介绍几个进化树分析及其相关软件

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如何做系统进化树

如何做系统进化树

大家好:我在此介绍几个进化树分析及其相关软件的使用和应用范围。

这几个软件分别是PHYLIP、PUZZLE、PAUP、TREEVIEW、CLUSTALX和PHYLO-WIN (LINUX)。

在介绍软件之前,我先简要地叙述一下有关进化树分析的一些方法学问题。

进化树也称种系树,英文名叫“Phyligenetic tree”。

对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤:⑴要对所分析的多序列目标进行排列(To align sequences)。

做ALIGNMENT的软件很多,最经常使用的有CLUSTALX和CLUSTALW,前者是在WINDOW下的而后者是在DOS下的。

⑵要构建一个进化树(To reconstrut phyligenetic tree)。

构建进化树的算法主要分为两类:独立元素法(discrete character methods)和距离依靠法(distance methods)。

所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/氨基酸的状态决定的(例如:一个序列上可能包含很多的酶切位点,而每个酶切位点的存在与否是由几个碱基的状态决定的,也就是说一个序列碱基的状态决定着它的酶切位点状态,当多个序列进行进化树分析时,进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了)。

而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的。

进化树枝条的长度代表着进化距离。

独立元素法包括最大简约性法(Maximum Parsimony methods)和最大可能性法(Maximum Likelihood methods);距离依靠法包括除权配对法(UPGMAM)和邻位相连法(Neighbor-joining)。

⑶对进化树进行评估。

主要采用Bootstraping法。

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。

如果我们采用了一个适当的方法,那么所构建的进化树就会接近真实的“进化树”。

各类生物软件汇总

各类生物软件汇总

三维分子类RASMOL 2.7.2.1 观看生物分子3D微观立体结构的软件。

非常有名,巨棒!RasTop 2.03 为RasMol 2.7.1的图形用户界面软件CHIME 2.6 SP5 直接在浏览器中观看3D分子。

MolMol 2k.2 将pdb等格式的蛋白文件通过微调,存成普通的图形文件。

CrystInfo 1.0 用来快速、容易地构建、观察与检查晶体3d结构。

PDViewer PDB格式文件的查看程序。

DS ViewerPro 5.0 trail 3维分子浏览工具。

ICMLite 2.8 3维分子浏览工具,有一些其他软件没有的功能。

VMD 1.82 3维分子浏览工具,可以进行动态显示。

CN3D 4.1 3D分子结构观察软件。

WPDB 2.2 PDB文件检索显示分析软件。

DTMM 4.1 Demo 3维分子模型显示、编辑与构建程序。

gopenmol2.32 显示并分析分子结构及其特性的软件。

POV-Ray 3.6b3 生成三维图像工具软件。

WinMegaPov 1.0 3D渲染软件POV-Ray非官方编译软件。

MolPOV 2.0.8 将PDB文件转化为POV格式文件的软件。

Mol2Mol 5.2.1Demo 分子文件格式转换软件。

PovChem 2.1.1 将PDB文件转化为POV格式文件的软件。

Ortep-3 for Windows 1.076 生成分子的热椭圆形点图软件。

PLATON1.07 通用结晶学软件工具。

Mage 6.35 读取并演示Kinemage格式文件的专用软件。

Prekin 6.35 将PDB格式文件转换为Kinemage格式文件的软件。

Swiss-PdbViewer 3.7 sp5 PDB文件显示与分析软件。

DINAMO 蛋白序列排队比较编辑与三维模型构建工具软件。

PCMolecule2 Lite 查看PDB格式文件的免费软件。

StrukEd Demo 化学分子编辑与三维模型生成软件。

常用生物软件

常用生物软件

常用生物软件常用生物软件(Windows 版)一、基因芯片1、基因芯片综合分析软件。

ArrayVision 7.0 一种功能强大的商业版基因芯片分析软件,不仅可以进行图像分析,还可以进行数据处理,方便protocol的管理功能强大,商业版正式版:6900美元。

Arraypro 4.0 Media Cybernetics公司的产品,该公司的gelpro, imagepro一直以精确成为同类产品中的佼佼者,相信arraypro也不会差。

phoretix™ Array Nonlinear Dynamics公司的基因片综合分析软件。

J-express 挪威Bergen大学编写,是一个用JAVA语言写的应用程序,界面清晰漂亮,用来分析微矩阵(microarray)实验获得的基因表达数据,需要下载安装JAVA运行环境JRE1.2后(5.1M)后,才能运行。

2、基因芯片阅读图像分析软件ScanAlyze 2.44 ,斯坦福的基因芯片基因芯片阅读软件,进行微矩阵荧光图像分析,包括半自动定义格栅与像素点分析。

输出为分隔的文本格式,可很容易地转化为任何数据库。

3、基因芯片数据分析软件Cluster 斯坦福的对大量微矩阵数据组进行各种簇(Cluster)分析与其它各种处理的软件。

SAM Significance Analysis of Microarrays 的缩写,微矩阵显著性分析软件,EXCEL软件的插件,由Stanford大学编制。

4.基因芯片聚类图形显示TreeView 1.5 斯坦福开发的用来显示Cluster软件分析的图形化结果。

现已和Cluster成为了基因芯片处理的标准软件。

FreeView 是基于JAVA语言的系统树生成软件,接收Cluster生成的数据,比Treeview增强了某些功能。

5.基因芯片引物设计Array Designer 2.00 DNA微矩阵(microarray)软件,批量设计DNA和寡核苷酸引物工具二、RNA二级结构RNA Structure 3.5 RNA Sturcture 根据最小自由能原理,将Zuker的根据RNA一级序列预测RNA二级结构的算法在软件上实现。

生物信息学软件 (2)

生物信息学软件 (2)

生物信息学软件
生物信息学软件是一类专门用于处理、分析和解释生物学
数据的软件工具。

这些软件通常用于基因组学、蛋白质组学、转录组学和代谢组学研究中。

以下是一些常用的生物
信息学软件:
1. BLAST:用于快速在数据库中搜索相似序列的工具,对
于序列比对和亲缘关系分析非常有用。

2. ClustalW:用于多序列比对的软件,可以比较多个序列
之间的相似性和差异。

3. GROMACS:用于分子动力学模拟和分子力学计算的软件,可以模拟蛋白质、核酸等生物分子的结构和动态行为。

4. PHYLIP:用于构建进化树和系统发育分析的软件,可以根据序列的差异性推断出生物物种之间的进化关系。

5. R:一种统计软件,提供了广泛的生物信息学功能和数据处理方法。

6. Cytoscape:用于网络分析和可视化的软件,可以分析和可视化基因调控网络、蛋白质相互作用网络等。

7. NCBI工具包:由美国国家生物技术信息中心(NCBI)开发的一组工具,包括BLAST、Entrez等,用于生物序列和文献检索。

8. Galaxy:一个基于云计算的生物信息学分析平台,提供了大量的工具和工作流,方便生物学家进行数据分析和可视化。

9. MetaboAnalyst:用于代谢组学数据分析的软件,可以进行代谢物注释、统计分析、通路分析等。

10. Geneious:用于序列分析和比对、系统发育分析、基因预测等多种生物信息学任务的集成软件。

以上只是一小部分常用的生物信息学软件,随着科学研究的进展,新的软件工具不断涌现。

植物基因家族进化树的构建

植物基因家族进化树的构建

植物基因家族进化树的构建一、数据收集在构建植物基因家族进化树之前,需要收集相关的基因序列数据。

这些数据可以通过各种数据库,如NCBI、Ensembl等获取。

在收集数据时,需要注意以下几点:1. 选择具有代表性的物种,覆盖尽可能多的系统发育分支;2. 确保所收集的基因序列数据质量可靠,无测序错误和拼接错误;3. 对于每个基因家族,应尽可能收集多个成员的序列,以便进行多序列比对和树的构建。

二、序列比对在获得基因序列数据后,需要进行多序列比对。

比对的目的是为了找到不同物种间基因序列的相似性和差异性,从而确定它们之间的系统发育关系。

常用的多序列比对软件有MUSCLE、CLUSTAL W等。

在进行多序列比对时,需要注意以下几点:1. 选择合适的比对参数,以保证比对结果的准确性和可靠性;2. 在比对过程中,需要注意保持基因序列的原始阅读框,避免引入不必要的拼接错误;3. 对于较长的基因序列,可以分段进行比对,以提高计算效率和准确性。

三、距离矩阵计算在多序列比对的基础上,需要计算不同物种间基因序列之间的距离。

距离矩阵的计算是树构建的重要步骤之一。

常用的距离矩阵计算方法有:1. 欧氏距离法:直接计算不同物种间基因序列的差异数目,得到距离矩阵;2. Kimura距离法:基于Kimura模型计算不同物种间基因序列的差异概率,得到距离矩阵;3. Jukes-Cantor距离法:考虑基因序列的突变率和进化速率,计算不同物种间基因序列的差异概率,得到距离矩阵。

在选择距离矩阵计算方法时,需要根据具体情况选择适合的方法。

如果数据量较大或序列较短时,可以考虑使用欧氏距离法;如果数据量较小或序列较长时,可以考虑使用Kimura或Jukes-Cantor距离法。

四、树构建方法选择在获得距离矩阵后,需要选择合适的树构建方法来构建进化树。

常用的树构建方法有:1. UPGMA(Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean):将距离矩阵中的行或列进行聚类分析,根据聚类结果构建树;2. Neighbor Joining:基于距离矩阵中的最近邻关系构建树;3. Maximum Parsimony:基于树的构建准则函数(如最小改变数、最小代价等)构建树。

一文读懂进化树

一文读懂进化树

⼀⽂读懂进化树声明:本⽂转载⾃“微⽣物⽣态”公众号,⼀个有⼲货的公众号系统发育树系统发育树(Phylogenetic tree)⼜称为系统进化树,是⽤⼀种类似树状分⽀的图形来概括各物种之间的亲缘关系,可⽤来描述物种之间的进化关系。

1.系统发育树构建步骤2.多序列⽐对系统发育树构建的第⼀步是进⾏多序列⽐对,常⽤的软件包括MEGA, clusterX,Muscle,phylip等。

(都很常⽤,就看哪个顺⼿)MEGA是最常⽤的⽐对建树软件,优点是可视化图形界⾯,简单⽅便;缺点是⽐对速度慢,输出格式单⼀。

Cluster X 的优点是图形界⾯,可输出多种格式(如phy);缺点也是慢。

Muscle和phylip 的优点是运算快,不过需要输⼊简单地代码,可能不适合初学者。

3.选择建树⽅法系统发育树构建的基本⽅法有如下⼏种:1、Distance-based methods 距离法:(基于距离的⽅法:⾸先通过各个物种之间的⽐较,根据⼀定的假设(进化距离模型)推导得出分类群之间的进化距离,构建⼀个进化距离矩阵。

进化树的构建则是基于这个矩阵中的进化距离关系。

)· Unweightedpair group method using arithmetic average(UPGMA)⾮加权分组平均法· Minimum evolution(ME)最⼩进化法· Neighbor joining(NJ)邻位归并法2、Character-based methods 特征法:(基于特征的⽅法:不计算序列间的距离,⽽是将序列中有差异的位点作为单独的特征,并根据这些特征来建树。

)· Maximum parsimony(MP) 最⼤简约法· Maximum likelihood method(ML) 最⼤似然法模型选择的依据如下图:其中UPGMA法已经较少使⽤。

⼀般来讲,如果模型合适,ML的效果较好。

免费分子生物学软件

免费分子生物学软件
(二)蛋白质分析软件(AnTheProt)
AnTheProt包括蛋白质研究领域的大多数内容,功能非常强大。应用此软件包,使用个人电脑,便能进行各种蛋白质序列分析与特性预测,包括:进行蛋白质序列二级结构预测;在蛋白质序列中查找符合PROSITES数据库的特征序列;绘制出蛋白质序列的所有理化特性曲线;在互联网或本地蛋白质序列数据库中查找类似序列;计算蛋白质序列相对分子质量,计算蛋白质序列滴定曲线与等电点及计算信号肽潜在的断裂位点等许多功能。网址为:http://www.ibcp.fro
免费分子生物学软件
互联网上有许多免费分子生物学软件,一些是在线使用的,也有一些可以下载在PC机上使用。
(一)质粒作图软件(P1asmidProcessor)
PlasmidProcessor是一种免费绘制质粒图软件,可以绘制线状或环状DNA。用户定义限制位点、基因段与多克隆位点,还可插入或删除DNA片段,支持剪贴板、打印和存盘功能。下载站点:http://u.fi/_kiviraum/plasmid/plasmid.html。
(九)进化树生成与分析软件(PHYLIP)
PHYLIP用来进行进化树分析。它可以分析DNA与蛋白质序列,并可绘制进化树。
程序含有许多选项可以精确控制与分析。下载网站地址为:http:///phylip.html。
(十)进化树打印软件(TreeView)
(五)序列格式转换软件(Forቤተ መጻሕፍቲ ባይዱon)
ForCon是核酸与蛋白质不同序列格式文件的转换软件,可双向转换各种常见的多序列格式文件。下载站点为:http://bioc-www.Uia.ac.be/u/jraes。
(六)序列格式转换软件(SeqVerter)

一步一步教你如何做系统进化树

一步一步教你如何做系统进化树

一步一步教你如何做系统进化树在此介绍几个进化树分析及其相关软件的使用和应用范围。

这几个软件分别是PHYLIP 、PUZZLE 、PAUP 、TREEVIEW 、CLUSTALX 和PHYLO-WIN (LINUX )。

在介绍软件之前,我先简要地叙述一下有关进化树分析的一些方法学问题。

进化树也称种系树,英文名叫“Phyligenetic tree ”。

对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤:⑴ 要对所分析的多序列目标进行排列(To align sequences )。

做ALIGNMENT 的软件很多,最经常使用的有CLUSTALX 和CLUSTALW ,前者是在WINDOW 下的而后者是在DOS 下的。

⑵ 要构建一个进化树(To reconstrut phyligenetic tree )。

构建进化树的算法主要分为两类:独立元素法(discrete character methods )和距离依靠法(distance methods )。

所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/氨基酸的状态决定的(例如:一个序列上可能包含很多的酶切位点,而每个酶切位点的存在与否是由几个碱基的状态决定的,也就是说一个序列碱基的状态决定着它的酶切位点状态,当多个序列进行进化树分析时,进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了)。

而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的。

进化树枝条的长度代表着进化距离。

独立元素法包括最大简约性法(Maximum Parsimony methods )和最大可能性法(Maximum Likelihood methods );距离依靠法包括除权配对法(UPGMAM )和邻位相连法(Neighbor-joining )。

⑶ 对进化树进行评估。

主要采用Bootstraping 法。

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。

phylosuite使用介绍

phylosuite使用介绍

phylosuite使用介绍
PhyloSuite是一款功能强大的多功能序列分析软件,它能够处
理序列数据、进行系统发育分析以及执行其他相关的生物信息学任务。

PhyloSuite包含多个模块,包括序列预处理、进化树构建、比对、
进化树可视化、SNP分析等。

使用PhyloSuite进行序列预处理时,用户可以将多个fasta文
件合并成一个大文件,进行序列长度筛选、去重、筛选保守区域等预处理操作。

进化树构建模块支持多种方法,包括最大似然法、贝叶斯法、邻接法等,并可以选择模型和分支支持率阈值。

比对模块支持多种比对算法和参数设置,例如MAFFT、MUSCLE、CLUSTAL等,还可以
进行多序列比对和序列修剪。

进化树可视化模块可以根据不同的需求生成不同类型的进化树图形,例如圆形树、方形树、分支颜色标记等。

PhyloSuite还提供SNP分析模块,可以对序列中的SNP检测、
过滤、注释等。

此外,还可以进行基因注释、基因组注释、基因组结构预测等其他功能。

使用PhyloSuite,用户可以快速、准确地进行
序列分析和系统发育分析,为生物学研究提供有力的支持。

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生物学软件_大全

生物学软件_大全

生物学软件_大全在当今数字化的时代,生物学领域也受益于各种软件工具的发展。

这些软件为生物学家、研究人员以及对生物学感兴趣的人们提供了极大的帮助,从数据分析到模型构建,从基因序列分析到生物图像处理,涵盖了生物学研究的各个方面。

下面就让我们一起来探索一下生物学中一些常用且重要的软件。

一、基因序列分析软件1、 DNASTAR Lasergene:这是一款功能强大的综合性软件,包括了序列编辑、比对、引物设计等功能。

它的操作界面相对友好,适合初学者和经验丰富的研究人员使用。

2、 MEGA:用于分子进化和系统发育分析的软件。

可以对基因序列进行比对,并构建进化树,以了解物种之间的亲缘关系。

3、 BLAST:由美国国家生物技术信息中心(NCBI)开发的序列比对工具。

能够快速在大量的数据库中搜索相似的基因序列,对于确定新测序的基因的功能和同源性非常有用。

二、蛋白质结构与功能分析软件1、 PyMOL:一款强大的分子可视化软件,可以将蛋白质的三维结构以清晰直观的方式展示出来,并进行各种操作和分析,帮助研究人员理解蛋白质的结构与功能关系。

2、 SwissPdbViewer:除了具备基本的蛋白质结构显示功能外,还能进行一些简单的结构编辑和分析,如氢键分析、疏水相互作用分析等。

3、 PROSITE:用于蛋白质序列模式和功能位点识别的数据库和搜索工具,有助于预测蛋白质的功能和结构域。

三、生物图像分析软件1、 ImageJ:这是一款开源的图像分析软件,广泛应用于生物学领域。

可以对显微镜图像进行测量、计数、荧光强度分析等操作。

2、 CellProfiler:专门为细胞图像分析设计的软件,能够自动识别和分析细胞的特征,如大小、形状、荧光强度等,大大提高了数据分析的效率。

3、 Fiji:基于 ImageJ 开发的扩展版本,增加了许多实用的插件和功能,使其在生物图像分析方面更加便捷和强大。

四、数据分析与统计软件1、 R:一种免费的开源编程语言和环境,拥有丰富的用于生物学数据分析的包,如Bioconductor 库。

系统进化树构建方法及软件应用

系统进化树构建方法及软件应用

系统进化树构建方法及软件应用系统进化树是用来描述生物物种间亲缘关系的图表化工具,可以通过比较不同物种的遗传信息来确定它们之间的关系。

构建系统进化树可以帮助研究人员理解生物多样性的起源和发展。

本文将介绍系统进化树的构建方法,并介绍一些常用的软件应用。

构建系统进化树的方法主要分为两大类:演化模型和系统发育理论。

演化模型是基于遗传信息的演化过程进行建模,并通过统计学方法比较不同物种之间的遗传差异。

系统发育理论则是根据具体的分类原则和假设来分析和解释不同物种之间的关系。

下面将详细介绍一些常用的构建系统进化树的方法:1.分子钟模型:分子钟模型是一种基于遗传物质的演化模型,通过比较物种间的遗传差异,并根据时间尺度来估计各物种分化的时间。

分子钟模型主要依赖于分子演化速率的恒定性假设,即物种间的多态性和突变速率是恒定的。

这种方法广泛应用于研究不同物种的分子进化关系。

2.最大似然法:最大似然法是一种常用的计算统计学方法,通过计算在给定模型条件下观测到的数据(例如DNA序列)的概率来估计系统进化树。

该方法假设不同物种的进化关系可以用一个概率模型来表示,并通过调整模型参数来最大化观测序列出现的概率。

3.距离法:距离法是一种直接测量不同物种间的遗传距离(即序列差异)的方法。

它基于分子进化或形态特征的测量来生成系统进化树。

距离法没有明确的进化模型,常用的计算方式包括简约性方法和邻居法。

除了上述的构建系统进化树的方法,还有一些软件应用可以帮助研究人员进行系统进化树的构建和分析。

下面介绍几个常用的软件应用:1.MEGA:MEGA是一款广泛使用的分子进化分析软件,提供了多种方法来构建系统进化树,包括最大似然法、贝叶斯方法和邻居法等。

它还提供了一系列的工具来分析进化树的可靠性和比较不同分支的进化速率。

2.PAUP*:PAUP*是一款用于构建系统进化树的软件,它提供了多种分析方法和模型选择工具,可以根据研究需要选择适当的方法和模型。

常见系统发育软件使用

常见系统发育软件使用

Phylip 最为通用的进化树分析软件。

主要包括五个方面的功能软件:I,DNA和蛋白质序列数据的分析软件。

ii,序列数据转变成距离数据后,对距离数据分析的软件。

iii,对基因频率和连续的元素分析的软件。

iv,把序列的每个碱基/氨基酸独立看待(碱基/氨基酸只有0和1的状态)时,对序列进行分析的软件。

v,按照DOLLO简约性算法对序列进行分析的软件。

vi,绘制和修改进化树的软件。

PUZZLE 核酸序列、蛋白序列相似性分析及进化树构建工具。

根据序列数据的最大相似性构建进化树,一个软件,并且对树进行bootstrap评估。

可对大量数据进行快速分析构建,程序还包含数个统计测试。

Paup一种功能强大的商业版系统进化分析软件。

1 Paup MP流程: Mac准备nex文件(interleave和noninterleave均可) →存入新建文件夹→拖入paup 或用paup打开→execute →log file →cstatus →tstatus →hsearch →define outgroup →roottrees →savetrees →describetrees →contree(save to file) →save pict→bootstrap(save tree file) →print bootstrap tree→save pict. →stop log.PC版操作,可将附录批处理文件内容粘贴至nex文件后面,execute即可。

2 Paup ML 流程:Mac准备nex文件(interleave和noninterleave均可) →存入新建文件夹→拖入paup 或用paup打开→execute→从modeltest软件中打开paupblock运算检测模型→生成score file→打开modeltest中的bin读取score数据→生成结果文档→存档并打开此文档→AIC→将begin paup的运算模块贴至原nex数据文件后面→重新将其拖入paup运行→选择ML运算模式→hsearch→打印树图→save pict. →bootstrap.PC版操作,可将附录5批处理文件内容粘贴至nex文件后面,execute即可。

怎样使用MEGA建立进化树

怎样使用MEGA建立进化树

怎样使用MEGA建立进化树在进行生物信息学研究中,建立进化树是一项非常重要的任务。

MEGA (分子进化遗传学分析)是一款常用的软件,专门用于进行进化树和多序列分析。

下面将详细介绍如何使用MEGA建立进化树。

安装完成后,打开MEGA软件。

在MEGA的主界面上,有几个常用的功能选项,包括「File」、「Edit」、「View」、「Tools」、「Align」、「Phylogeny」和「Help」。

我们主要关注「Phylogeny」(进化树)选项。

在新窗口中,我们需要选择构建进化树的方法。

MEGA支持多种构建进化树的方法,包括Neighbor Joining、Maximum Parsimony、Maximum Likelihood和Bayesian等。

在这里,我们以Neighbor Joining方法为例进行演示。

在Neighbor Joining方法中,我们需要先选择计算进化距离的方法。

MEGA支持许多计算进化距离的方法,如P-distance、Kimura 2-parameter、Tamura 3-parameter等。

在这里,我们选择P-distance方法。

在选择了计算进化距离的方法后,我们还需要选择树的标准。

MEGA支持Bootstrap(Bootstrap方法是统计学中一种用于评估统计性信号和树的可靠性的方法)和Nearest-Neighbor Interchange等标准。

在这里,我们选择Bootstrap标准。

在选择了进化距离的方法和树的标准后,我们需要选择输入序列数据的文件格式。

MEGA支持多种格式的序列文件,如FASTA、PHYLIP和MEGA 等。

选择相应的格式后,我们需要导入序列数据。

可以通过从文件中导入或从剪贴板中粘贴来导入序列数据。

MEGA是一款非常强大的进化树分析软件,但对于初学者来说,可能需要一些时间去了解其中的各种选项和功能。

因此,建议在使用MEGA之前,先阅读相关文档和教程,以便更好地使用MEGA进行进化树的构建和分析。

使用clustal软件及phylip构建系统发生树

使用clustal软件及phylip构建系统发生树
所谓Bootstraping法就是从整个序列的碱基/氨基酸中 任意选取一半,剩下的一半序列随机补齐组成一个新 的序列。
这样,一个序列就可以变成了许多序列。一个多序列 组也就可以变成许多个多序列组。根据某种算法(最 大简约性法、最大可能性法、除权配对法或邻位相连 法)每个多序列组都可以生成一个进化树。将生成的 许多进化树进行比较,按照多数规则(majority-rule) 我们就会得到一个最“逼真”的进化树。
❖ 主要包括五个方面的功能:
I. DNA和蛋白质序列数据的分析软件
II. 序列数据转变方面的功能软件,对距离数据 分析的软件
III.对基因频率和连续的元素分析的软件
IV.把序列的每个碱基/氨基酸独立看待时,对序 列进行分析的软件
V. 绘制和修改进化树的软件
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对进化树进行评估:Bootstraping法
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输入奇异种子为3,程序开始运行,并在 exe文件夹中产生outfile。
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2.把文件outfile改为infile,点击dnadist程 序,输入M更改参数,输入D选择data set。输入100,输入Y确认参数,程序开 始运行。
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14
❖ 将outfile文件名改为infile,为避免与原 先infile文件重复,将原先文件名改为
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8.点击draw个ram程序,输入font1文件名, 作为参数,输入Y确认参数。程序运行, 并出现tree preview图。
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6.将exe文件夹中的outfile文件名改为 outfile1,以避免被新生成的outfile文件 覆盖。点击consense程序,输入Y确认 设置。Exe文件夹中新生成outfile和 outtree。

生物大数据技术的进化树构建方法与工具

生物大数据技术的进化树构建方法与工具

生物大数据技术的进化树构建方法与工具随着现代生物学研究范式不断发展,生物大数据成为生物学研究的重要资源。

在生物大数据中,进化树构建是解决物种分类和亲缘关系的关键环节之一。

进化树提供了生物物种之间的演化关系,帮助我们理解生物多样性的起源和演化过程。

在本文中,我将介绍生物大数据技术中用于构建进化树的方法与工具。

进化树构建的方法包括距离法、最大简约法和贝叶斯法等。

距离法是一种基于物种间差异的测量方法,常用的距离指标有进化距离、遗传距离和相似性距离等。

最大简约法则基于进化过程中最简单的演化树,寻找一棵树,使得所有的观察数据与这棵树的解释最为一致。

贝叶斯法是一种基于概率统计的方法,利用贝叶斯统计推断物种之间的关系,它可以通过蒙特卡罗马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)方法来求解。

生物大数据技术的进化树构建方法中有许多重要的工具。

其中,最广泛使用的方法之一是分子系统学。

分子系统学利用生物大数据中的遗传序列信息来构建进化树,最常用的序列包括基因组序列和蛋白质序列。

常见的分子系统学工具有MEGA、PHYLIP、RAxML和MrBayes等。

MEGA是一个综合的分子进化分析软件,集成了多种进化模型和构建方法。

PHYLIP是最早的公开可用的构建进化树的软件包,其中包含了多种构建方法和分析工具。

RAxML是一种用于大规模物种分类研究的软件,它具有高效的计算性能和准确的模型选择。

MrBayes是一种基于贝叶斯统计学的软件,能够估计单个和多个基因的进化树。

此外,还有一些新兴的工具用于生物大数据中进化树的构建。

一种常见的方法是使用基于物种演化树的软件包,例如ASTRAL和PhyloNet。

ASTRAL利用结合物种组织树关系和基因树关系的联合推断来构建物种进化树,它能够处理物种树混淆或基因树不完整的情况。

PhyloNet是一种基于网络理论和统计学的方法,可以推断出复杂的物种进化网络,包括基因水平的基因转移和混合。

除了这些方法和工具外,还有一些改进的技术被用于生物大数据中的进化树构建。

进化树分析软件MEGA的用法

进化树分析软件MEGA的用法

进化树分析软件MEGA的用法MEGA(Molecular Evolutionary Genetics Analysis)是一款功能强大的分子进化遗传学分析软件,用于构建进化树、进行序列比对、计算基因组变异等。

它提供了丰富的功能和易于使用的界面,使用户能够对生物序列进行详细的进化分析。

下面是MEGA软件的用法详解。

1.安装和启动MEGA软件2.导入序列数据在MEGA软件中,可以导入多种类型的序列数据,如DNA序列、蛋白质序列等。

您可以通过"File"菜单下的"Open"选项来导入已有的序列文件,或通过粘贴操作将文本格式的序列数据直接粘贴到MEGA软件中。

3.序列比对MEGA提供了多种序列比对方法,如ClustalW、MUSCLE等。

您可以通过"Align"菜单下的"Multiple Sequence Alignment"选项选择适当的方法进行序列比对。

在比对完成后,软件将显示每个位置的序列相似性信息。

4.进化树构建MEGA支持多种进化树构建方法,如NJ法(Neighbor-Joining)、ML法(Maximum Likelihood)等。

您可以通过"Phylogeny"菜单下的"Construct/Inference Phylogenetic Trees"选项选择适当的方法进行进化树构建。

MEGA还支持Bootstrap分析,用于评估构建的进化树的可靠性。

6.进化分析MEGA提供了多个工具用于进一步研究和分析进化树上的数据。

通过"Phylogeny"菜单下的"Tree Explorer"选项,您可以对进化树进行多种分析,如比较进化树的拓扑结构、计算进化树的分支长度、分析基因组变异等。

7.分支针对性分析MEGA还提供了一些工具用于对进化树上的特定分支进行分析。

常用生物软件大汇总(精)

常用生物软件大汇总(精)

常用生物软件大汇总(精)生物软件是生物信息学领域的重要支撑,在研究生物学的相关问题时,我们可以借助生物软件来辅助我们完成分析、解析数据。

在生物信息学研究中,许多问题都需要使用相应的生物软件来解决。

为此,我们汇总了一些常用的生物软件,从基础的序列分析、序列比对、结构分析到系统进化学等多个方面,供广大生物学者参考。

基础序列分析1. BLASTBLAST(Basic Local Alignment Search Tool)是由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health,NIH)开发的一种基于比对的序列搜索程序,可用于比对、搜索和分析生物序列数据库。

可以通过输入一个序列,自动在数据库中快速搜索与之相似的序列。

BLAST广泛应用于基因注释、功能预测、系统进化等领域。

2. Clustal OmegaClustal Omega是一款用于多序列比对的开源软件,它采用了无穷大距离算法和HMM(Hidden Markov Models)对齐技术,能够同时比对多个序列。

该软件具有高效性、准确性、易用性等特点。

序列比对1. MAFFTMAFFT(Multiple Alignment using Fast Fourier Transform)是一款用于序列比对的软件,它为几个序列比对提供一致性方法,具有很高的速度和准确性。

2. MUSCLEMUSCLE(Multiple Sequence Comparison by Log-Expectation)是一种用于多序列比对的软件,具有高效、快速和准确的特点。

它通常比其他常用比对软件比对效果更好。

序列分析1. BiopythonBiopython是一款广泛使用的开源软件,它提供了一系列功能模块,用于生物学序列分析、序列搜索、序列比对等任务,支持多种文件格式,包括FASTA、GenBank、SwissProt等。

同时,Biopython还支持常用的生物信息学操作,比如生物序列翻译、基因组注释、进化分析等。

几款软件构建生物进化树的方法比较

几款软件构建生物进化树的方法比较

生物进化树的构建目录前言 (2)一、 NCBI (6)二、 Mega (9)三、 DNAMAN (15)四、DNAStar (18)五、 Bio edit (21)前言1.背景资料进化树(evolutionary tree)又名系统树(phylogenetie tree)进化树,用来表示物种间亲缘关系远近的树状结构图。

在进化树中,各个分类单元(物种)依据进化关系的远近,被安放在树状图表上的不同位置。

所以,进化树简单地表示生物的进化历程和亲缘关系。

已发展成为多学科(包括生命科学中的进化论、遗传学、分类学、分子生物学、生物化学、生物物理学和生态学,又包括数学中的概率统计、图论、计算机科学和群论)交叉形成的一个边缘领域。

归纳总结生物进化的总趋势有以下几类:①结构上:由简单到复杂②生活环境上:由水生到陆生③进化水平上:由低等到高等一般来说,进化树是一个二叉树。

它由很多的分支和节点构成。

根据位置的不同,进化树的节点分为外部节点和内部节点,外部节点就是我们要进行分类的分类单元(物种)。

而物种之间的进化关系则用节点之间的连线表示。

内部节点表示进化事件发生的地方,或表示分类单元进化的祖先。

在同一个进化树中,分类单元的选择应当标准一致。

进化树上不同节点之间的连线称为分支,其中有一端与叶子节点相连的分支称为外枝,不与叶子节点相连的分支称为内枝。

进化树一般有两种:有根树和无根树。

有根树有一个鲜明的特征,那就是它有一个唯一的根节点。

这个根节点可以理解为所有其他节点的共同祖先。

所以,有根树能可以准确地反映各个物种的进化顺序,从根节点进化到任何其他节点只有能有一条惟一的路径。

无根树则不能直接给出根节点,无根树只反映各个不同节点之间的进化关系的远近,没有物种如何进化的过程。

但是,我们可以在无根树种指派根节点,从而找出各个物种的进化路径。

无根树有根树放射树分子进化树(以分子数据为依据构建的进化树)不仅精确地反映物种间或群体间在进化过程中发生的极微细的遗传变异(小至一个氨基酸或一个核昔酸差异),而且借助化石提供的大分子类群的分化年代能定量地估计出物种间或群体间的分化年代,这对进化论的研究而言无疑是一场革命。

常用生物软件大汇总

常用生物软件大汇总

常用生物软件大汇总生物软件是指由计算机技术应用于生物学研究的软件工具。

随着生物学研究的深入,生物软件层出不穷,涵盖了生物信息学、分子建模、基因组学、蛋白质研究、系统生物学等多个领域。

下面是一份常用生物软件的大汇总。

1.生物信息学软件:-BLAST:用于比对核酸或蛋白质序列的工具,常用于序列相似性分析和序列注释。

- ClustalW:用于多序列比对的软件,可以研究序列间的保守性和变异性。

-MEGA:用于分子进化分析的软件,可以构建进化树和进行序列比对。

-EMBOSS:一个开源的生物信息学软件套件,提供了一系列分析工具,如序列比对、序列注释、基因预测等。

-GROMACS:广泛应用于分子动力学模拟的软件,用于研究蛋白质和其他生物大分子的结构和动力学性质。

2.基因组学软件:- UCSC Genome Browser:用于浏览和分析基因组数据的工具,提供了丰富的基因组注释信息和功能预测。

- Ensembl:一个集成了多个物种基因组数据和功能注释的数据库,针对多物种基因组比对和注释提供了丰富的工具。

- TopHat和Cufflinks:用于RNA-Seq数据分析的工具,可以进行基因表达量估计和剪接变异分析。

- NCBI GenBank和EMBL:两个常用的基因序列数据库,包含了大量基因组和蛋白质序列数据。

3.蛋白质研究软件:-PyMOL:一个用于可视化蛋白质结构的工具,可以进行蛋白质结构的可视化、分析和交互式操作。

- Rosetta:用于蛋白质结构预测和蛋白质折叠研究的软件,可以通过模拟和优化预测蛋白质的三维结构。

- Swiss-model:一个用于模拟蛋白质结构的工具,可以根据已知的蛋白质结构进行模拟和预测。

-PDB:以蛋白质结构为基础的数据库,提供了大量已知的蛋白质结构数据。

4.系统生物学软件:- Cytoscape:用于生物网络分析的工具,可以可视化和分析蛋白质-蛋白质相互作用网络、基因调控网络等。

-MATLAB和R:两个常用的统计和计算工具,可以用于生物网络建模、模拟和数据分析。

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大家好:我在此介绍几个进化树分析及其相关软件的使用和应用范围。

这几个软件分别是PHYLIP、PUZZLE、PAUP、TREEVIEW、CLUSTALX和PHYLO-WIN (LINUX)。

在介绍软件之前,我先简要地叙述一下有关进化树分析的一些方法学问题。

进化树也称种系树,英文名叫“Phyligenetic tree”。

对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤:⑴要对所分析的多序列目标进行排列(To align sequences)。

做ALIGNMENT的软件很多,最经常使用的有CLUSTALX和CLUSTALW,前者是在WINDOW下的而后者是在DOS下的。

⑵要构建一个进化树(To reconstrut phyligenetic tree)。

构建进化树的算法主要分为两类:独立元素法(discrete character methods)和距离依靠法(distance methods)。

所谓独立元素法是指进化树的拓扑形状是由序列上的每个碱基/氨基酸的状态决定的(例如:一个序列上可能包含很多的酶切位点,而每个酶切位点的存在与否是由几个碱基的状态决定的,也就是说一个序列碱基的状态决定着它的酶切位点状态,当多个序列进行进化树分析时,进化树的拓扑形状也就由这些碱基的状态决定了)。

而距离依靠法是指进化树的拓扑形状由两两序列的进化距离决定的。

进化树枝条的长度代表着进化距离。

独立元素法包括最大简约性法(Maximum Parsimony methods)和最大可能性法(Maximum Likelihood methods);距离依靠法包括除权配对法(UPGMAM)和邻位相连法(Neighbor-joining)。

⑶对进化树进行评估。

主要采用Bootstraping法。

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。

如果我们采用了一个适当的方法,那么所构建的进化树就会接近真实的“进化树”。

模拟的进化树需要一种数学方法来对其进行评估。

不同的算法有不同的适用目标。

一般来说,最大简约性法适用于符合以下条件的多序列:i 所要比较的序列的碱基差别小,ii 对于序列上的每一个碱基有近似相等的变异率,iii 没有过多的颠换/转换的倾向,iv 所检验的序列的碱基数目较多(大于几千个碱基);用最大可能性法分析序列则不需以上的诸多条件,但是此种方法计算极其耗时。

如果分析的序列较多,有可能要花上几天的时间才能计算完毕。

UPGMAM(Unweighted pair group method with arithmetic mean)假设在进化过程中所有核苷酸/氨基酸都有相同的变异率,也就是存在着一个分子钟。

这种算法得到的进化树相对来说不是很准确,现在已经很少使用。

邻位相连法是一个经常被使用的算法,它构建的进化树相对准确,而且计算快捷。

其缺点是序列上的所有位点都被同等对待,而且,所分析的序列的进化距离不能太大。

另外,需要特别指出的是对于一些特定多序列对象来说可能没有任何一个现存算法非常适合它。

最好是我们来发展一个更好的算法来解决它。

但无疑这是非常难的。

我想如果有人能建立这样一个算法的话,那他(她)完全可以在A.上发一篇高质量的文章。

下面介绍几个软件的使用。

首先是PHYLIP。

其是多个软件的压缩包,下载后双击则自动解压。

当你解压后就挥发现PHYLIP的功能极其强大,主要包括五个方面的功能软件:i,DNA和蛋白质序列数据的分析软件。

ii,序列数据转变成距离数据后,对距离数据分析的软件。

iii,对基因频率和连续的元素分析的软件。

iv,把序列的每个碱基/氨基酸独立看待(碱基/氨基酸只有0和1的状态)时,对序列进行分析的软件。

v,按照DOLLO简约性算法对序列进行分析的软件。

vi,绘制和修改进化树的软件。

在此,我主要对前两种功能软件进行说明。

我们现在有几个序列如下:Mo3 ATGTA TTTCGTACA TTACTGCCAGCCACCATGAA TA TTGCACGGTACCA TMo5 ATGTA TTTCGTACA TTACTGCCAGCCACCATGAA TA TTGTACGGTACCATMo6 ATGTA TTTCGTACA TTACTGCCAGCCACCATGAA TA TTGTACGGTACCATMo7 ATGTA TTTCGTACATTACTGCCAGCCACCATGAA TATTGTACAGTACCA TMo8 ATGTA TTTCGTACA TTACTGCCAGCCACCATGAA TA TTGTACAGTACCATMo9 ATGTA TCTCGTACATTACTGCCAGCCACCATGAA TA TTGTACGGTACCA TMo12 ATGTA TTTCGTACA TTACTG CCAGCCACCATGAA TA TTGTACGGTACCATMo13 ATGTA TCTCGTACA TTACTGCCAGCCACCATGAA TATTGTACGGTACCA T要对这8个序列进行进化树分析,按照上面的步骤,首先用CLUSTALX排列序列,输出格式为*.PHY。

用记事本打开如下图:图中的8和50分别表示8个序列和每个序列有50个碱基。

然后,打开软件SEQBOOT,如下图:按路径输入刚才生成的*.PHY文件,并在Random number seed (must be odd) ?的下面输入一个4N+1的数字后,屏幕显示如下:图中的D、J、R、I、O、1、2代表可选择的选项,键入这些字母,程序的条件就会发生改变。

D选项无须改变。

J选项有三种条件可以选择,分别是Bootstrap、Jackknife和Permute。

文章上面提到用Bootstraping法对进化树进行评估,所谓Bootstraping法就是从整个序列的碱基(氨基酸)中任意选取一半,剩下的一半序列随机补齐组成一个新的序列。

这样,一个序列就可以变成了许多序列。

一个多序列组也就可以变成许多个多序列组。

根据某种算法(最大简约性法、最大可能性法、除权配对法或邻位相连法)每个多序列组都可以生成一个进化树。

将生成的许多进化树进行比较,按照多数规则(majority-rule)我们就会得到一个最“逼真”的进化树。

Jackknife则是另外一种随机选取序列的方法。

它与Bootstrap 法的区别是不将剩下的一半序列补齐,只生成一个缩短了一半的新序列。

Permute 是另外一种取样方法,其目的与Bootstrap和Jackknife法不同,这里不再介绍。

R选项让使用者输入republicate的数目。

所谓republicate就是用Bootstrap法生成的一个多序列组。

根据多序列中所含的序列的数目的不同可以选取不同的republicate。

当我们设置好条件后,键入Y按回车。

得到一个文件outfile Outfile用记事本打开如下:这个文件包括了100个republicate。

打开DNAPARS(最大简约性法)或DNAML(最大可能性法)软件。

将刚才生成的outfile文件更名后输入。

如下图:选项O是让使用者设定一个序列作为outgroup。

一般选择一个亲缘关系与所分析序列组很接近的序列作为outgroup(本例子不选outgroup),outgroup选择的好坏将直接影响到最后的进化树的好坏。

选项M是输入刚才设置的republicate的数目。

设置好条件后,键入Y按回车。

生成两个文件outfile和treefile。

Outfile打开如下图:该文件包括了227个进化树。

Treefile可以用TREEVIEW软件打开同样包含了这227个进化树。

打开CONSENSE软件,将刚才生成的treefile文件更名后输入。

如下图:键入Y按回车。

生成两个文件outfile和treefile。

Treefile用TREEVIEW打开,如下图:Outfile打开如下图:我们看出两个树是同样的。

但在outfile的树上的数字表示该枝条的Bootstrap支持率(除以100.6)。

到现在,8个序列的进化树分析(最大简约法)已经完成。

如果要用邻位相连法对这8个序列进行分析的话,也首先执行SEQBOOT软件将这8个序列变成100个republicate。

然后,打开DNADIST软件,把SEQBOOT 生成的文件输入,如下图:选项D有四种距离模式可以选择,分别是Kimura 2-parameter、Jin/Nei、Maximum-likelihood和Jukes-Cantor。

选项T一般键入一个15-30之间的数字。

选项M键入100。

运行后生成文件如下图:这个文件包含了与输入文件相同的100个republicate,只不过每个republicate是以两两序列的进化距离来表示。

文件中的每个republicate都省略了第一排的Mo3 Mo5 Mo6 Mo7 Mo8 Mo9 Mo12 Mo13。

以这个输出文件为输入文件,执行NEIGHBOR软件。

如下图:选项M键入100。

生成两个文件outfile和treefile用记事本和TREEVIEW打开后,发现这两个文件都含有100个进化树。

再将treefile文件更名后输入CONSENSE软件,又得到两个文件outfile和treefile,这就是最后的结果。

以上是对DNA序列的分析,如果要对蛋白质序列进行分析,PROTDIST、PROTPARS 等软件。

其他软件的用法可以参照PHYLIP的documents。

下面介绍PUZZLE软件。

它是用最大可能性的方法来构建进化树的一个软件,并且对树进行bootstrap评估。

该软件搜寻进化树时用的算法是quartet puzzling,这个算法相对较快,但如要分析的序列较多时,也相当耗时。

另有LINUX版,运行起来相对较快。

PUZZLE的输入格式为PHYLIP INTERLEA VED。

CLUSTAL可以生成此格式文件。

PUZZLE的界面与PHYLIP类似,也是MS-DOS 下的软件。

PHYLO-WIN是LINUX下的一个软件。

界面友好,极易操作。

该界面如下图:Puzzle: http//:www.tree-puzzle.dePhylo-win: http//:www.evolution.bmc.uu.sePhylip、Treeview and Clustalx: http//:。

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