构建系统进化树的方法步骤

构建系统进化树的方法步骤

1. 建树前的准备工作

1.1 相似序列的获得——BLAST

BLAST是目前常用的数据库搜索程序，它是Basic Local Alignment Search Tool的缩写，意为“基本局部相似性比对搜索工具”(Altschul et al.,1990[62];1997[63])。国际著名生物信息中心都提供基于Web的BLAST服务器。BLAST算法的基本思路是首先找出检测序列和目标序列之间相似性程度最高的片段，并作为内核向两端延伸，以找出尽可能长的相似序列片段。

首先登录到提供BLAST服务的常用网站，比如国内的CBI、美国的NCBI、欧洲的EBI和日本的DDBJ。这些网站提供的BLAST服务在界面上差不多，但所用的程序有所差异。它们都有一个大的文本框，用于粘贴需要搜索的序列。把序列以FASTA格式(即第一行为说明行，以“>”符号开始，后面是序列的名称、说明等，其中“>”是必需的，名称及说明等可以是任意形式，换行之后是序列)粘贴到那个大的文本框，选择合适的BLAST程序和数据库，就可以开始搜索了。如果是DNA序列，一般选择BLASTN搜索DNA数据库。

这里以NCBI为例。登录NCBI主页-点击BLAST-点击Nucleotide-nucleotide BLAST (blastn)-在Search文本框中粘贴检测序列-点击BLAST!-点击Format-得到result of BLAST。

BLASTN结果如何分析(参数意义)：

>gi|28171832|gb|AY155203.1| Nocardia sp. ATCC 49872 16S ribosomal RNA gene, complete sequence

Score = 2020 bits (1019), Expect = 0.0

Identities = 1382/1497 (92%), Gaps = 8/1497 (0%)

Strand = Plus / Plus

Query: 1 gacgaacgctggcggcgtgcttaacacatgcaagtcgagcggaaaggccctttcgggggt 60 |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| ||||||||| |||||

Sbjct: 1 gacgaacgctggcggcgtgcttaacacatgcaagtcgagcggtaaggcccttc--ggggt 58

Query: 61 actcgagcggcgaacgggtgagtaacacgtgggtaacctgccttcagctctgggataagc 120 || ||||||||||||||||||||||||||||||| | |||||| |||||||||||||

Sbjct: 59 acacgagcggcgaacgggtgagtaacacgtgggtgatctgcctcgtactctgggataagc 118

Score ：指的是提交的序列和搜索出的序列之间的分值，越高说明越相似；

Expect：比对的期望值。比对越好，expect越小,一般在核酸层次的比对，expect小于1e-10，就比对很好了，多数情况下为0；

Identities：提交的序列和参比序列的相似性，如上所指为1497个核苷酸中二者有1382个相同；

Gaps：一般翻译成空位，指的是对不上的碱基数目；

Strand：链的方向，Plus / Minus意味着提交的序列和参比序列是反向互补的，如果是Plus / Plus则二者皆为正向。

1.2 序列格式：FASTA格式

由于EMBL和GenBank数据格式较为复杂，所以为了分析方便也出现了十分简单的FASTA数据格式。FASTA格式又称为Pearson格式，该种序列格式要求序列的标题行以大于号“>”开头，下一行起为具体的序列。一般建议每行的字符数不超过60或80个，以方便程序处理。多条核酸和蛋白质序列格式即将该格式连续列出即可，如下所示：

>E.coli

1 aaattgaaga gtttgatcat ggctcagatt gaacgctggc ggcaggccta acacatgcaa

61 gtcgaacggt aacaggaaga agcttgcttc tttgctgacg agtggcggac ……

>AY631071 Jiangella gansuensis YIM 002

1 gacgaacgct ggcggcgtgc ttaacacatg caagtcgagc ggaaaggccc tttcgggggt

61 actcgagcgg cgaacgggtg agtaacacgt gggtaacctg ccttcagctc tgggataagc

……

其中的‘>’为Clustal X默认的序列输入格式，必不可少。其后可以是种属名称，也可以是序列在Genbank中的登录号(Accession No.)，自编号也可以，不过需要注意名字不能太长，一般由英文字母和数字组成，开首几个字母最好不要相同，因为有时Clustal X程序只默认前几位为该序列名称。回车换行后是序列。将检测序列和搜索到的同源序列以FASTA 格式编辑成为一个文本文件(例：C:\temp\jc.txt)，即可导入Clustal X等程序进行比对建树。

2. 构建系统树的相关软件和操作步骤

构建进化树的主要步骤是比对，建立取代模型，建立进化树以及进化树评估。鉴于以上对于构建系统树的评价，结合本实验室实际情况，以下主要介绍N-J Tree构建的相关软件和操作步骤。

2.1 用Clustal X构建N-J系统树的过程

(1) 打开Clustal X程序，载入源文件.

File-Load sequences- C:\temp\jc.txt.

(2) 序列比对

Alignment - Output format options - √ Clustal format； CLUSTALW sequence numbers: ON

Alignment - Do complete alignment