MEGA軟件的使用

1、MEGA軟件的使用Mega是一款操作十分簡便的遺傳學分析軟件，其界面十分友好，即使初學者也很易上手。1、數(shù)據(jù)的錄入及編輯Mega軟件能夠接受多種數(shù)據(jù)格式，如FASTA格式、Phylip格式、PAUP數(shù)據(jù)格式等等。而且Mega軟件專門提供了把其他格式的數(shù)據(jù)轉換位Mega數(shù)據(jù)格式的程序。首先，打開Mega程序，有如下圖所示的操作界面：單擊工具欄中的“File”按鈕，會出現(xiàn)如下圖所示的菜單：從上圖可以看出，下拉菜單有“Open Data”（打開數(shù)據(jù)）、“Reopen Data”（打開曾經打開的數(shù)據(jù)，一般會保留新近打開的幾個數(shù)據(jù)）、“Close Data”（關閉數(shù)據(jù)）、“Export Data”（導出

2、數(shù)據(jù)）、“Conver To MEGA Format”（將數(shù)據(jù)轉化為MEGA格式）、“Text Editor”（數(shù)據(jù)文本編輯）、“Printer Setup”（啟動打?。ⅰ癊xit”（退出MEGA程序）。單擊“Open Data”選項，會彈出如下菜單：瀏覽文件，選擇要分析的數(shù)據(jù)打開，單擊“打開”按鈕，會彈出如下操作界面：此程序操作界面，提供了三種選擇數(shù)據(jù)選擇：Nucleotide Sequences（核苷酸序列）、Protein Sequences（蛋白質序列）、Pairwise Distance（遺傳距離矩陣）。根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的類型，選擇一種，點擊“OK”即可。如果選擇“Pairwise D

3、istance”，則操作界面有所不同；如下圖所示：根據(jù)遺傳距離矩陣的類型，如果是下三角矩陣，選擇“Lower Left Matrix”即可；如果是上三角矩陣，選擇“Upper Right Matrix”即可。點擊“OK”按鈕，即可導入數(shù)據(jù)。如果是核苷酸數(shù)據(jù)，則讀完之后，會彈出如下對話框：如上圖，如果是編碼蛋白質的核苷酸序列，則選擇“Yes”按鈕；如果是不編碼蛋白質的核苷酸序列，則點擊“No”按鈕。之后，會彈出如下操作窗口：此作界面的名稱是“Sequence Data Explorer”，在其最上方是工具欄“Data”、“Display”、“Highlight”等，然后是一些數(shù)據(jù)處理方式的快捷按

4、鈕，在操作界面的左下方是每個序列的名稱。顯示序列占了操作界面的絕大部分，與第一個序列相同的核苷酸用“.”表示，發(fā)生變異的序列則直接顯示。2、遺傳距離的計算點擊Mega操作主界面的“Distances”按鈕，會彈出一個下拉菜單。如下圖所示：從上圖易知，此菜單包括如下選項：“Choose Model”（選擇模型，即選擇計算遺傳距離的模型）、“Compute Pairwise”（計算遺傳配對差異）、“Compute Overall Mean”（計算包括所有樣本在內的平均遺傳距離）、“Compute With Group Means”（計算組內平均遺傳距離）、“Compute Between Grou

5、ps Means”（計算組間平均遺傳距離）、“Compute Net Between Groups Means”（計算組間平均凈遺傳距離）、“Compute Sequence Diversity”（計算序列分歧度）?！癈ompute Sequence Diversity”選項包括四個子菜單：“Mean Diversity Within Subpopulations”（亞群體內部平均序列多態(tài)性）、“Mean Diversity for Entire Population”（整個人群平均序列多態(tài)性）、“Mean Interpopulaional Diversity”（群體內部平均序列多態(tài)性）、“C

6、oefficient of Differentiation”（遺傳變異系數(shù)）。點擊“Choose Model”選項，會彈出如下操作界面：從上述操作界面可以看出，通過此對話框可以選擇計算遺傳距離的模型等。“Data Type”顯示數(shù)據(jù)的類型：Nucleotide（Coding）（編碼蛋白質的DNA序列）、Nucleotide（不編碼蛋白質的DNA序列）、Amino Acid（氨基酸序列）。通過“Model”選項可以選擇，計算遺傳距離的距離模型。點擊“Model”一行末端的按鈕會彈出一選擇欄。如上圖所示，對于非編碼的核苷酸序列Mega程序提供了八種距離模型：“Number of Differenc

7、e”（核苷酸差異數(shù)）、“P-distance”（P距離模型）、“Jukes-Cantor”（Jukes和Cantor距離模型）、“Kimura 2-Parameter”（Kimura雙參數(shù)模型）、“Tajima-Nei”（Tajima和Nei距離模型）、“Tamura 3-parameter”（Tamura 三參數(shù)模型）、“Tamura-Nei”（Tamura和Nei距離模型）、“LogDet（Tamura kumar）”（對數(shù)行列式距離模型）。對于編碼的核苷酸序列，其遺傳距離模型如下圖所示：如上圖所示，對于編碼蛋白質的DNA序列，Mega程序提供了一下幾種模型：“Nei-Gojobori M

8、ethod”，“Modified Nei-Gojobori Methoed”、“Li-Wu-Luo Method”、“Pamilo-Bianchi-Li Method”、“Kumar Method”。其中Nei-Gojobori方法和修正的Nei-Gojobori方法都包含三種距離模型：“Number of Differences”、“P-distance”、“Jukes-Cantor”。對于氨基酸序列，Mega所提供的遺傳距離模型如下圖所示：如上圖所示，對于氨基酸序列，Mega程序提供了一下六種遺傳距離模型：“Number of Differences”（氨基酸差異數(shù)）、“P-distanc

9、e”（P距離模型）、“Poisson Correction”（泊松校正距離模型）、“Equal Input”（等量輸入距離模型）、“PAM Matrix（Dayhoff）”（PAM距離矩陣模型）、“JTT Matrix（Jones-Taylor-Thornton）”（JTT距離矩陣模型）。在“Analysis Preference”操作界面中，“Pattern Among Lineages”僅提供了一個選項：“Same（Homogenous）”“，也就是說樣本之間是有一定同源性的?！癛ates among sites”提供了兩個選項：“Uniform Rates”和“Different（Gam

10、ma Distributed）”。“Uniform Rates”意味著所有序列的所有位點的進化速率是相同的。選擇“Different（Gamma Distributed）”，意味著序列位點之間的進化速率是不相同的，可以利用Gamma參數(shù)來校正，系統(tǒng)提供了四個數(shù)值可供選擇：2.0、1.0、0.5、0.25；軟件使用者也可以自行決定Gamma參數(shù)的大小。設置完畢后，在此界面中點擊“OK”按鈕，即可返回Mega操作主界面。選擇主操作界面“Distance”中的“Compute Pairwise”選項，可以計算樣本之間的遺傳距離的大小，其操作界面如下圖所示： “Data Type”顯示數(shù)據(jù)的類型，圖中

11、為“Nucleotide”?！癆nalysis”顯示計算分分析的類型，圖中為“Pairwise Distance Calculation”（配對差異距離計算）?！癈ompute”顯示所要運行的對象，又兩個選項：“Distance only”（僅計算遺傳距離）和“Distance&Std.Err”（計算遺傳距離和其標準誤）?！癐nclude Sites”顯示利用哪些位點來計算，如果數(shù)據(jù)類型是不編碼蛋白質的核苷酸序列，則全部參與計算，如果是編碼蛋白質的核苷酸序列，則可以選擇哪些位點（如密碼子的第2位等）來參與運算?！癝ubstitution Model”是替代的模型 ，在下邊“Model”中可以進

12、行選擇?！癝ubstitutions to Inclued”選擇哪些替代類型（如下圖所示）被用于運算，d選項將轉換和顛換全部包括在內，s選項僅包括轉換，v選項僅包括顛換，R為轉換和顛換的比值，L為所有有效的普通位點的個數(shù)。 “Pattern among Lineages”和“Rates among sites”上文已有介紹，不再詳述。點擊“Compute”按鈕，即可開始計算。其顯示運算結果的界面如下圖所示：上圖是計算出的各個樣本之間的遺傳距離的矩陣。在最下端的狀態(tài)欄，顯示的是所利用的遺傳距離模型，如圖中所示：Nucleotide：Kimura 2-parameter。“File”按鈕共有四個下

13、拉菜單：“Show Input Data Title”（顯示輸入數(shù)據(jù)的標題）、“Show Analysis Description”（顯示分析信息的描述）、“Export/Print Distance”（輸出或打印距離矩陣）、“Quit viewer”（退出此操作界面）?！癉isplay”按鈕共有四個下拉菜單：“Show Pair Name”（顯示配對序列的名字）、“Sort Sequence”（用何種方式對序列進行排序）、“Show Names”（顯示序列的名字）、“Change Font”（改變字體）。“Sort Sequence”有兩個選項：“Original”（按原先輸入的順序）和“B

14、y Name”（通過序列的名字）。點擊“Average”按鈕可以計算平均的遺傳距離，此按鈕提供了四個下拉菜單：“Overall”（所有樣本之間的平均遺傳距離）、“Within Groups”（組內平均遺傳距離）、“Between Groups”（組間平均遺傳距離）、“Net Between Groups”（組間平均凈遺傳距離）。在上述按鈕下方還有六個按鈕，如下圖所示。點擊第一個按鈕可以使數(shù)據(jù)以下三角矩陣的方式顯示；點擊第二個按鈕可以使數(shù)據(jù)以上三角矩陣的方式顯示；選中第三個按鈕可以顯示配對的序列的名字，點擊第四個按鈕，可以減少數(shù)據(jù)小數(shù)點后的位數(shù)；點擊第五個按鈕，可以增加數(shù)據(jù)小數(shù)點后的位數(shù)；拖動第

15、六個按鈕中的小豎條可以改變數(shù)據(jù)顯示的寬度。點擊“File”下拉菜單中的“Export/Print Distance”選項，會彈出如下圖所示的對話框： “Output Format”選項可以確定輸出數(shù)據(jù)的格式：“Publication”（一般格式）和“Mega”（Mega格式，把此數(shù)據(jù)保存可直接由Mega程序打開，進行構建系統(tǒng)發(fā)育書等遺傳分析）。Decimal Places（小數(shù)位的大?。癕ax Entries per line”（每一行最多能顯示的數(shù)據(jù)的個數(shù)）。通過“Matrix”可以選擇輸出數(shù)據(jù)矩陣的方式：“Lower-left”（下三角矩陣）和“Upper-right”（上三角矩陣）。

16、點擊“Print/Save Matrix”按鈕，可以輸出數(shù)，會彈出如下圖所示的操作界面：在上圖中的數(shù)據(jù)和文字可以直接進行拷貝，粘貼到文本文檔或Microsoft Word文檔中。在此操作界面中，首先顯示數(shù)據(jù)文件的一些信息，如數(shù)據(jù)文件的標題、總的樣本個數(shù)、核苷酸替代的距離模型等。然后是每個序列的名字，之后是序列之間的距離矩陣。將此距離矩陣保存，可以用Mega或其他系統(tǒng)發(fā)育分析軟件來做系統(tǒng)樹。點擊Mega軟件操作主界面的“Distances”下拉菜單中的“Compute Overall Mean”選項，可以計算所有序列的所有位點的平均遺傳距離，其操作方法和界面同“Compute Pairwise”

17、相仿。其運算結果如下圖所示：點擊Mega軟件操作主界面的“Distances”下拉菜單中的“Compute Within Group Means”選項，可以計算每個組組內的平均遺傳距離，其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其運算結果如下圖所示：點擊Mega軟件操作主界面的“Distances”下拉菜單中的“Compute between Group Means”選項，可以計算分組之間的平均遺傳距離，其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其運算結果如下圖所示：點擊Mega軟件操作主界面的“Distances”下拉菜單中的“Compute net be

18、tween Group Means”選項，可以計算分組之間的平均遺傳距離，其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其運算結果如下圖所示：點擊Mega軟件操作主界面的“Distances”下拉菜單中的“Compute Sequence Diversity”選項中的“Mean Diversity Within Subpopulations”，可以計算亞組之間的平均遺傳距離，其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其運算結果如下圖所示：點擊Mega軟件操作主界面的“Distances”下拉菜單中的“Compute Sequence Diversity”選項中的

19、“Mean Diversity for Entire Population”，可以計算整個群體的平均遺傳距離，其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其運算結果如下圖所示：點擊Mega軟件操作主界面的“Distances”下拉菜單中的“Compute Sequence Diversity”選項中的“Mean InterPopulation Diversity”，可以計算群體內部的平均遺傳距離，其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其運算結果如下圖所示：點擊Mega軟件操作主界面的“Distances”下拉菜單中的“Compute Sequence Di

20、versity”選項中的“Coffient of Differentiation”，可以計算群體的變異系數(shù)，其操作方法和界面同“Compute Pairwise”相仿。其運算結果如下圖所示：3、系統(tǒng)發(fā)育樹的構建Mega程序構建系統(tǒng)發(fā)育樹的功能很強大。它提供了四種構建系統(tǒng)發(fā)育樹，還包括一些檢驗程序。這四種構建分子系統(tǒng)樹的方法為：Neighbor-Joining（NJ，鄰接法）、Minimum Evolution（ME，最小進化法）、Maximum Parsimony（MP，最大簡約法）、Unweighted Pair Group Method With Arithmetic Mean（UPGMA

21、，算術平均的不加權對群法）。其中，NJ法和UPGMA法都屬于距離法。其操作界面如下圖所示：鄰接法是距離法構建系統(tǒng)發(fā)育的常用方法，此方法基于最小進化原理，而不使用優(yōu)化標準。鄰接法中一個重要概念就是“近鄰”。在譜系樹上，如果兩個分支之間只通過一個內部節(jié)點相連，那么這兩個分支就被稱為“近鄰”。完全解析出的進化樹是通過對完全沒有解析出的“星型”進化樹進行“分解”得到的，分解的步驟是連續(xù)不斷地在最接近（實際上，是最孤立的）的序列對中插入樹枝，而保留進化樹的終端。于是，最接近的序列對被鞏固了，而“星型”進化樹被改善了，這個過程將不斷重復。這種方法并不檢驗所有可能的拓撲結構，因此相對而言運算速度很快，也就是說，對于一個50個序列的進化樹，只需要若干秒甚至更少。具體操作：輸入數(shù)據(jù)，