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基于beast2软件的分化时间分析

    分化时间是当前宏观进化分析的一个热点,以某一特定类群的化石记录作为参照点,通过基因序列间的分歧程度以及分子钟来估计速率恒定分支间的分歧时间,同时计算系统发育树上其他节点的发生时间,从而推断相关类群的起源时间和不同类群的发生时间。

    分子钟:一个特定的生物大分子(蛋白质或DNA)在所有的演化谱系?#33455;?#26377;恒定的演化速率。其中,演化谱系是指不同类群。

    目前进行分化时间计算的软件比较多,?#28909;?/span>r8s、beast2paml软件包中的mcmctree、mega等软件。Beast2软件基于多序列比对后的结果,按照mcmc(马尔可夫蒙特卡洛方法)构建贝叶斯进化树,而ML(最大似然法)和贝叶斯进化树对氨基酸/核苷酸替代模型的选择非常敏感,故在进行进化树或分化时间构建之前,需对氨基酸/核苷酸替代模型进行选择。

    对氨基酸替代模型的选择基于prottest软件进行,对核苷酸替代模型的选择基于jModeltest进行。在基于同源蛋白构建进化树并计算分化时间的过程中,使用beast2软件前,通常先使用prottest软件对氨基酸替代模型计算AICBIC分值或DT来寻找最佳模型,分值越小越优;随后根据最佳模型参数,使用beast2软件进行进化分化时间估计,在计算完成后,对进化树进行一系列可视化并美化的操作。

示例结果

     基于单拷贝直系同源基因构建的NJ进化树示例图

     基于beast2软件构建的贝叶斯进化树和分化时间示例图


参考文献

1. Bouckaert R, Heled J, Kühnert D, et al. BEAST 2: A Software Platform for Bayesian Evolutionary Analysis[J]. Plos Computational Biology, 2014, 10(4):e1003537.

2. Darriba D, Taboada G L, Doallo R, et al. ProtTest 3: Fast selection of best-fit models of protein evolution[J]. Bioinformatics, 2011, 27(8):1164-5.

3. Alfaro M E, Zoller S, Lutzoni F. Bayes or Bootstrap? A Simulation Study Comparing the Performance of Bayesian Markov Chain Monte Carlo Sampling and Bootstrapping in Assessing Phylogenetic Confidence[J]. Molecular Biology & Evolution, 2003, 20(2):255-266.

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