MEGA软件的使用

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1、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:从上图可以看出，下拉菜单有 “Open Data?打开数据）、Reopen DataJ开曾经打开的数据，一般会保留新近打开的几个数据）、“Close Da （关闭数据）、“ Export Da （导，出数据

2、）、“Conver T。MEGA Forma将数据转彳匕为MEGA格 式）、uText Editor （数据文本编辑）、“Printer Setup （启动打印）、“ Exit （退出 MEGA程序）。单击“Open Dat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:M Arw Format；Lovcr LeHMnx 一、Upper Right Matrix此程序操作界面，提供了三种选择数据选择：Nucleotide Seque nces （核甘酸序 歹lj）、Protein Sequences （蛋白质序列）、Pairwise Distance

3、（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“Pairwise Distanee则操 作界面有所不同；如下图所示：input DataDMd TypeUi rlpot rliProten SequencePar Distans根据遗传距离矩阵的类型，如果是下三角矩阵，选择Lower Left Matrix即可；如 果是上三角矩阵，选择Upper Right Matrix即可。点击“OK按钮，即可导入数 据。如果是核甘酸数据，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甘酸序列，则选择“ 丫。按钮；如果是不编码蛋白质的核甘酸序列，则点击“ Nc按钮。之

4、后，会弹出如下操作窗口 ：此作界面的名称是“SequencData Explorer ：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音 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“Distance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：“ Choose Model（选择模型，即选择计算遗传距离的模型）、“Compute Pairwis （计算遗传配对差异）、“Compute

5、 OverallMeaS （计算包括所有样本在内的平均遗传距离）、u Compute With Group Means （计算组内平均遗传距离）、“ Compute Between Groups Mea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 Sequenee DiversRy 计算序歹IJ分歧度）。“ ComputeSeque nee Diversity 选项包括四个子菜单：“ MearDiversity With in Subpopulations ” 亚群体内部平均序列多态性）、“ M

6、ean Diversity for Entire Population 整个人群平均序列多态性）、“ Meannterpopulaional Diversity。群体 内部平均序列多态性）、“Coeffieient of DVferentiation （遗传变异系数）。点击“Choose Mode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。“Data Typ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）、Ami no Acid （氨基酸序列）。通过“Mode选

7、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 Di f f-er erLcesMud e o 11 deSyn-lionsynoiLym cra.s 卜Amin* Acid*Ki mura 2-Parsine terTarn-ura 3- F站初宅讥电uT 独 iirr IkiL&gDet (Tajiirra Kketi ar )如上图所示，对于非编码的核甘酸序列Mega程序提供了八种距离模型：“ Numberof D计ferenc&核甘酸差异数）、“Pistanee （ 距离模型）、“ JukeCantor（Jukes 和 Cantor 距离模型

8、）、“Kimura2-Parameter” （ Kimura 双参数模型）、“ TajimNei（ Tajima 和 Nei 距离模型）、“ Tamura3-parameterM Tamura 三参 数模型）、“Tamu-Nei”（Tamura 和 Nei 距离模型）、“LogDefTamura kuma （ （对数行列式距离模型） 对于编码的核甘酸序列，其遗传距离模型如下图所示: NMdeoti de tiei Gaj obori Modifi Ifti-Gojofcori inn Aei dLi-Vu-Lno MethodKun ffi eth-Q 4如上图所示，对于编码蛋白质的DNA序列

9、，Mega程序提供了一下几种模型：NeGojobori Method，” Modified NeGojobori Methoed、 u-W/u-Luo Method ”Pami-Bianchi-Li Method、 KumaiMethod。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 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：dNo. of Differ AlicesNucLcotideSvn NflnsvnonvniQi*Ainino Ac

10、id、Pol Eson Con rec ti onEqual In-putPW1I M-atrix: (JDiyhofE)JTT Matrix (Jonisr-TaAlor-Thornt on)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：Numbeof Differences （氨基酸差异数）、“Pistanee，（ P 距离模型）、ToissonCorrection （泊松校正距离模型）、“Equal Inpu （等量输入距离模型）、TAM Matrix（Dayhoff）” （ PAM 距离矩阵模型）、“ JTT Matrix JonesTaylorThornt。”

11、（JTT距离矩阵模型）。在 “ An alysis Prefere nc 操作界面中， Patter n Among Lin eage 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 among sites 提供了两个选项：“ Uni form Rate和 D讦fere （Gamma Distributed） ” 。“ Un iform Rate意味着所有序列的所有位点的进化速率是相同的。选择“ Differe nt （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

12、，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“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:“Data Typ显示数据的类型，图中为 “Nucleotide。“ An alysi显示计算分分析的类型，图中为 Tairwise Dista nee Calculation 配”对差异距离计算）。“ Compute”示所要运行的对象，又两个选项：“ Dista nee on ly （仅计算遗传 距离）和“ Dista

13、nces （计算遗传距离和其标准误）。“In elude Site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 甘酸 序列，则全部参与计算，如果是编码蛋白质的核甘酸序列，则可以选择哪些位点（如密 码子的第2位等）来参与运算。Substitution Mode是替代的模型，在下边“Model中可以进行选择Substitute nsto In clued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，5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: T r

14、ansitions 卜 T ransversions Transitions odyv；onlyR = s/vL: No. of Vabd I omrrwn SitesPattern among Lin eage 和 “Rates among site 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： Kimura 2-parameter。“File按钮共有四个下拉菜单：“Shownput Data Title （显示输

15、入数据的标题）、 “Show Analysis Description 显示分析信息的描述）、“ Export/Print Distanee （输出或 打印距离矩阵）、uQuit viewer （退出此操作界面）。Display钮共有四个下拉菜单：“Show Pair Name显示配对序列的名字）、 “SorSequenee（用何种方式对序列进行排序）、“Showyme （显示序列的名 字）、“Change Font。改变字体）。“Sort Sequene 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“Averag按钮可以计算平均的遗传距离，

16、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）、“W让hin 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。口嗝 筌|一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

17、菜单中的“Export/Print Distanee选项”会弹出如下图所示的对话 框：2小匚， uni “dm“Output Forma选项可以确定输出数据的格式：Tublication （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： “Loweheft ” （下三角矩阵）和 Upperight （上三角矩阵）。点击“Print/Save Matrix

18、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MicrosoftWord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、核甘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“ Distance下拉菜单中的ComputeOverallMeat”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目彷。其运算结果如下图所示：2! Overal 1.

19、 ! F | X点击Mega软件操作主界面的“ Distance下拉菜单中的“ComputeW让hinGroup 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目仿。其运算结果如下图所示：点击Mega软件操作主界面的“ Distance下拉菜单中的“ComputebetweenGroup Mea nS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 Pairwis相仿。其运算结果如下图所示：点击Mega软件操作主界面的“ Dista nces下拉菜单中的“ Compute net betweenGroup Mea

20、ns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 Pairwis相彷。其运算结果如下图所示：点击Mega软件操作主界面的“ Distance下拉菜单中的“ ComputeSequenee 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“ComputePairwise相仿。其运算结果如下图所示：点击Mega软件操作主界面的“ Distance下拉菜单中的“ ComputeSequeneeDiversity选项中的 “Mean Diversity for E

21、ntire 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 所示：ComputePairwise相仿。其运算结果如下图点击Mega软件操作主界面的“ Distance下拉菜单中的“ ComputeSequenee Divers让y选项中的“ Mea n In terPopulation 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 Pairwis相彷。其运算结果如下图所示：mtecpopulat xnal Dxvexs. a . Q XWHHHT点击Mega软件操作主界面的“ Distance下拉菜单中的“ Compu

22、teSequenee Divers的选项中的 Xoffienbf Differentiation，可以计算群体的变异系数，其操作方法和 界面同“ Compute Pairwis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-Joi nin g （NJ,邻接法）、Minimum Evolution （ME、最小进化法）、Maximum Parsimony （MP、最 大简约法）、Un weighted Pair Group Method With Arithm

23、etic Mea n （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

24、，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“ ConstrcuctPhylogeny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“Phylogeny Test and optior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）、“Interior Branch Test （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

25、，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：Lptl 磔 * 1TT eil Ct inieiied F *耳Mont ISoctsrapj B比：LFbp ：i Hranch Teqt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：“ SavTree Sessi on”（保存树文件，快捷方式为CtrkS）、“ ExportCurrent Tree （导出当前的谱系树）、“Export All Trees导出所有的谱系树）、“ShowIn formation （显示有关谱系树的一些信息）、Trint （打印）、“Pri ntn a sheet （在一张纸中打印）、“Printer setup （启动打印机）、“Exit Tree Explorer （irJ It Muw： ClrkEExpart r *57“i. ClrU-T4 hriBkEritt in 4 sheetPrj P-E-ur -Eatiagj点击“ Save Tree Sessi选项，可以将树文件保存，有关系统树的所有信息都 被存储。