MATLAB 7.X生物信息工具箱的应用——基因序列分析(一)

MATLAB 7.X生物信息工具箱为广大用户提供了一个用于基因组和蛋白质组分析的综合环境,它利用数据库资源,使科学研究事半功倍,在工具箱提供的开放环境里,用户甚至可以按照自己的目的来设计和利用分析工具.本文主要介绍了MATLAB7.X生物信息工具箱在基因序列分析中的应用,包括确定核苷酸组成,密码子组成,氨基酸转化和组成等,所有操作简便高效,结果可视化程度高.     

MATLAB7．X生物信息工具箱的应用——基因序列分析（一）

MATLAB7．X生物信息工具箱为广大用户提供了一个用于基因组和蛋白质组分析的综合环境,它利用数据库资源,使科学研究事半功倍,在工具箱提供的开放环境里,用户甚至可以按照自己的目的来设计和利用分析工具。本文主要介绍了MATLAB7．X生物信息工具箱在基因序列分析中的应用,包括确定核苷酸组成,密码子组成,氨基酸转化和组成等,所有操作简便高效。结果可视化程度高。     

MATLAB 7.X 生物信息工具箱的应用-- 专用分析工具（ 六）*

序列分析可以获取蕴藏在简单序列中的生物信息,是生物信息分析的基础。通过生物大分子序列差异分析构建的系统树则可为我们提供可视化的物种间的进化关系。MATLAB7.X生物信息工具箱包含了几个图形用户界面设计的专用分析工具,这些专用分析工具交互性好,易于使用。借助于这些分析工具,用户不仅可以对基因序列进行分析查看并能进行相对应的氨基酸序列分析,还可以方便快捷地构建系统发育树。即使用户不会编程也可以进行序列分析和系统发育分析的研究,大大地提高了分析的效率。本文详细介绍了序列分析工具Seqtool和系统发育分析工具Phytreetool在序列分析及系统发育树构建方面的应用,所有操作方便快捷,分析结果可视化程度高。     

MATLAB 7.X生物信息工具箱的应用———基因表达图谱分析（4）*

基因表达图谱原则上可了解整体细胞基因表达的信息,是基因组功能分析的重要研究手段。MATLAB 7.X生物信息工具箱为基因表达谱数据的分析和处理提供了一个综合环境,通过众多统计函数和绘图函数的结合使用,过滤不合格的基因数据和噪声数据,从而对基因表达数据进行聚类分析和主成分分析,绘制相关的基因表达图谱,完成基因芯片数据表达图谱的分析,分析结果可视化程度高,图表清晰、直观。本文主要以酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae为例,详细描述了利用MATLAB 7.X生物信息工具箱对其基因表达图谱进行分析的过程。     

U83 Box C/D snoRNA构建果蝇科系统发生树

利用已报道的黑腹果蝇U83基因搜索果蝇基因数据库,鉴定了10种新的果蝇科U83同源基因,它们均位于相应物种核蛋白基因rpl3的内含子中。以冈比亚按蚊为外类群,对11种果蝇的U83核苷酸序列作进化关系分析,用邻接法重建了系统发生树,结果与传统方法构建的系统发生树相比,能反映果蝇科的大致进化关系,但还存在部分差别。为增加序列信息,把序列长度拓展至整个U83所在的内含子,同法构建系统发生树,结果与传统系统发生树几乎完全一致。该研究是用boxC/D snoRNA基因序列构建系统发生树的首次尝试,实验结果证明U83可以很好地用于构建果蝇科内各物种的种系发生树。     

基于k-mer组分信息的系统发生树构建方法

随着越来越多基因组的测序完成,基于全基因组的非比对的系统发生分析已成为研究热点。不同的生物物种或个体基因组之间的核酸组分不完全相同。遗传语言-DNA序列的信息很大程度上反映在其k—mer频数中。基于基因组序列k-mer频数的系统发生树则从新的角度为我们提供物种之间的亲缘关系。本文定义基于k-mer,频数的信息参数,并用它表征基因组序列,计算不同基因组之间信息参数的距离,用邻接法对84个病毒构建了系统发生树,发现构建的系统发生树很大程度上与已有的系统发生树相吻合。     

基于12S rRNA基因的鹳形目系统发生关系

采用分子系统学的方法探讨鹳形目5个科之间的系统发生关系.文中测出鹳形目鸟类7种mtDNA 12SrRNA基因全序列,并结合来自Genbank的鹳形目另外7个物种及原鸡的同源区序列,经Clustal W软件对位排列后共1 009位点,包含405个变异位点,其中多态性位点381个,260个简约信息位点.基于上述序列数据,以原鸡为外群,使用距离邻接法、最大简约法、最大似然法及贝叶斯法分别重建了鹳形目5科14种的系统发生树.重建的系统发生树显示,内群中的14个种聚合为4支:鹮科构成第一支,聚在系统树的基部;锤头鹳科与鲸头鹳科聚为一支;鹭科和鹳科各自聚成一支.在比较不同建树方法的结果并进行合意树分析后认为:在鹳形目的系统发生中,鹮科可能是最早分化出的一支;锤头鹳科与鲸头鹳科之间的亲缘关系最近,它们祖先与鹭科、鹳科之间的分歧在时间上可能非常接近.鹳形目5个科之间的系统关系可以表示为:(鹮科,(鹭科,鹳科,(锤头鹳科,鲸头鹳科))).     

MATLAB 7.X生物信息工具箱的应用——序列比对(二)

序列比对是基因序列分析中的一项重要工作.本文以人和鼠的基因为对象,介绍MATLAB 7.X生物信息工具箱中的序列比对方法,内容包括从数据库获取序列信息,查找序列的开放阅读框,将核苷酸序列转换为氨基酸序列,绘制比较两氨基酸序列的散点图,用Needleman-Wunsch算法和Smith-Waterman算法进行比对,以及计算两序列的同一性.     

鹳形目12种鸟类核c-mos 基因和线粒体12S rRNA基因序列分析及其系统发生研究

鹳形目鸟类的传统分类一直存在分歧,而近期的分子系统学研究大多只用单个基因,其结论的可信度需要进一步验证.本文通过核c-mos基因和线粒体12S rRNA基因序列分别和合并分析,采用分子系统学方法探讨了鹳形目6科12种鸟类的系统发生关系.文中测出鹳形目鸟类6种核c-mos基因的片断序列,结合来自Genebank的其他种类的c-mos和12S rRNA基因序列,分别经Clustal W软件对位排列后,以原鸡为外类群用最大似然法、邻接法和最大简约法建立系统树.系统树分析表明, 鹳形目6科之间的系统发生关系总结为：（鹭科,（（鹮科,美洲鹫科）,（鹳科,（鲸头鹳科,锤头鹳科））））.鹭科7个属之间的系统发生关系总结为：（麻（开鸟）属（夜鹭属（池鹭属（苍鹭属（中白鹭属（白鹭属,大白鹭属））））））.分别基于两个单基因的系统树有一定差异,而基于合并数据的系统树支持率和分辨率都高于基于单基因的系统树,表明使用在遗传上相对独立的分子数据合并建立系统树有较高的可信度和分辨率,是一种更好的研究方法.     

新疆8个绵羊品种遗传多样性和系统发生关系的微卫星分析

为分析新疆北疆地区主要绵羊品种的遗传多样性和系统发生关系,利用10个微卫星标记,采用PCR扩增,12％非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳、Sanguinetti银染法显色,对新疆北疆地区8个品种、1个杂交一代绵羊群体遗传多样性进行了检测,统计了各群体的等位基因组成、平均有效等位基因数(E)和平均基因纯合率,利用等位基因频率计算出各群体的平均遗传杂合度(h)、多态信息含量(PIC)和群体间的遗传距离。利用分子进化遗传分析软件,采用邻结法构建系统发生树;同时根据等位基因频率,利用PHYLIP(3．6)分析软件,采用最大似然法构建系统发生树,应用白举检验估计系统树中结点的白引导值,并进行了系统发生分析。结果表明：10个微卫星位点在9个绵羊群体中的多态信息含量除BMI824、MAF65为低、中度多态外,其余8个微卫星均为高度多态,可作为有效的遗传标记用于各绵羊品种的遗传多样性和系统发生关系的分析;所有绵羊群体的平均PIC(0．5631)、h(0．5721)和E(2．9)均低于国外其他品种的绵羊,其基因多态性和遗传多样性相对贫乏;新疆本地土种阿勒泰羊、哈萨克羊和巴什拜羊与国外引进绵羊品种及混有外血的本地培育品种遗传距离较远,他们聚为不同的两类,各绵羊品种的分子系统发生关系与其来源、育成史、分化及地理分布基本一致。     

游仆目纤毛虫(纤毛门,旋唇纲)的分子系统学研究

在最新GenBank分子信息的汇集、分析基础上,利用小亚基单位核糖体RNA基因序列分别构建了最大简约树、距离树、最大似然树及贝叶斯树,对长期存在争议的游仆目纤毛虫的系统关系进行了探讨和修订.工作显示:1)游仆目不是1个单源发生系;2)盘头虫类从游仆目中较早分化出来,呈现与排毛类、寡毛类平行的进化关系;3)腹棘虫科内的腹棘虫和拟游仆虫体现了密切的亲缘关系;4)游仆虫科、舍太虫科、檐纤虫科在所有分子树中均表现了十分稳定的拓扑结构;5)游仆虫属内可以细分为7个亚类群;6)尾刺虫科在游仆目内分化较早,支持前人有关其在系统演化时序中处于原始阶段的论断.     

基于线粒体COⅠ基因序列分析宝贝科主要类群的系统发生关系

新测了分布于我国海南沿海的11种宝贝科软体动物的线粒体COⅠ基因序列,结合GenBank中17种该科动物的同源性序列片段,基于不同的数学模型,以邻接法、最大简约法和贝叶斯法构建了宝贝科分子系统树.结果表明:卵宝贝亚科Cypraeovulinae是一个单系群;宝贝亚科Cypraeinae和鼻贝亚科Nariinae并非姊妹群,其中,宝贝亚科明显为多系发生,而鼻贝亚科中除疹贝属而外的其他类群可能为单系发生;所有系统树均支持形态学上焦掌贝、绶贝、眼球贝、葡萄贝以及疹贝的单系性及属级分类阶元的界定.鉴于疹贝属在系统树中的特殊位置,建议将其归于宝贝亚科;而龟甲贝和林希那贝间的系统发生关系及其分类地位还有待于进一步探讨.     

利用线粒体16S rRNA基因全序列分析直翅目主要类群的系统发生关系

为了构建稳健的直翅目主要类群间的系统发生关系并探讨16S rRNA基因序列在构建直翅目昆虫不同分类阶元系统发生关系时的可行性、功效以及性能,文章测定了直翅目4总科9科18种昆虫的16S rRNA基因全序列,联合已知该基因全序列的其他40种昆虫,构建了直翅目主要类群之间的系统发生关系,并分析了16SrRNA基因全序列的系统发生性能和功效。结果表明,直翅目昆虫的16S rRNA基因全长平均为1 310 bp;除生活方式特化的蚤蝼总科和蝼蛄总科的地位无法确定外,直翅目其他主要类群系统发生关系比较稳定;蝗总科下除了斑翅蝗科和槌角蝗科外,剑角蝗科、斑腿蝗科、网翅蝗科都不是单系群,且用不同的方法构建的系统发生树中聚类情况完全一致,各科间遗传距离差异不大,建议将其合为一科;锥头蝗科、瘤锥蝗科和癞蝗科间的遗传距离差异也不大;在构建系统发生树时,16S rRNA基因环区的信息量要比茎区的大;16S rRNA基因可以构建可靠的直翅目属与种水平和目与亚目高级阶元的系统发生关系,但对科和总科阶元缺乏足够的分辨力。     

基于线粒体COⅠ和Cytb基因序列研究粉蝶科七属间的系统发生关系

【目的】为了探讨粉蝶科Pieridae 7属的系统进化关系。【方法】基于线粒体COⅠ(609 bp)和Cytb(393 bp)基因部分序列,以眼蝶科的2个物种为外类群,运用UPGMA和ME法重建分子系统树。【结果】联合基因构建的分子系统树显示:外群牧女珍眼蝶Coenonympha amaryllis(Cramer)和阿芬眼蝶Aphantopus hyperantu(Linnaeus)构成一独立支系,可以作为外群;云粉蝶属和粉蝶属姊妹关系构成一分支,亲缘关系较近;襟粉蝶属与钩粉蝶属形成姐妹关系,亲缘关系较近。【结论】成功重建了粉蝶科7属的系统进化关系。     

从12S rRNA基因片段序列研究20种蛇的系统发生关系

本文测定了中国产蛇亚目20种蛇约800bp的mtDNA 12S rDNA基因片段序列。所测序列与楔齿蜥的同源序列一起经Clustal X1.8软件比对,共有881个位点,其中变异位点有494个。以楔齿蜥为外群,用NJ法构建了4科20种蛇的进化关系树,对这20种蛇的系统发生关系作了初步探讨。研究结果表明：所研究的4个科20种蛇分成4个支系。第一个支系包括蟒科的东方沙蟒和蟒2种蛇;第二个支系为蝰科3种蛇,即草原蝰、尖吻蝮、竹叶青组成一个单系群;眼镜蛇科的眼镜蛇和银环蛇构成第三个支系;游蛇科的13种蛇构成了第四个支系,其中灰鼠蛇、乌梢蛇和赤链蛇组成一个支系,锦蛇属的7种蛇组成一个单系群,然后它们与前一支系相聚。剩下的颈槽蛇属两种聚类后与赤链华游蛇构成一个支系,并与游蛇科其它蛇组成姐妹群。第四支系首先与第三支系眼镜蛇科聚类,第二支系蝰科构成了三、四支系眼镜蛇科和游蛇科的姐妹群,第一支系蟒科在系统树的最基部,为四个科中较原始的类群。     

探讨两栖纲三个目之间的系统发生关系

现存两栖纲分为3个目,然而它们的系统发生关系仍存在较大的争议.选择Genbank上25种两栖动物线粒体全序列,结合已测定的福建大头蛙(Lim nonectes fujianensis)线粒体基因组全序列,以天鹅和眼镜凯门鳄为外群,用线粒体tRNA基因的合并数据重建系统树.采用P AU P(version 4.0b10)软件构建MP和NJ树,tree-puzzle5.2构建ML树.结果显示,NJ树和ML树以较高的自引导值支持有尾目和蚓螈目为姐妹群,而MP树则支持无尾目和有尾目为姐妹群.     

贝叶斯一致性分析法在全基因组系统发生树分析上的应用

构建系统发生树时,其拓扑结构会在不同的基因组区域产生不一致性。对此问题,贝叶斯一致性分析法(BCA)可在全基因组规模上进行系统发生树分析,并进而对不一致性信息进行量化统计。采用此方法对由C3H/Hu小鼠(Mus musculus)和129Sv小鼠回交多代产生的129S1小鼠进行系统发生树分析,输入相应的一组序列文件,用若干生物信息学软件(如VCFtools,Repeat Masker,PAUP*4.0,Mr Model Test,Mr Bayes等)对其进行屏蔽重复序列、序列比对等处理,辅以Perl语言脚本,最终得到全基因组范围不同区段系统发生树不一致信息。在小鼠10号染色体的所有99个基因座中,支持129S1和129Sv品系小鼠为姐妹关系的拓扑结构占了84.7%(后验概率最高),这证明了C3H/Hu小鼠对129S1小鼠基因组的贡献程度较小。结果表明,贝叶斯一致性分析法有助于基因组不同区段进化历史的研究。     

分子进化研究中系统发生树的重建

在现代分子进化研究中,根据现有生物基因或物种多样性来重建生物的进化史是一个非常重要的问题。一个可靠的系统发生的推断,将揭示出有关生物进化过程的顺序,有助于我们了解生物进化的历史和进化机制。本文简要介绍了系统发生树推断的几个重要问题：建树方法、数据转换、树的可靠性及目前使用较多的几种分析软件。     

分子系统发生学

内容简介:分子系统发生学是应用分子数据重建系统发生关系的学科。本书全面系统地论述了分子系统发生学的基础、原理、方法及应用。全书由18章组成,可以归纳为五大部分:第一部分包括第1～3章,分别介绍了系统发生和系统树的基本知识;第二部分包括第4～7章,是分子系统发生分析的基础,其中第4章和第5章是分子系统发生学的信息学     

登革病毒的系统发生树

登革病毒在除欧洲以外的所有大陆都有流行,弄清登革病毒在全世界的流行趋势及其致病机理对控制登革流行非常重要。本文就登革病毒系统发生树的构建方法及系统发生树的登革病毒分子流行病学、致病机理研究中的应用作一综述。