实用生物信息技术 [英文]

系统发生树构建和分析

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。