Mega软件的使用1.docx
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Mega软件的使用1.docx
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Mega软件的使用1
MEGA软件的使用
Mega软件输入数据的格式
Mega软件输入数据的格式比较简单,在众多遗传学分析软件中是比较容易制作的一种。
首先,如果输入数据是一般的DNA或RNA序列,则有如下要求:
1)文件扩展名以*.meg或*.txt结尾都行;2)输入数据文件,第一行必须有Mega程序所需的特殊标记“#MEGA”;3)“TITLE”位于输入文件的第二行,后边可以跟上一些说明性字符,这些字符在输出结果中会显示出来。
在与“Title”同一行上的字符才有效,而且字符总数不能超过128,超过的也会被忽略。
4)在“#MEGA”和“TITLE”之后,在分析数据之前可以一行或多行的说明性文字。
这些文字可用来说明诸如作者、分析日期、分析目的等信息。
5)在每个数据(或每条序列)的名字之前应该有一个“#”,名字的下一行是具体的序列。
在同一个数据文件里,不能出现数据名相同的序列。
在数据名及具体序列中,空格和TAB是被忽略的。
6)在同一数据文件内,所有序列的长度应该保持一致,否则,程序不能执行。
7)对于DNA或RNA序列,Mega软件能够识别A、T、C、G、U五种字符,缺失字符可以用“?
”表示,比对时的空缺位点可以用“—”表示。
下边是一个数据文件示例:
Fig
其次,如果输入数据是遗传距离矩阵,则要求如下:
1)前4点要求同对上述DNA序列的要求相同;2)在每个距离矩阵的名字之前应该有一个“#”,每个名字占一行;先列出距离矩阵的名字,然后再给出距离矩阵;3)距离矩阵有两种形式,下三角和上三角。
下边是一个数据文件示例:
Fig
下图是距离矩阵的示意图,左边是下三角矩阵,右边是上三角矩阵。
Fig
再次,如果数据是测序图谱的形式,直接导入即可。
下图是测序图谱示例:
Fig
MEGA界面及操作
Mega是一款操作十分简便的遗传学分析软件,其界面十分友好,即使初学者也很易上手。
1、数据的录入及编辑
Mega软件能够接受多种数据格式,如FASTA格式、Phylip格式、PAUP数据格式等等。
而且Mega软件专门提供了把其他格式的数据转换位Mega数据格式的程序。
首先,打开Mega程序,有如下图所示的操作界面:
Fig
单击工具栏中的“File”按钮,会出现如下图所示的菜单:
Fig
从上图可以看出,下拉菜单有“OpenData”(打开数据)、“ReopenData”(打开曾经打开的数据,一般会保留新近打开的几个数据)、“CloseData”(关闭数据)、“ExportData”(导出数据)、“ConverToMEGAFormat”(将数据转化为MEGA格式)、“TextEditor”(数据文本编辑)、“PrinterSetup”(启动打印)、“Exit”(退出MEGA程序)。
单击“OpenData”选项,会弹出如下菜单:
Fig
浏览文件,选择要分析的数据打开,单击“打开”按钮,会弹出如下操作界面:
Fig
此程序操作界面,提供了三种选择数据选择:
NucleotideSequences(核苷酸序列)、ProteinSequences(蛋白质序列)、PairwiseDistance(遗传距离矩阵)。
根据输入数据的类型,选择一种,点击“OK”即可。
如果选择“PairwiseDistance”,则操作界面有所不同;如下图所示:
Fig
根据遗传距离矩阵的类型,如果是下三角矩阵,选择“LowerLeftMatrix”即可;如果是上三角矩阵,选择“UpperRightMatrix”即可。
点击“OK”按钮,即可导入数据。
如果是核苷酸数据,则读完之后,会弹出如下对话框:
Fig
如上图,如果是编码蛋白质的核苷酸序列,则选择“Yes”按钮;如果是不编码蛋白质的核苷酸序列,则点击“No”按钮。
之后,会弹出如下操作窗口:
Fig
此作界面的名称是“SequenceDataExplorer”,在其最上方是工具栏“Data”、“Display”、“Highlight”等,然后是一些数据处理方式的快捷按钮,在操作界面的左下方是每个序列的名称。
显示序列占了操作界面的绝大部分,与第一个序列相同的核苷酸用“.”表示,发生变异的序列则直接显示。
如果在弹出的对话框中,点击“OK”,即选择输入的数据是编码蛋白质的DNA序列。
那么会再弹出如下对话框:
Fig
此操作界面提供了多种生物的遗传密码方式的选择,如VertebrateMitochondrial(脊椎动物线粒体)、InvertebrateMitochondrial(非脊椎动物线粒体)、YeastMitochondrial(酵母线粒体)等等。
点击此操作界面的“Add”按钮,可以添加密码子表格,其编辑界面如下图所示:
Fig
通过此操作界面可以创建、修改密码子表格。
点击“OK”按钮可以返回“SelectGeneticCode”操作界面。
点击“SelectGeneticCode”操作界面的“Delect”按钮,可以删除一个密码子表。
点击“SelectGeneticCode”操作界面的“Edit”按钮,可以对已经存在的密码子表格。
其操作界面与“GeneticCodeTable”相同。
点击“SelectGeneticCode”操作界面的“View”按钮,可以浏览选中的密码子表格。
点击“SelectGeneticCode”操作界面的“Statistics”按钮,可以统计密码子表格的一些信息,如每种密码子的频率、同义位点数、非同义位点数等。
点击点击“SelectGeneticCode”操作界面的“OK”按钮,会弹出如上图所示的“SequenceDataExplorer”操作界面。
如果点击“Cancel”按钮,也会弹出此操作界面,但是此时会把数据默认为非编码的DNA序列。
单击“SequenceDataExplorer”操作界面工具栏的“Data”按钮,有如下图所示的下拉菜单:
Fig
下拉菜单有六个选项:
“WriteDataToFile”(将数据转到文件中,利用此选项可以把Mega数据格式的数据转化成其它格式)、“Translate/Untranslate”(是否翻译,这个选项只有所分析的DNA序列是编码序列时才被激活)、“SelcetGeneticCodeTable”(选择遗传密码表,这个选项只有所分析的DNA序列是编码序列时才被激活)、“Setup/SelcetGenes&Domains”(选择或设置基因或结构域)、“Setup/SelectTaxa&Group”(对数据进行分组)、“QuitDataViewer”(退出此浏览框)。
单击“WriteDataToFile”选项,会弹出如下对话框:
Fig
Title框显示的内容是数据文件中“TITLE”之后的内容。
Description框显示的内容是数据文件中对整体数据描述的内容。
Format选项提供一个下来菜单,通过此下拉菜单可以把数据转化为MEGA格式、Nexus(PAUP4.0)格式,PHYLIP3.0格式、Nexus(PAUP3.0/MacClade)格式。
Writingsitenumbers选项也提供一个下拉菜单,通过此下来菜单可以把给每个核苷酸标序号,“None”为不显示序号,“Foreachsite”为每个位点显示序号,“Attheendofline”在每一行行末显示序号。
MissingDataandalignmentgaps选项也提供了一个下拉式菜单,这个菜单包括:
“Includesiteswithmiss/ambiguousdatagaps”(显示缺失位点及模糊位点以及空缺)、“Excludesiteswithmiss/ambiguousdatagaps”(不显示缺失位点及模糊位点以及空缺)、“Excludesiteswithmiss/ambiguousdataonly”(仅不显示缺失位点及模糊位点)、“Excludesiteswithalignmentgapsonly”(仅不显示比对是的空缺部分)。
如上述操作界面中的选项,点击“OK”按钮,会弹出如下界面:
Fig
此操作界面中的文字可以拷贝到文本文档中。
如果在“SquenceDataExplorer”操作界面的工具栏中选择“Highlight”中的“Variblesites”选项,则单击“WriteDataToFile”选项,会弹出如下对话框:
Fig
我们会发现与上述“ExportingSequenceData”操作界面相比,在最下方增加了一个“SelcetedsitestoInclude”下拉菜单框,此框包含:
Allsites(所有位点)、“Onlyhighlightedsites”(只显示相互之间有变异的位点)、“Onlyunhighlightedsites”(只显示相互之间无变异的位点)三个选项。
如上图中的操作界面中的选项,点击“OK”按钮,则会弹出如下对话框:
Fig
可以看出,在此操作界面中,仅显示了有变异的位点。
这样的数据形式在转化成“NetWork”遗传分析软件所需的数据格式时很方便。
单击“SequenceDataExplorer”操作界面的工具栏中“Data”中的“Setup/SelcetGenes&Domains”选项,会弹出如下对话框:
Fig
通过此操作界面可以检测、确定、选择结构域,为某些位点添加标签等。
这个操作界面包括两大部分:
“Define/Edit/Select”和“SiteLabels”。
通过操作界面中“Genes/Domain”的子菜单“Data”可以设置,起始位点和末位点。
通过“CodonStart”选项,可以选择编码的起始位置。
在操作界面下端有一排按钮:
“AddGene”、“AddDomain”、“Delete/Edit”、“Expand”。
通过“AddGene”按钮可以添加或插入一个新的基因,通过“AddDomain”按钮可以添加或插入一个新的结构域,通过“Delete/Edit”按钮可以对数据进行编辑和删除,通过“Expand”可以展开数据,或仅显示第一水平的数据。
点击“SiteLabels”按钮,上述操作界面变为如下图所示:
Fig
点击上述操作界面中的“Close”按钮,返回“SequenceDataExplorer”操作界面。
选择工具栏“Data”下拉菜单中的“Setup/SelectTaxa&Groups”选项,弹出如下图所示操作界面:
Fig
如上图操作界面,点击“NewGroup”按钮可以创建一个新的组,点击“DeleteGroup”按钮可以删除一个已经存在的组,在操作界面的中间竖排有五个按钮,同最上端两个按钮可以把数据移入或移出一个选定的组,点击第三个按钮可以对选定的组进行重新命名,点击“+”按钮可以创建一个新的组,点击“—”按钮可以删除一个已经存在的组。
注意,组的名字不能与任何一个样本重名。
点击“Close”按钮,“SequenceDataExplorer”操作界面。
点击此操作界面中的“Display”按钮,会弹出如下操作菜单:
Fig
从上述操作界面图看,下拉菜单共有:
“ShowOnlySelectedSequences”(仅显示选中的序列)、“UseIdenticalSymbol”(利用同一标记符号)、“ColorCells”(色彩单元)、“SortSequences”(序列分类)、“RestoreInputOrder”(恢复输入序列的顺序)、“ShowSequenceNames”(显示序列名字)、“ShowGroupNames”(显示序列所在的组的名字)和“ChangeFont”(改变字体)八个选项。
选择“ShowOnlySelectedSequences”选项,只有被选中的序列才会在界面中显示,不过软件默认的是所有输入的序列都是被选中的,不过软件使用者是可以修改哪些序列被选中。
选择“UseIdenticalSymbol”选项,那么与第一个序列相同的核苷酸将用“.”显示,与之相比,发生变异的核苷酸才以“A、T、C、G”的形式显示。
选择“ColorCells”选项,不同的核苷酸将用不同的颜色显示,如下图所示。
“SortSequences”选项有四个子选项:
“BySequenceName”(通过序列名字排列)、“ByGroupName”(通过组的名字排列)、“ByGroup&SequenceName”(通过组和序列的名字排列)、“AsperTaxa&GroupOrganizer”()。
选择“RestoreInputOrder”选项,则序列排列顺序恢复到与输入数据文件中的顺序一样。
选择“ShowSequenceNames”选项,则每个序列的名字被显示。
选择“ShowGroupNames”,则每个序列所在的组的名字将被显示。
选择“ChangeFont”选项,可以改变序列名字、组名及其序列本身的字体大小及颜色,默认的字体大小是“小五”,默认的字体颜色是黑色,默认的字型是常规,无下划线、删除线。
Fig
点击“SequenceDataExplorer”操作界面的“Highlight”选项,会有如下图所示的下拉菜单选项:
Fig
由上图可以看出,“Highlight”的下拉菜单共有七个选项:
“ConservedSites”(C,保守位点)、“Variablesites”(V,变异位点)、“Parsim-Infosites”(P,简约信息位点)、“Singletonsites”(S,单独位点)、“0-foldDegeneratesites”(0,未简并位点)、“2-foldDegeneratesites”(2,2倍简并位点)、“4-foldDegeneratesites”(4,4倍简并位点);其中后三个选项,只有在输入的序列是编码序码时才被激活。
选择“ConservedSites”选项,所有的保守位点,即没有发生变异的位点,将被突出显示,位点的总数目将在状态栏(操作界面最下端)显示。
选择“Variablesites”选项,所有的变异位点,将被突出显示,位点的总数目将在状态栏(操作界面最下端)显示。
选择“Parsim-Infosites”选项,所有简约变异位点(即变异至少包括两种类型的核苷酸或氨基酸)将被突出显示,位点的总数目将在状态栏(操作界面最下端)显示。
选择“Singletonsites”选项,单突变(变异至少包括两种类型的核苷酸或氨基酸,而且在所有样本中仅发生一次)的位点,将被突出显示,位点的总数目将在状态栏(操作界面最下端)显示。
选择“0-foldDegeneratesites”选项,那些所有突变都是非同义突变的位点,将被突出显示,位点的总数目将在状态栏(操作界面最下端)显示。
此选项只有在输入数据中含有编码蛋白的DNA序列时才被激活。
选择“2-foldDegeneratesites”选项,那些在所有突变中同义突变占1/3的位点,将被突出显示,位点的总数目将在状态栏(操作界面最下端)显示。
此选项只有在输入数据中含有编码蛋白的DNA序列时才被激活。
选择“4-foldDegeneratesites”选项,那些所有突变全部是同义突变的位点,将被突出显示,位点的总数目将在状态栏(操作界面最下端)显示。
此选项只有在输入数据中含有编码蛋白的DNA序列时才被激活。
点击“SequenceDataExplorer”操作界面的“Statistics”选项,会有如下图所示的下拉菜单选项:
Fig
从上图可以看出,此下拉菜单总共有六个选项:
“NucleotideComposition”(核苷酸组成)、“NucleotidePairFrequence”(核苷酸配对频率)、“CodonUsage”(密码子使用)、“AminoAcidComposition”(氨基酸组成)、“UseAllSelectedSites”(利用所有选择的位点)、“UseOnlyHighlightedSites”(仅利用突出显示的位点)。
选择“NucleotideComposition”选项,可以计算得到,每条序列中A、T、C、G及U的百分含量,以及总的核苷酸个数,还可以得到整个数据中A、T、C、G及U的百分含量。
如果数据是编码蛋白质的DNA序列,那么还可以得到每种核苷酸在密码子各个位置的比例。
选择“NucleotidePairFrequence”选项,可以计算DNA序列中核苷酸配对的频率。
这个选项有两个子菜单:
“Directional(16Pairs)”和“Undirectional(10Pairs)”。
一个是有方向性的,一个是没有的。
选择“CodonUsage”选项,能够统计出每种密码子的使用频率。
选择“AminoAcidComposition”选项,能够统计出每条序列中各种氨基酸的组成百分含量,以及总的氨基酸个数。
还可以计算出整个数据中每种氨基酸的组成百分含量。
此选项只有在输入数据是氨基酸的条件下才被激活。
选择“UseAllSelectedSites”选项,在计算统计时,可以利用所有被选中的位点。
选择“UseOnlyHighlightedSites”选项,在计算分析时,仅利用那些被突出显示的位点进行计算。
在菜单栏的下方是一些常用的快捷方式,如下图示:
Fig
上图图标中,所对应的操作从左到右依次是:
“WriteDataToFile”(将数据转到文件中)、“Setup/SelectTaxa&Group”(对数据进行分组)、“Setup/SelcetGenes&Domains”(选择或设置基因或结构域)、“UseIdenticalSymbol”(利用同一标记符号)、“Color”(进行色彩设置)、“ConservedSites”(C,保守位点)、“Variablesites”(V,变异位点)、“Parsim-Infosites”(P,简约信息位点)、“Singletonsites”(S,单独位点)、“0-foldDegeneratesites”(0,未简并位点)、“2-foldDegeneratesites”(2,2倍简并位点)、“4-foldDegeneratesites”(4,4倍简并位点)、将核苷酸序列翻译为蛋白质序列。
点击“SequenceDataExplorer”界面的“Data”下拉菜单中的“QuitDataViewer”选项,即可关闭此操作界面,返回到Mega操作的主界面。
2、遗传距离的计算
2.1遗传距离模型的选择
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:
Fig
从上图易知,此菜单包括如下选项:
“ChooseModel”(选择模型,即选择计算遗传距离的模型)、“ComputePairwise”(计算遗传配对差异)、“ComputeOverallMean”(计算包括所有样本在内的平均遗传距离)、“ComputeWithGroupMeans”(计算组内平均遗传距离)、“ComputeBetweenGroupsMeans”(计算组间平均遗传距离)、“ComputeNetBetweenGroupsMeans”(计算组间平均净遗传距离)、“ComputeSequenceDiversity”(计算序列分歧度)。
“ComputeSequenceDiversity”选项包括四个子菜单:
“MeanDiversityWithinSubpopulations”(亚群体内部平均序列多态性)、“MeanDiversityforEntirePopulation”(整个人群平均序列多态性)、“MeanInterpopulaionalDiversity”(群体内部平均序列多态性)、“CoefficientofDifferentiation”(遗传变异系数)。
点击“ChooseModel”选项,会弹出如下操作界面:
Fig
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。
“DataType”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)、AminoAcid(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。
Fig
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:
“NumberofDifference”(核苷酸差异数)、“P-distance”(P距离模型)、“Jukes-Cantor”(Jukes和Cantor距离模型)、“Kimura2-Parameter”(Kimura双参数模型)、“Tajima-Nei”(Tajima和Nei距离模型)、“Tamura3-parameter”(Tamura三参数模型)、“Tamura-Nei”(Tamura和Nei距离模型)、“LogDet(Tamurakumar)”(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:
Fig
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-GojoboriMethod”,“ModifiedNei-GojoboriMethoed”、“Li-Wu-LuoMethod”、“Pamilo-Bianchi-LiMethod”、“KumarMethod”。
其中Nei-Gojobori方法和修正的Nei-Gojobori方法都包含三种距离模型:
“NumberofDifferences”、“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:
Fig
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:
“NumberofDifferences”(氨基酸差异数)、“P-distance”(P距离模型)、“PoissonCorrection”(泊松校正距离模型)、“EqualInput”(等量输入距离模型)、“PAMMatrix(Dayhoff)”(PAM距离矩阵模型)、“JTTMatrix(Jones-Taylor-Thornton)”(JTT距离矩阵模型)。
在“AnalysisPreference”操作界面中,“PatternAmongLineages”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。
“Ratesamongsites”提供了两个选项:
“UniformRates”和“Different(GammaDistributed)”。
“UniformRates”意味着所有序列的所有位点的进化速率是相同的。
选择“Different(GammaDistributed)”,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“D
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