MEGA软件的使用.docx
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MEGA软件的使用.docx
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MEGA软件的使用
MEGA软件的使用
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、PAUF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:
单击工具栏中的“File按钮,会出现如下图所示的菜单:
开曾经打开的数据,一般会保留新近打开的几个数据)、“CloseDa(关闭数据)、
“ExportDa(导'出数据)、“ConverToMEGAForma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“OpenDat选项,会弹出如下菜单:
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:
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“0K即可。
如果选择“PairwiseDistanee则操作界面有所不同;如下图所示:
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“0K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:
如上图,如果是编码蛋白质的核苷酸序列,则选择“Ye按钮;如果是不编
码蛋白质的核苷酸序列,则点击“Nc按钮。
之后,会弹出如下操作窗口:
此作界面的名称是“SequencDataExplorer:
在其最上方是工具栏“Data”
“Display”“Highligh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。
2、遗传距离的计算
点击Mega操作主界面的“Distanee按钮,会弹出一个下拉菜单。
如下图所
示:
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)、“ComputePairwis(计算遗传配对差异)、“ComputeOverall
MeaS(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)、“ComputeBetweenGroupsMea计算组间平均遗传距离)、“ComputeNetBetweenGroupsMeans(计算组间平均净遗传距离)、
“ComputeSequeneeDiversity计算序列分歧度)。
“ComputeSequeneeDiversity选项包括四个子菜单:
“MearDiversityWithinSubpopulations”亚群体内部平均序列多态性)、“MeanDiversityforEntirePopulation”整个人群平均序列多态性)、“MeannterpopulaionalDiversity('群体内部平均序列多态性)、“CoeffieientofDifferentiation(遗传变异系数)。
点击“ChooseMode选项,会弹出如下操作界面:
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。
“DataTyp显”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“Mode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。
o£Diff-ererLces
Kimura2~Parsineter
Tarn-ura3一F鮎初宅讥电匸
T迪iirrIki
L&gDet(TajiirraKketiar)
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:
“NumberofDifferenc&核苷酸差异数)、“Pistanee(”距离模型)、“JukeCantor
(Jukes和Cantor距离模型)、“Kimura2-Parameter”(Kimura双参数模型)、
“TajimNei”(Tajima和Nei距离模型)、“Tamura3-parameter”Tamura三参数
模型)、“Tamu-Nei”(Tamura和Nei距离模型)、“LogDefTamurakuma(”(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:
…
NMcleotide
►
tiei-Gajobori卜
Modifilfti-Gojofcori•
虻innAeid
Li-Vu-LnoMethod
Kunffieth-Q4
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:
“NeGojoboriMethod,”“ModifiedNeGojoboriMethoed、”“-W/u-LuoMethod”“Pami-Bianchi-LiMethod”、“KumaiMethod”。
其中Nei-Gojobori方法和修正的
Nei-Gojobori方法都包含三种距离模型:
“NumberofDifferences“Pistanee、”
“JukeCSantor”对于氨基酸序列,Mega所提供的遗传距离模型如下图所示:
d
NucLeotide•
Syn~Nflnsynonymqus*
No.ofDifferAlices
PoiEsonCourection
EqualIn-put
AininoAcid卜|
PW1IM-atrix:
(jDiyhofE)
JTTMatrix(Jonisr-Ta^lor-Thornton)
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:
“NumbeofDifferences(氨基酸差异数)、“Pistanee'(P距离模型)、“PoissonCorrection(泊松校正距离模型)、“EqualInpu(等量输入距离模型)、“PAMMatrix
(Dayhoff)”(PAM距离矩阵模型)、“JTTMatrixJones-Taylor-Thornto"”(JTT距离矩阵模型)。
在“AnalysisPreferenc操作界面中,“PatternAmongLineage仅提供了一个
选项:
“Sam(Homogenous)”,“也就是说样本之间是有一定同源性的。
“Rates
amongsites提供了两个选项:
“UniformRate和“Differe(GammaDistributed)”。
“UniformRate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:
、、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“OKS钮,即可返
回Mega操作主界面。
选择主操作界面“Distanee中的“ComputePairwise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:
“DataTyp显示数据的类型,图中为“Nucleotideo”
“Analysi显示计算分分析的类型,图中为“PairwiseDistaneeCalculation配”对差异距离计算)。
“Compute”示所要运行的对象,又两个选项:
“Distaneeonly(仅计算遗传
距离)和“Distance&(计算遗传距离和其标准误)。
“IneludeSite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。
SubstitutionMode是替代的模型,在下边“Model中可以进行选择
“SubstitutenstoInclued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。
i±Transitions+Transversians|
d:
Transitions十Transversions
£Transitionsody
v;only
R=s/v
L:
No.ofVabd匚omrrwnSites
PatternamongLineage和“Ratesamongsite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:
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:
Kimura2-parameter。
“File按钮共有四个下拉菜单:
“ShownputDataTitle(显示输入数据的标题)、“ShowAnalysisDescription显示分析信息的描述)、“Export/PrintDistanee(输出或打印距离矩阵)、“Quitviewer(退出此操作界面)。
“Display钮共有四个下拉菜单:
“ShowPairName显示配对序列的名字)、“SorSequenee”(用何种方式对序列进行排序)、“Show^ame§(显示序列的名字)、“ChangeFont('改变字体)。
“SortSequene有两个选项:
“Original(按原先输入的顺序)和“ByName(通过序列的名字)。
点击“Averag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)、“WithinGroups(组内平均遗传距离)、“BetweenGroups('组间平均遗传距离)、“NetBetweenGroups(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。
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/PrintDistanee选项”会弹出如下图所示的对话框:
“OutputForma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)。
DecimalPlaces(小数位的大小),“MaxEntriesperline(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:
“Loweheft”(下三角矩阵)和
Upperight”(上三角矩阵)。
点击“Print/SaveMatrix按可以输出数,会弹出如下图所示的操作界面:
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“Distanee下拉菜单中的“ComputeOverall
Meat”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“ComputePairwise目彷。
其运算结果如下图所示:
点击Mega软件操作主界面的“Distanee下拉菜单中的“ComputeWithin
GroupMeans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
“ComputePairwise目仿。
其运算结果如下图所示:
点击Mega软件操作主界面的“Distanee下拉菜单中的“Computebetween
GroupMeanS'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
“ComputePairwis相仿。
其运算结果如下图所示:
点击Mega软件操作主界面的“Distances下拉菜单中的“ComputenetbetweenGroupMeans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“ComputePairwis相彷。
其运算结果如下图所示:
点击Mega软件操作主界面的“Distanee下拉菜单中的“ComputeSequeneeDiversity选项中的“MeanDiversityWithinSubpopulations,可以计算亚组之间的平均遗传距离,其操作方法和界面同“ComputePairwise相仿。
其运算结果如下
图所示:
点击Mega软件操作主界面的“Distanee下拉菜单中的“ComputeSequeneeDiversity选项中的“MeanDiversityforEntirePopulation,可以计算整个群体的平均遗传距离,其操作方法和界面同“ComputePairwise相仿。
其运算结果如下图
所示:
点击Mega软件操作主界面的“Distanee下拉菜单中的“ComputeSequeneeDiversity选项中的“MeanInterPopulationDiversity,可以计算群体内部的平均遗传距离,其操作方法和界面同“ComputePairwis相彷。
其运算结果如下图所示:
点击Mega软件操作主界面的“Distanee下拉菜单中的“ComputeSequeneeDiversity选项中的“CoffienbfDifferentiation,可以计算群体的变异系数,其操作方法和界面同“ComputePairwis相彷。
其运算结果如下图所示:
3、系统发育树的构建
Mega程序构建系统发育树的功能很强大。
它提供了四种构建系统发育树,还包括一些检验程序。
这四种构建分子系统树的方法为:
Neighbor-Joining(NJ,
邻接法)、MinimumEvolution(ME,最小进化法)、MaximumParsimony(MP,最大简约法)、UnweightedPairGroupMethodWithArithmeticMean(UPGMA,算术平均的不加权对群法)。
其中,NJ法和UPGMA法都属于距离法。
其操作界面如下图所示:
邻接法是距离法构建系统发育的常用方法,此方法基于最小进化原理,而不
使用优化标准。
邻接法中一个重要概念就是近邻”在谱系树上,如果两个分支之间只通过一个内部节点相连,那么这两个分支就被称为近邻”完全解析出的
进化树是通过对完全没有解析出的星型”进化树进行分解”得到的,分解的步骤是连续不断地在最接近(实际上,是最孤立的)的序列对中插入树枝,而保留进化树的终端。
于是,最接近的序列对被巩固了,而星型”进化树被改善了,这个
过程将不断重复。
这种方法并不检验所有可能的拓扑结构,因此相对而言运算速度很快,也就是说,对于一个50个序列的进化树,只需要若干秒甚至更少。
具体操作:
输入数据,点击Mega操作主界面“Phylogeny中的“Constrcuct
Phylogeny选项中的“NeighbJoining(NJ)”会弹出如下操作界面。
此操作界面可以显示数据的类型、计算分析的类型、构树的方法等等。
点击“PhylogenyTestandoptior后边的按钮,可以设置检验的类型:
None
(不进行检验)、“Bootstrap(”自展法检验)、“InteriorBranchTest(内部分支检验)。
选择后两种检验方法,可以设置自展的次数等等。
设置完毕后,点击下边有对号标记的按钮即可返回原操作界面。
其操作界面如下图所示:
点击“Mode按钮,可以选择计算遗传距离所用的距离模型。
其它按钮的解释和使用前边已有介绍,这里不作赘述。
设置完毕后,点击“Compute按钮,即
可开始计算分析。
结果界面如下图所示:
上图即是利用邻接法构建的系统发育树。
点击此操作界面中的“FileK钮,会弹出一下拉菜单(如下图所示),此菜单包括八个选项:
“SavTreeSession”(保存树文件,快捷方式为Ctrl+S)、“Export
CurrentTree(导出当前的谱系树)、“ExportAllTrees导出所有的谱系树)、“ShowInformation('显示有关谱系树的一些信息)、“Print(打印)、“Printnasheet(
(在一张纸中打印)、“Printersetup(启动打印机)、“ExitTreeExplorer(
trJItMuw;口
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Erittin4sheet
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有关系统树的所有信息都
点击“SaveTreeSessi选项,可以将树文件保存,
被存储。
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