图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

摘 要:

本文利用图文详细介绍了如何MEGA软件分析分子遗传距离。

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点击MEGA操作主界面的“Distances”按钮,会弹出一个下拉菜单。如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

此菜单包括如下选项:“Choose Model”(选择模型,即选择计算遗传距离的模型)、“Compute Pairwise”(计算遗传配对差异)、“Compute Overall Mean”(计算包括所有样本在内的平均遗传距离)、“Compute With Group Means”(计算组内平均遗传距离)、“Compute Between Groups Means”(计算组间平均遗传距离)、“Compute Net Between Groups Means”(计算组间平均净遗传距离)、“Compute Sequence Diversity”(计算序列分歧度)。

“Compute Sequence Diversity”选项包括四个子菜单:“Mean Diversity Within Subpopulations”(亚群体内部平均序列多态性)、“Mean Diversity for Entire Population”(整个人群平均序列多态性)、“Mean Interpopulaional Diversity”(群体内部平均序列多态性)、“Coefficient of Differentiation”(遗传变异系数)。

点击“Choose Model”选项,会弹出如下操作界面:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

从上述操作界面可以看出,通过此对话框可以选择计算遗传距离的模型等。

“Data Type”显示数据的类型:Nucleotide(Coding)(编码蛋白质的DNA序列)、Nucleotide(不编码蛋白质的DNA序列)、Amino Acid(氨基酸序列)。

通过“Model”选项可以选择,计算遗传距离的距离模型。点击“Model”一行末端的按钮会弹出一选择栏。

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

如上图所示,对于非编码的核苷酸序列Mega程序提供了八种距离模型:“Number of Difference”(核苷酸差异数)、“P-distance”(P距离模型)、“Jukes-Cantor”(Jukes和Cantor距离模型)、“Kimura 2-Parameter”(Kimura双参数模型)、“Tajima-Nei”(Tajima和Nei距离模型)、“Tamura 3-parameter”(Tamura 三参数模型)、“Tamura-Nei”(Tamura和Nei距离模型)、“LogDet(Tamura kumar)”(对数行列式距离模型)。

对于编码的核苷酸序列,其遗传距离模型如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

如上图所示,对于编码蛋白质的DNA序列,Mega程序提供了一下几种模型:“Nei-Gojobori Method”,“Modified Nei-Gojobori Methoed”、“Li-Wu-Luo Method”、“Pamilo-Bianchi-Li Method”、“Kumar Method”。其中Nei-Gojobori方法和修正的Nei-Gojobori方法都包含三种距离模型:“Number of Differences”、“P-distance”、“Jukes-Cantor”。对于氨基酸序列,Mega所提供的遗传距离模型如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

如上图所示,对于氨基酸序列,Mega程序提供了一下六种遗传距离模型:“Number of Differences”(氨基酸差异数)、“P-distance”(P距离模型)、“Poisson Correction”(泊松校正距离模型)、“Equal Input”(等量输入距离模型)、“PAM Matrix(Dayhoff)”(PAM距离矩阵模型)、“JTT Matrix(Jones-Taylor-Thornton)”(JTT距离矩阵模型)。

在“Analysis Preference”操作界面中,“Pattern Among Lineages”仅提供了一个选项:“Same(Homogenous)”“,也就是说样本之间是有一定同源性的。“Rates among sites”提供了两个选项:“Uniform Rates”和“Different(Gamma Distributed)”。“Uniform Rates”意味着所有序列的所有位点的进化速率是相同的。选择“Different(Gamma Distributed)”,意味着序列位点之间的进化速率是不相同的,可以利用Gamma参数来校正,系统提供了四个数值可供选择:2.0、1.0、0.5、0.25;软件使用者也可以自行决定Gamma参数的大小。设置完毕后,在此界面中点击“OK”按钮,即可返回Mega操作主界面。

选择主操作界面“Distance”中的“Compute Pairwise”选项,可以计算样本之间的遗传距离的大小,其操作界面如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

从上述操作界面易知:

“Data Type”显示数据的类型,图中为“Nucleotide”。

“Analysis”显示计算分分析的类型,图中为“Pairwise Distance Calculation”(配对差异距离计算)。

“Compute”显示所要运行的对象,又两个选项:“Distance only”(仅计算遗传距离)和“Distance&Std.Err”(计算遗传距离和其标准误)。

“Include Sites”显示利用哪些位点来计算,如果数据类型是不编码蛋白质的核苷酸序列,则全部参与计算,如果是编码蛋白质的核苷酸序列,则可以选择哪些位点(如密码子的第2位等)来参与运算。

“Substitution Model”是替代的模型 ,在下边“Model”中可以进行选择。

“Substitutions to Inclued”选择哪些替代类型(如下图所示)被用于运算,d选项将转换和颠换全部包括在内,s选项仅包括转换,v选项仅包括颠换,R为转换和颠换的比值,L为所有有效的普通位点的个数。

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

“Pattern among Lineages”和“Rates among sites”上文已有介绍,不再详述。

点击“Compute”按钮,即可开始计算。其显示运算结果的界面如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

上图是计算出的各个样本之间的遗传距离的矩阵。在最下端的状态栏,显示的是所利用的遗传距离模型,如图中所示:Nucleotide:Kimura 2-parameter。

“File”按钮共有四个下拉菜单:“Show Input Data Title”(显示输入数据的标题)、“Show Analysis Description”(显示分析信息的描述)、“Export/Print Distance”(输出或打印距离矩阵)、“Quit viewer”(退出此操作界面)。

“Display”按钮共有四个下拉菜单:“Show Pair Name”(显示配对序列的名字)、“Sort Sequence”(用何种方式对序列进行排序)、“Show Names”(显示序列的名字)、“Change Font”(改变字体)。“Sort Sequence”有两个选项:“Original”(按原先输入的顺序)和“By Name”(通过序列的名字)。

点击“Average”按钮可以计算平均的遗传距离,此按钮提供了四个下拉菜单:“Overall”(所有样本之间的平均遗传距离)、“Within Groups”(组内平均遗传距离)、“Between Groups”(组间平均遗传距离)、“Net Between Groups”(组间平均净遗传距离)。

在上述按钮下方还有六个按钮,如下图所示。

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

点击第一个按钮可以使数据以下三角矩阵的方式显示;点击第二个按钮可以使数据以上三角矩阵的方式显示;选中第三个按钮可以显示配对的序列的名字,点击第四个按钮,可以减少数据小数点后的位数;点击第五个按钮,可以增加数据小数点后的位数;拖动第六个按钮中的小竖条可以改变数据显示的宽度。

点击“File”下拉菜单中的“Export/Print Distance”选项,会弹出如下图所示的对话框:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

“Output Format”选项可以确定输出数据的格式:“Publication”(一般格式)和“Mega”(Mega格式,把此数据保存可直接由Mega程序打开,进行构建系统发育书等遗传分析)。

Decimal Places(小数位的大小),“Max Entries per line”(每一行最多能显示的数据的个数)。

通过“Matrix”可以选择输出数据矩阵的方式:“Lower-left”(下三角矩阵)和“Upper-right”(上三角矩阵)。

点击“Print/Save Matrix”按钮,可以输出数,会弹出如下图所示的操作界面:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

在上图中的数据和文字可以直接进行拷贝,粘贴到文本文档或Microsoft Word文档中。在此操作界面中,首先显示数据文件的一些信息,如数据文件的标题、总的样本个数、核苷酸替代的距离模型等。然后是每个序列的名字,之后是序列之间的距离矩阵。将此距离矩阵保存,可以用Mega或其他系统发育分析软件来做系统树。

点击Mega软件操作主界面的“Distances”下拉菜单中的“Compute Overall Mean”选项,可以计算所有序列的所有位点的平均遗传距离,其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其运算结果如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

点击Mega软件操作主界面的“Distances”下拉菜单中的“Compute Within Group Means”选项,可以计算每个组组内的平均遗传距离,其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其运算结果如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

点击Mega软件操作主界面的“Distances”下拉菜单中的“Compute between Group Means”选项,可以计算分组之间的平均遗传距离,其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其运算结果如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

点击Mega软件操作主界面的“Distances”下拉菜单中的“Compute net between Group Means”选项,可以计算分组之间的平均遗传距离,其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其运算结果如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

点击Mega软件操作主界面的“Distances”下拉菜单中的“Compute Sequence Diversity”选项中的“Mean Diversity Within Subpopulations”,可以计算亚组之间的平均遗传距离,其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其运算结果如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

点击Mega软件操作主界面的“Distances”下拉菜单中的“Compute Sequence Diversity”选项中的“Mean Diversity for Entire Population”,可以计算整个群体的平均遗传距离,其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其运算结果如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

点击Mega软件操作主界面的“Distances”下拉菜单中的“Compute Sequence Diversity”选项中的“Mean InterPopulation Diversity”,可以计算群体内部的平均遗传距离,其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其运算结果如下图所示:

图解利用MEGA软件分析分子遗传距离的方法

点击Mega软件操作主界面的“Distances”下拉菜单中的“Compute Sequence Diversity”选项中的“Coffient of Differentiation”,可以计算群体的变异系数,其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其运算结果如下图所示:

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