Bootstrap－自展法
A.重新取样(100-1000 time). 12345 100
1 : ATCTG…A 2 : ATCTG…C 3 : ACTTA…C 4 : ACCTA…T
12345 100 1 : AATTT…T 2 : AATTT…G 3 : AACTT…T 4 : AACTT…T
用数值表示的进化枝的变化程度 （遗传距离） 距离标尺：
生物体或序列之间差异的的 数字 尺度。 根：所有分类的共同祖先。 外群： 一个或多个无可争议的同源物种, 与分析序列相关且具有适当的亲缘 关系
结
根
一个单位
0.5
点
分支 长度
距离标尺
外
人
猩 猩
狒 狒 群
进化支
系统发育进化树示例
系统进化树
黄 病 毒 家 族
• 从排列的多序列中随机有放回的抽取某一列，构 成相同长度的新的排列序列
• 重复上面的过程，得到多组新的序列 • 对这些新的序列进行建树，再观察这些树与原始
树是否有差异，以此评价建树的可靠性 • 一般Bootstrap重复取样次数要大于100（一般文章
要求1000），根据每个分支在不同此取样时出现 的频率赋予该分支一个百分比。 • 如果严格根据统计学概念，该百分比要大于95％ 采认为该分支的较为可信。在实际应用中该值大 于75％就认为可信，细菌等相似度更大的分类中 ，大于50%就可以认为可信。
基于特征的方法
不计算序列间的距离，而是将序列中有差异的位点作为单 独的特征，并根据这些特征来建树。
系统发育树构建的分析过程
系统发育树构建的相关软件
• ClustalX （序列比对软件）
• Modeltest&MrModeltest(碱基替换模型筛选软件)
• PHYLIP
• MEGA
• PHYML
联系：
虽然基因树不能等同于物种树, 但基因树的分支形式能够反映物 种的进化历史。病毒比较简单，遗传多态性较弱，一般而言结构 蛋白基因构建的基因树最能接近物种树表达的进化关系。
物种树
基因树
人类偏肺病毒的确认
SARS“新”型冠状病毒
系统发育树构建分析步骤
找到建树目的基因（基因组） 进行多序列比对 选择建树方法
11244 x
12345 100 1 : TTTAT…T 2 : TAACC…G 3 : TAACC…T 4 : TGGGA…T
47789…x
12345 100 1 : AGGTA…T 2 : AGGAC…G 3 : AAAAC…A 4 : AAAGG…C
15578…x
Bootstrap－自展法
B. 每组取样重建进化树.
• 研究对象：
包括基因序列，基因组的排列方式，二级结构，编码的蛋白序列 及高级结构等
• 研究意义：
通过序列同源性的比较进而了解基因的进化以及生物系统发生的 内在规律
分子系统发育的核心是——构建系统发育进化树
系统进化树
结点：表示一个分类单元。 进化支：两种以上生物（DNA序 列）及其祖先组成的树枝。 进化分支：进化关系的图形表示 进化分支长度：
系统发育树构建软件
• PAUP
• BEAST
• Figtree (树形显示软件）
• TreeView （树形显示软件）
系统发育树构建的评估
• 用截然不同的距离矩阵法与简约法分析一个数据 集，如果能够产生相似的系统发生树，这样的树 可以认为是可靠的
• 用Bootstrap（自展法）检验源自Bootstrap－自展法
Character-based methods 基于特征的方法
Maximum parsimony(MP)最大简约法 Maximum likelihood method(ML)最大似然法
计算速度
距离法 >最大简约法 >最大似然法
系统发育树构建的基本方法
基于距离的方法
首先通过各个物种之间的比较，根据一定的假设（进化距离 模型）推导得出分类群之间的进化距离，构建一个进化距离矩 阵。进化树的构建则是基于这个矩阵中的进化距离关系。
分子系统发育分析
• 系统发育进化树（ Phylogenetic tree)
用一种类似树状分支的图形来概括各种生物之间的亲缘关系。
• 系统进化树的主要构成：
结点（node)：每个结点表示一个分类单元（属、种群）。 进化分枝(Clade)： 是指由同一生物进化而来的单一系统群。 实体抽象为节点，实体间的进化关系抽象为连接
12345 100 1 : AATTT…T 2 : AATTT…G 3 : AACTT…T 4 : AACTT…T
黄热病毒
达卡尔蝙蝠黄病毒
基因树和物种树
基因树(gene tree)：
当一个系统进化树是根据某一个基因数据构建而来的,称为基因 树。因为这种树代表的仅仅是单个基因的进化历史。而不是它所 在物种的进化历史。
物种树(species tree)：
反映物种之间真实进化关系的系统进化树被称为物种树。例如一 项关于植物进化的研究中，用了100个不同的基因来构建物种树。
Phylogenetic analysis of SARS proteins. Unrooted phylogenetictrees were generated by clustalw
分子系统发育分析
• 系统发育分析是研究物种进化和系统分类 的一种方法，研究对象为携带遗传信息的 生物大分子序列，采用特定的数理统计算 法来计算生物间的生物系统发生的关系。 并用系统进化树来概括生物间的这种亲缘 关系。
建立进化树
进化树评估
系统发育树构建的基本方法
Distance-based methods 基于距离的方法
Unweightedpair group method using arithmetic average (UPGMA) 非加权分组平均法 Minimum evolution(ME)最小进化方法 Neighbor joining(NJ)邻位归并法
浅谈系统发育分析及进化树制作文稿演示
优选浅谈系统发育分析及进化 树制作
人类偏肺病毒的确认
Phylogenetic analysis of ORFs of hMPV
黄
病
毒
家
族
乙型脑炎病毒
黄热病毒
达卡尔蝙蝠黄病毒
SARS新型冠状病毒 “新”在哪里？
30 MAY 2003 VOL 300 SCIENCE:1399-1404