秋天來了，不用MEGA種棵樹嗎？

一、什么是系統(tǒng)發(fā)育樹？

????????演化是指，生物特征代代相傳，略有改變。即生物在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理行為等方面發(fā)生的世代間緩慢可遺傳的改變。其中不包含“進(jìn)步”的意味。

????????系統(tǒng)發(fā)育樹（演化樹）是指，用分支圖像概括物種間的遠(yuǎn)近親疏，從而反映物種間的演化關(guān)系的可視化圖片。系統(tǒng)發(fā)育樹包括分子樹與物種樹。

1.分子樹：

????????依據(jù)一個或多個基因或蛋白序列構(gòu)建的反映分子系統(tǒng)演化的發(fā)育樹，如16/18S rRNA、血紅蛋白、磷酸果糖激酶等。

????????分子樹并不必然反映物種親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。物種間親緣關(guān)系過近或過遠(yuǎn)都不利于建樹。

2.物種樹：

????????反映物種實(shí)際種系的發(fā)育樹?；蚪M水平（相信我不要輕易在筆記本上跑基因組）。

二、如何看系統(tǒng)發(fā)育樹？

表1 系統(tǒng)發(fā)育樹的結(jié)構(gòu)

三、如何繪制系統(tǒng)發(fā)育樹？

1.MEGA——Molecular Evolutionary Genetics Analysis

(1)?百度MEGA官網(wǎng)下載 or 公眾號后臺回復(fù)工具，自行下載MEGA7.0，據(jù)說現(xiàn)在已經(jīng)出到MEGAX了，確定不是某瘋？不同版本的MEGA功能上其實(shí)大同小異，以下未經(jīng)注明均使用MEGA7.0。

(2)?所謂MEGA主要三大看點(diǎn)：

????????①Sequence Analyses——序列分析

????????②Statistical Methods——統(tǒng)計(jì)方法

????????③Powerful Visual Tools——可視化

2.處理流程

(1)?導(dǎo)入fasta格式文件

(2)?多序列比對——生成meg格式文件

(3)?繪制發(fā)育樹——生成newick格式文件

3.具體步驟：以分子樹為例

(1)?序列的獲得：NCBI

????????所需序列文件儲存格式為fasta，這是一種基于文本，用于表示核苷酸或氨基酸序列的文件格式。氨基酸或核苷酸均用單字母表示，允許在序列前添加注釋。MEGA中，F(xiàn)ile→Edit a Text File提供fasta格式編輯界面。

????????一條有效的fasta格式序列包括兩行，第一行是序列注釋，第二行是序列信息，具體編輯格式如下：

????????①第一行必須以“>”開頭，表示下一個序列的開始與上一個序列的結(jié)束。

????????②第二行為序列信息，允許空格、換行、空行等，直到下一個大于號結(jié)束。

????????例如：通過NCBI獲取以下12個物種的MYB轉(zhuǎn)錄因子mRNA序列的fasta格式文件。

(1)?多序列比對：Align

????????Align→Edit/Build Alignment→create a new alignment，對比序列選擇DNA，將并歸完成的fasta格式文件導(dǎo)入其中（直接拖入或在M7:Alignment Explorer中打開）。

????????Ctrl+A→Align selected block by ClustalW（圖標(biāo)也是一個W），默認(rèn)選項(xiàng)對比。對比結(jié)束后刪掉首尾沒有對齊的堿基。

????????Data→Export Alignment→MEGA Format，生成meg格式文件。

(2)?發(fā)育樹構(gòu)建：phylogeny

????????MEGA→phylogeny提供5種建樹方法，具體算法筆者表示暫不詳述（不懂啊啊），總結(jié)起來應(yīng)用時大概下面幾種類型：

????????①距離法：通過比較待測物種，依據(jù)演化距離模型，推導(dǎo)各分類群間的距離矩陣，據(jù)此建樹。

????????非加權(quán)分組平均法：UPGMA

????????最小演化法：ME

????????鄰位歸并法：NJ（通常適用于種內(nèi)）

????????②特征法：基于序列差異而非演化距離建樹。

????????最大簡約法：MP

????????最大似然法：ML（通常適用于種間）

(3)?發(fā)育樹評估：bootstrap

????????理論上要求自展值bootstrap為1000，自展值大于95％時表示可信。

????????實(shí)際上當(dāng)相似度大的物種比較時，通常認(rèn)為自展值大于50％時可信，小于50％時隱去。

????????當(dāng)?shù)妥哉怪悼拷?jié)點(diǎn)時，可能由于基因相似度太高難以區(qū)分；

????????當(dāng)?shù)妥哉怪悼拷鶗r，可能由于基因相似度太低難以區(qū)分。

(4)?發(fā)育樹美化：iTOL

????????丑樹生成之后，F(xiàn)ile→Export current tree（newick）→Export→save，將構(gòu)建的發(fā)育樹保存為newick格式。

????????然后網(wǎng)頁打開https://itol.embl.de/，注冊賬號并登陸后，My tree→Upload tree flies上傳保存的樹文件，一陣卡頓后，可進(jìn)行美化。

????????以下為對比圖，當(dāng)筆者學(xué)會如何編寫注釋文件后，估計(jì)能有質(zhì)的提高。Orz......以下也可以看出物種樹與單基因分子樹之間巨大的差異……對這就是反例！好好學(xué)習(xí)……