9年6月3．日日期：钞∥年莎月多日硕士学位论文摘要随着人类基因组计划(HumanGenomeProject，HG

4、P)的完成以及模式生物基因组计划的蓬勃发展，产生了越来越多的分子序列数据。对这些序列数据进行科学的分析、处理、研究不仅推动了生物信息学研究方法和技术的发展，而且在人类疾病及重大疫情的预防、诊断、治疗、新药开发等领域也有着广阔的应用背景。如何给出有效的基因序列图形表达方式并在此基础上对基因进行相似性分析及进化关系分析已成为生物信息学中一个热门的课题。本文着重研究基因序列的图形表达，基于图形表达的基因序列的相似性分析以及采用聚类技术分析基因序列的进化关系。本文的主要工作有：(1)提出一种新的DNA序列的图形

5、表示一一JZ曲线组。在Z曲线的基础上结合廖波3D图形表达方法给出了一种新的图形曲线——JZ曲线组，证明了JZ曲线组中没有回路，同时JZ曲线组包含部分的生物特性。(2)构造了DNA序列间相似性度量的特征矩阵一一J／J矩阵。结合JZ曲线组的J／J矩阵不仅描述了序列碱基的化学性质，而且提取了基因序列的生物意义。并通过对11种生物的∥球蛋白基因的第一外显子的编码序列进行相似性分析，实验结果表明，在JZ曲线组的基础上结合J／J矩阵可以简单有效的分析DNA序列的相似性。．(3)基于JZ曲线组，提出一种基于谱图理论的

6、模糊聚类的传递算法构造进化树。对序列的进行聚类，以聚类结果指导构建进化树，确定序列间的进化关系。同时，聚类算法不仅考虑了类与类之间的分散程度，而且考虑了同一类的紧凑程度，提高了结果的准确性。通过对11种生物的∥球蛋白基因的第一外显子的编码序列以及HlNl病毒的NA基因序列构建进化树，实验结果表明该算法的有效性。关键词：DNA序列；图形表达；特征矩阵；进化树构建算法AbstractWiththerapiddevelopmentofHGP(HumanGenomeProject，HGP)andmodelorg

7、anismgenome-sequencingprojects，moreandmoremolecularsequencesdatahaVebeengenerated．Thescientificanalysis，processandresearchofthesedatanotonlyacceleratesthedevelopmentofBioinformatics，butalsohasbroadapplicationbackgroundintheneldsofhumandiseasepreVention，d

8、iagnosis，treatlnentandnewdrugdevelopment．Howtogiveef-fectiVegraphicalrepresentationofthegenesequences，analysisofgeneticsimilarityandeVolutionaryrelationshlpotbioinformaticshavebecomeahottopic．Thisdissertationmainlystudysth