前言
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如果序列的数量不多,建议直接使用MEGA软件进行多序列比对和进化树构建,MEGA的教程请参考”系统发育分析 - 利用MEGA进行多序列比对和进化树构建“。
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如果序列条数特别多,或者要使用最大似然法、贝叶斯分析方法(Bayesian Analysis)等更为复杂的算法来构建进化树,就需要使用到服务器了,所以本教程主要是展示一下如何使用服务器来进行进化多序列比对。
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进化树可视化的工具有很多,比如说Y叔的神包ggtree、MEGA、Figtree、iTOL等。因为iTOL是一个在线的工具不需要在本地安装任何环境和软件,结果还可以保存,所以这个教程简单的展示一下如何用iTOL构建进化树。Figtree比较简单我们也介绍一下。更为复杂的用法可以学习其他教程。
一、全局多序列比对
数据准备
1、软件介绍
常用的多序列比对软件有很多,例如Muscle、Mafft等。这里使用Muscle进行多序列比对。
2、输入文件
将蛋白或者氨基酸的序列整理成为fasta格式的文本文档,重命名为“input.fasta”。
多序列比对
1、运行程序
运行下面的代码
muscle -align input.fasta -output muscle.output.fasta
# -align 后面跟着输入文件的名字
# -output 后面跟着输出文件的名字,输出文件格式为fasta格式,想要输出clustal格式文件就需要加上“-clw”参数。
# 早期版本的muscle用下面的脚本
muscle -in input.fasta -out muscle.output.fasta
2、后台运行
如果序列太长了可以在后台运行,上面代码前面加上 nohup (输出运行日志) 后面加上 & (下面的分析要想后台运行也是一样的)
nohup muscle -align input.fasta -output muscle.output.fasta &
# 早期版本
nohup muscle -in input.fasta -out muscle.output.fasta &
二、系统发育树构建
数据准备
1、软件介绍
常用的构建进化树的软件有iQTree、Phylip、Raxmal、Fasttree。
iQTree来进行最大似然法构建进化树速度比较快,而且不需要制定核酸和蛋白模型,软件会自动选择最优的模型,因此我们这里采用iQTree来构建进化树。
iQTree官方网站如下:http://www.iqtree.org/
有在线版本、Windows版本和Linux版本。
2、输入文件
将上一步利用muscle比对生成的fasta格式文件作为输入文件,命名为muscle.output.fasta
利用iQTree和最大似然法构建进化树
1、运行iQTree
运行下面代码利用最大似然法构建进化树
iqtree -m MFP -bb 1000 -nt 10 -s muscle.output.fasta -pre iqtree.result
# -m MFP 自动推断最大似然法模型,并根据模型进行进化树构建
# -bb 进行快速的似然值的计算,后面数字最小是1000
# -nt 根据自己的服务器设定线程数,我们这里设定使用10个现成
# -s 输入文件的名字,就是上一步muscle输出的文件
# -pre 输出文件的前缀
2、结果展示
输出的文件里面有一个名字叫做“iqtree.result.treefile”的文件,就是我们想要的文件。
iQTree:复杂一点的用法
参考iQTree官方网站。
三、Figtree和MEGA可视化
利用Figtree来进行可视化(demo数据运行结果)
1、安装FigTree
FigTree是用Java写的,所以不需要安装,绿色版双击直接运行,可以到官网下载:
官网地址:http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/
Github下载地址:https://github.com/rambaut/figtree/releases
2、导入文件
双击打开FigTree,点击“File”,点击“Open”,选择上一步iQTree生成的结果文件“iqtree.result.treefile”。
就可以生成进化树文件
详细的美化步骤可以参考其他教程。
利用MEGA来进行可视化(demo数据运行结果)
不同的软件具有不同的功能,MEGA也可以用来对结果进行可视化
1、下载MEGA
MEGA是免费软件,到官网就可以下载:https://www.megasoftware.net/
2、iqtree文件中转化为nwk类型文件
用FigTree打开iqtree的结果文件,点击“File/Export Trees …”,在新弹出的对话框中选择“Newick”,点击“确定”导出newick类型文件。
3、导入进化树文件
点击MEGA的”File”/“Open A File/Session…”,选中上一步转化的文件就可以打开,进行可视化了。
四、iTOL可视化
iTOL基础用法
1、进入网站
iTOL官网网址:https://itol.embl.de/
点击官网地址进入网站,需要注册,注册后登录网站。
点击首页上面的“Upload a tree”,就可以进入进化树文件提交界面了。
2、提交进化树文件
我们所有提交过的文件都会保存在iTOL,这肯定会占用iTOL的空间,所以建议不用的文件及时删除。感谢iTOL
点击左上角的“+ Tree upload”按钮,给这个进化树起一个名字,在弹出的对话框中点击“Select files to upload”,选中iqtree生成的文件就可以了。之后新上传的进化树文件就会出现在文件列表中,双击进化树的名字就可以看到自己的进化树文件了。
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