课外练习5 - 系统发生分析

• 1. 参阅ABC网站有关资料，查阅相关文献，说明以下基本概念
• 1) 分子演化和系统发生
• 2) 序列相似性（Similarity）和序列同源性（Homology）
• 3) 直系同源（Ortholog）和旁系同源（Paralog）
• 4) 核苷酸替换模型和氨基酸替换模型
• 5) 突变速率和分子钟
• 6) 进化分支树（Cladogram）和系统发生树（Phylogram）
• 7) 基因树和物种树
• 8) 无根树和有根树
• 9) 分支和节点
• 10) 内部节点和外部节点
• 11) 根节点和叶节点
• 12) 距离法和位点法
• 13) 最大简约法和最大似然法
• 2. 参阅ABC网站中有关资料，查阅相关文献，回答以下问题
• 1) 构建系统发生树的基本步骤
• 2) 构建系统发生树时选择核苷酸序列或氨基酸序列的原则
• 3) 利用自举法（Bootstrap）检验系统发生树稳定性的原理
• 4) 确定无根树根节点的方法
• 5) 如何通过所构建的系统发生树判断“先有物种”还是“先有基因”
• 6) 不同建树方法的基本原理和特点
• 3. 人珠蛋白基因家族系统发生树实例
• 1) 以人珠蛋白基因家族12个成员蛋白质序列，用MEGA邻接法构建系统发生树；选择不同氨基酸替换模型（Substitution Model）， 比较所构建的系统发生树的拓扑结构和稳定性值（Bootstrap value），说明不同替换模型对结果的影响。
• 2) 以人珠蛋白基因家族12个成员编码区序列，用MEGA 邻接法构建系统发生树；，选择不同核苷酸替换模型， 比较所构建的系统发生树的拓扑结构和稳定性值（Bootstrap value），说明不同替换模型对结果的影响。
• 3) 根据所构建的系统发生树，参阅Burmester 和Hardision论文，说明人珠蛋白基因家族12个成员之间的演化关系。
• 4. 人、小鼠和大鼠三个物种珠蛋白家族系统发生树实例
• 1) 以人、小鼠和大鼠三个物种珠蛋白家族37个成员编码区序列，采用邻接法、最大简约法和最大似然法构建系统发育树，选择适当的替换模型和参数， 比较采用不同方法、不同模型和不同参数时所构建的系统发生树的拓扑结构和稳定性值。
• 2) 根据上述人、小鼠和大鼠三个物种珠蛋白家族37个成员编码区序列系统发生树，参阅相关文献，说明珠蛋白基因家族的起源和演化。
• 5. 血红蛋白alpha亚基系统发生树实例
• 1) 从脊椎动物中选取若干代表性物种，根据传统分类学知识，描述它们之间的系统发生关系， 用MEGA软件中User Tree/Display Newick trees绘制系统发生树。
• 2) 从UniProt中提取上述代表性物种的血红蛋白alpha亚基氨基酸序列，用MEGA 构建系统发生树； 选择适当的方法、模型和参数，以获得稳定性较好的系统发生树。比较所构建的系统发生树与基于传统分类学的系统发生树的异同。
• 6. 课题相关系统发生树构建
• 1) 基于课题相关蛋白质或基因家族，选择代表性物种，根据传统分类学知识，描述它们之间的系统发生关系， 用MEGA软件中User Tree/Display Newick trees绘制系统发生树。
• 2) 从UniProt中提取上述代表性物种的蛋白质序列，用MEGA 构建系统发生树；选择适当的方法、模型和参数， 以获得稳定性较好的系统发生树。比较所构建的系统发生树与基于传统分类学的系统发生树的异同。
• 3) 从RefSeq或GenBank中提取上述代表性物种的核苷酸序列，用MEGA 构建系统发生树；选择适当的方法、模型和参数， 以获得稳定性较好的系统发生树。比较所构建的系统发生树与基于传统分类学的系统发生树的异同。
• 4) 分析所构建的系统发生树，阅读相关文献，说明系统发生分析对课题研究的作用。

参考文献