系统进化树的构建_图文
系统发育树构建PPT(共10张PPT)
系统发育树构建软件 窗Mo口de上lt面es的t&下Mr拉M菜od单elt可es让t(碱你基选替择换传模统型多筛重选比软对件和)轮廓比对需要的所有选项。
• BEAST 名CLUS称T：ALX－Un是cuCltLuUreSdTAbaLc多te重riu序m列cl比on对e 程YU序2的01WH1in0dows版本。
• 序列长度：353 • 相 似 比： 99%
• 核酸序列 • 分类地位
打开软件clustalx
• CLUSTALX－是CLUSTAL多重序列比对程序的Windows 版本。Clustal X为进行多重序列和轮廓比对和分析结果提 供一个整体的环境。 序列将显示屏幕的窗口中。采用多色彩的模式可以在比 对中加亮保守区的特征。窗口上面的下拉菜单可让你选 择传统多重比对和轮廓比对需要的所有选项。
D并is用ta系nc统e-进ba化se树d来m概eth括od生s物基间于的距这离种的亲方缘法关系。
• Figtree (树形显示软件） C窗lu口st上al面x比的对下结拉果菜是单构可建让系你统选发择育传树统的多前重提比对和轮廓比对需要的所有选项。
名Maxim称u：m paUrnscimulotunrye(dMbPa)最cte大riu简m约c法lone YU201H10
3
系统进化树
结点：表示一个分类单元。
进ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ支：两种以上生物（DNA序列 ）及其祖先组成的树枝。
进化分支长度：用数值表示的进化枝 的变化程度（遗传距离） 距离标尺：生物体或序列之间差异的的 数字尺度。
根：所有分类的共同祖先。
外群：一个或多个无可争议的同源物 种,与分析序列相关且具有适当的亲缘 根 关系
系统发育进化树构建
系统发育进化树构建1. 什么是系统发育进化树？系统发育进化树（Phylogenetic Tree），也称为系统树或进化树，是生物学中常用的一种图形表示方法，用于展示不同物种之间的亲缘关系以及它们的进化历史。
系统发育进化树可以帮助我们理解生物多样性的起源、演化以及物种之间的关系。
2. 构建系统发育进化树的方法2.1 形态学特征比较法形态学特征比较法是构建系统发育进化树最早也是最常用的方法之一。
通过比较不同物种的形态特征，如体型、颜色、器官结构等，来推断它们之间的亲缘关系。
这种方法适用于无法进行分子遗传学研究的古生物学领域。
2.2 分子遗传学方法分子遗传学方法是目前构建系统发育进化树的主要手段之一。
它利用DNA、RNA、蛋白质等分子的序列信息来推断不同物种之间的亲缘关系。
常用的方法包括序列比对、构建进化模型、计算进化距离等。
2.3 组织化石记录法组织化石记录法是通过研究化石中的细胞结构、细胞组织等信息，来推断不同物种之间的亲缘关系。
这种方法适用于无法获取分子遗传学信息的古生物学领域。
3. 构建系统发育进化树的步骤3.1 收集相关数据构建系统发育进化树的第一步是收集相关的数据，包括形态学特征数据、分子序列数据或化石记录数据。
数据的准确性和全面性对于构建准确的进化树非常重要。
3.2 数据处理与分析在收集到数据后，需要对数据进行处理和分析。
对于形态学特征数据，可以通过比较不同物种的特征值来计算相似性矩阵；对于分子序列数据，可以进行序列比对和计算进化距离等操作。
3.3 构建进化模型在数据处理与分析的基础上，需要选择合适的进化模型来描述不同物种之间的进化关系。
常用的进化模型包括NJ（Neighbor-Joining）方法、ML（Maximum Likelihood）方法和Bayesian方法等。
3.4 构建进化树在选择了合适的进化模型后，可以利用计算机软件或在线工具来构建进化树。
常用的软件包括MEGA、PAUP*和MrBayes等。
系统发生树构建PPT课件
➢ The branching pattern in a tree is called tree topology（拓扑结构）.
13
分子进化分析介绍
基础生物信息学及应用
2009.09
1
第Ⅲ部分 生物分子信息的分析
基
础 生
第八章
分子进化分析——
物 信
系统发生树构建
息
学
及
应
用
2
本章内容：
基 础
➢ 分子进化分析介绍
生 物
➢ 系统发生树构建方法
信 息
➢ 系统发生树构建实例
学
及
应
用
3
第一节 分子进化分析介绍
基本概念：
基 础
➢ 系统发生（phylogeny）——是指生物形成或进化
物
similar function.
信 息
➢ Paralogs(旁系同源):
学
Homologous sequences within a single species that arose by gene
及
duplication. 。
应 用
➢ 以上两个概念代表了两个不同的进化事件。用于分子进化分析中 的序列必须是直系同源的，才能真实反映进化过程。
及
应
用
6
分子进化分析介绍
➢ 主要假定条件：To use molecular data to reconstruct
evolutionary history requires making a number of
基
reasonable assumptions：
础
生 物 信
The first is that the molecular sequences used in phylogenetic construction are homologous, meaning that they share a common origin and subsequently diverged through time.
系统进化树的构建
系统进化树的构建一、什么是系统进化树系统进化树，又称为生命进化树或物种树，是描述生物进化关系的一种图形表达方式。
它通过比较不同物种之间的形态、生理特征以及遗传信息等多方面的数据，将它们按照演化顺序排列在一个分枝结构图中，以展示各个物种之间的亲缘关系和演化历程。
二、系统进化树的构建方法1. 形态学比较法形态学比较法是最早被使用的构建系统进化树的方法。
该方法主要通过对不同物种之间形态特征的比较，确定它们之间的亲缘关系。
例如，通过对鸟类翅膀长度和颜色等特征进行比较，可以确定它们之间的亲缘关系，并将它们排列在一个分枝结构图中。
2. 分子生物学方法随着分子生物学技术的发展，越来越多的研究者开始使用DNA序列等遗传信息来构建系统进化树。
这种方法主要是通过比较不同物种DNA 序列或蛋白质序列之间的差异性，来推断它们之间的亲缘关系。
例如，通过对人类、猩猩和大猩猩的DNA序列进行比较，可以确定它们在进化过程中的亲缘关系。
3. 综合方法综合方法是将形态学比较法和分子生物学方法结合起来，以获得更准确的系统进化树。
该方法主要是通过对不同物种之间形态特征和遗传信息等多方面的数据进行综合分析，来推断它们之间的亲缘关系。
例如，通过对恐龙化石的形态特征和DNA序列进行比较，可以确定它们在进化过程中的亲缘关系。
三、系统进化树的构建步骤1. 收集数据构建系统进化树需要收集大量的数据，包括形态特征、遗传信息等多方面的数据。
这些数据可以通过实验、文献调查等方式获取。
2. 数据处理收集到的数据需要进行处理和分析，以便于构建系统进化树。
这些处理包括序列比对、计算差异性等操作。
3. 构建树型结构在经过数据处理后，就可以开始构建系统进化树了。
该步骤主要是将不同物种之间的亲缘关系按照演化顺序排列在一个分枝结构图中。
4. 树型验证构建完系统进化树后，需要对其进行验证。
这可以通过计算分支长度、计算拓扑稳定性等方式来实现。
四、系统进化树的应用1. 生物分类学研究系统进化树可以帮助生物学家更准确地确定不同物种之间的亲缘关系，从而更好地进行生物分类学研究。
被子植物分子系统进化树构建
被子植物分子系统进化树构建被子植物可老神奇啦，就像一个超级大家族。
今天咱就来唠唠这个被子植物分子系统进化树是咋构建的哈。
一、啥是被子植物分子系统进化树呢。
你可以把这个进化树想象成一棵超级大树，它的每一个分支就代表着不同种类的被子植物。
这棵树可不是随随便便长出来的，它是根据分子信息构建的。
分子就像是植物的小秘密，藏在它们的细胞里呢。
这些分子信息能告诉我们哪些植物关系近，哪些关系远。
就好比在一个大家族里，你能通过一些特征知道谁和谁是近亲，谁和谁是远亲一样。
比如说，有的植物可能在花朵的结构上很相似，有的可能在叶子的基因组成上很接近，这些都是构建进化树的线索。
二、为啥要构建这个进化树呢。
这里面的学问可大喽。
构建这个进化树就像是给被子植物这个大家族画族谱。
有了这个族谱，我们就能更好地了解植物的进化历程啦。
比如说，我们可以知道某种植物是从哪种古老的植物慢慢进化来的。
这对保护植物也很重要呢。
如果我们知道哪些植物在进化上很独特，那我们就可以重点保护它们，防止它们灭绝。
而且，对于研究植物的分布也有帮助。
有些植物可能原本是一家子，但是因为地理的变化，分散到了不同的地方，进化树就能帮我们还原这个过程。
三、构建进化树的材料准备。
这构建进化树啊，首先得有材料。
那材料从哪来呢？当然是从被子植物本身啦。
我们需要收集不同种类被子植物的样本。
这些样本可以是植物的叶子、花朵或者果实。
然后呢，要从这些样本里提取出DNA。
这就像是从植物的身体里找出它们的基因密码本。
提取DNA可不是个简单的事儿，得小心翼翼的，就像对待宝贝一样。
一旦提取出来，这DNA就是构建进化树的关键原料。
四、分子标记的选择。
有了DNA还不够，我们得找一些特殊的标记，这就是分子标记。
分子标记就像是一个个小标签，能帮助我们区分不同的植物种类。
比如说，有一些特定的基因片段，在不同的植物里会有不同的变化。
我们就可以利用这些变化来构建进化树。
这就好比在一个大群体里，每个人都有自己独特的标识，通过这些标识就能把大家分类。
课件：用实例演示最大简约法构建系统发生树
用实例演示最大简约法构建系 统发生树
生技第五组 蔡苑颖 陈晓兰 陈观芝 张满桥 张
明红 陆丽平
系统进化树：用来表示被认为具有共同祖先
的各物种间演化关系的树。是一种亲缘分支 分类方法。在树中，每个节点代表其各分支 的最近共同祖先，而节点间的线段长度对应 演化距离（如估计的演化时间等）
第一列各碱基在3种进化树的替换情况如下：P246d1 Ad源自 G树1AG
d2 A
d4 G
d1 A
树2
G
d3 G
d2 A G
d4 G
d1 A
树3
G
d4 G
d2 A G
d3 G
第2列与第1列情况一样 第3列各碱基在3种进化树中的替换情况如下：P247
d1 C
树1
T
d2 T
d3 C T
d4 T
d1 C
树2
最大简约法：根据信息位点提供的个序列间 的替换情况，在所有可能的树中找出替换数 最小的树的方法。
信息位点：指能把所有可能的树区别出来的 位点，即核苷酸序列存在差异的点
步骤：序列比对 写出所有可能的树
分析信息位点 将每棵树信息位点 上的字符替换数相加，找出总替换数最小的 树
举例：已知d1、d2、d3、d4是4个物种的DNA 序列，用最大简约法构建进化树
C
d3 C
d2 T T
d4 T
d1 C
树3
T
d4 T
d2 T T
d3 C
④ 找出替换总数最小的数
树1
树2
树3
第1列替换数
1
2
系统进化树的构建 图文【精选】共37页PPT
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
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根据实际的情况我 们这里选择YES选项
•实例讲解
下一步进入建树的最后阶段
参数设置好之后点 击compute.
在Plylogeny中选择建树方 法，这里我们选择NJn（泊松校正）,对 于核苷酸序列一般采用Pdistance模型
•实例讲解
根据Mega的计算最终我们得到了序列中的进化关系。
人
进化支
结点
猩 猩
根
一个单位
分支 长度
狒 狒
距离标尺
外 群
系统发育进化树示例
系统发育树重建分析步骤
多序列比对（自动比对，手工校正）
选择建树方法
建立进化树
进化树评估
系统发育树重建的基本方法
• 1. 距离法 (distance）
适用序列有较高相似性时
• 2. 最大简约法 (maximum parsimony, MP)
实验三.系统发育分析软件的使用
分子系统发育分析
• 系统发育分析研究是研究物种进化和系统 分类的一种方法，研究对象为携带遗传信 息的生物大分子序列，采用特定的数理统 计算法来计算生物间的进化关系。并用系 统进化树，即一种类似树枝状得图形来概 括生物间的这种亲缘关系。
分子系统发育分析
• 系统发育进化树（ Phylogenetic tree)
•实例讲解
文件下载完之后，这里我们采用事先准备好的序列。 将Fasta 文件直接用 ClustalX 1.83打开
•实例讲解
在进行多序列比对之前我们需要对软件进行一些设置 1.选择Alignment标签 2.选择Output format options PHYLIP软件：PHYLIP MEGA软件：FASTA
• 第一步：双击打开PART 2，SEQBOOT , • SEQBOOT生产随机样本的程序。
• 按路径输入刚才生成的 *.PHY文件；为了避免输入路径的繁 琐，可以直接将文件COPY至PART2文件夹中。
• 第二步：点击回车，出现参数设置页面。设定适当参 数；输出outfile文件。
• 第二步：设置参数后，输入Y。出现Random number seed 设置提示行。
• • • • • • • • • ClustalX （序列比对软件） Modeltest&MrModeltest(碱基替换模型筛选软件) PHYLIP MEGA PHYML 系统发育树构建软件 PAUP BEAST Figtree (树形显示软件） TreeView （树形显示软件）
• 构建ＮＪ树，可以用PHYLIP或者MEGA • 构建MP树，可以使用PHYLIP或者MEGA • 构建ML树可以使用PHYML，速度快，同时构建ML树还可以用 PHYLIP，
Random number seed :进化树进行抽样时从第几棵树开始。
将抽样过得序列转换
• DNADIST
超级神相 /
獿溄攡
菜单栏
工具条
•实例讲解
选择File标签-->Convert file format to Mega.
当给出相应的文件路径之后点击ok
显示文件已经转化为MEGA Format, 点击OK. 将文件保存，牢记路径
•实例讲解
点击，载入MEGA格式的分析序列
•实例讲解
选择数据类型，在本次测试中我们 用的是核苷酸序列。
用一种类似树状分支的图形来概括各种生物之间的亲缘关系。
• 系统进化树的主要构成：
结点（node)：每个结点表示一个分类单元（属、种群）。 进化分枝(Clade)： 是指由同一生物进化而来的单一系统群。 实体抽象为节点，实体间的进化关系抽象为连接
分子系统发育的核心为构建系统发育进化树
系统进化树（1）
99 BANNAch 68 100 88
BJ9575 YN6 YN0556 LN0684
100 LN0688 81 LN0689
JKT6969
100 94
JKT6423 JKT7043 LNVNE9712
0.05
如果结点的Bootstrap Value >70我们认为 这个分支是可靠的
优化图标
优化选项栏
适用序列有很高相似性时
• 3. 最大似然法 (maximum likelihood, ML)
– 可用于任何相关序列集合
1. 基于序列距离特征 2+3基于序列离散特征
• 计算速度：
– 距离法 >最大简约法 >最大似然法
系统发育树重建分析过程
直系同源序列 合理的外群
点阵法
动态规划法
字串法
系统发育树构建的相关软件
优点为：简单易用
最新版本下载/地址为：http：/
•实例讲解
下一步我们将介绍如何用MEGA构建我们的进化树，首先请大 家用MEGA软件将我们之前保留的Fasta文件打开这时候会有 两个窗口，选择File标签-->Convert file format to Mega.
• 贝叶斯的算法以MrBayes为代表，不过速度比较慢
关于系统发育分析的更多知识请参阅： /biology/bioinfo2/78842.shtml
•实例讲解
下面的内容将教大家如何来构建自己的系统进化树。 首先我们需要回忆一个很重要的问题，什么是Fasta 格式? 在生物信息学中， FASTA 格式（又称为 Pearson 格式），是一种基于文本 用于表示核苷酸序列或氨基酸序列的格式。在这种格式中碱基对或氨基 酸用单个字母来编码，且允许在序列前添加序列名及注释。序列文件的 第一行是由大于号“>”或分号“;”打头的任意文字说明（习惯常用“>” 作为起始），用于序列标记。从第二行开始为序列本身，只允许使用既 定的核苷酸或氨基酸编码符号。
• 构建我们自己的Fasta 文件
Fasta文件是直接可以从数 据库中下载得到的，但是 根据实际要求的不同，有 时候我们需要自己构建 Fasta文件。 如果您已近有了想用来构 建进化树的序列，您可以 如右图所示构建自己的文 件，文件的保存格式是： 文件名.txt
•实例讲解
下面我们以版纳病毒为例，构建系统进化树。 首先我们要下载我们所需的序列。 /
•实例讲解
点击 Do Complete Alignment,选择保存路径之后点击ALIGN，。
•实例讲解
序列比对结束后，比对结果自动跳出。在保存的路径，获取 预设的保存格式。Bannavirus.FASTA Bannavirus.phy
•实例讲解_MEGA软件构建系统进化树
• MEGA (Molecular Evolutionary Genetics Analysis) 该软件是由 Kumar 等编写的进行分子进化遗传分析的免 费软件包，能对 DNA 、 mRNA 、氨基酸序列及遗传距离进 行系统发生分析。在建树方法上，提供了目前最常用的 UPGMA ， ML ， NJ 及 MP 法，对所获得树也可进自举值检验 及标准误估计可靠性检验。