生信小白如何在半年收到核心期刊录用证明顺利毕业!!!(基因家族成员进化关系的分析)

前面推文所提基本性质的分析(理化性质,基因染色体分布,基因结构、基序和保守结构域)已完成,进一步基因家族成员的进化分析可以推测未知基因的功能,也会让文章更为完整。进化分析包括1.基因家族成员的分类(进化树)2.物种内共线性分析(本人研究栽培花生,其分为A和B两个亚家族,可以研究A、B、A和B之间的关系)3.物种间共线性分析(栽培花生与模式植物拟南芥)

1.基因家族成员进化分析(进化树),如果基因家族成员数量不多,与基因结构,基序分布和保守结构域可以合成一张图,根据自己需要整合,因为本人研究较大,进化分析是单独做图。主要是2个部分A:氨基酸序列的比对与进化树的构建(MEGA软件)B:进化树的美化(ITOL网站http://itol2.embl.de/external.cgi)

A:氨基酸序列的比对与进化树的构建(MEGA7软件):Align→Edit/Build Alignment→Create a new alignment→Protein→氨基酸序列拖入→Align by Muscle→Neighbor Joining→出现进化树(调整了相关参数并不是很满意图片的质量和效果,于是保存树文本文件,其他软件或者网站进行美化)→File→Export current tree(Newick)→ctrl+s→命名

B:进化树的美化(ITOL)

ITOL(最好进行用户注册,方便查看保存上传的文件)→Date uploaded→选择之前保存的树文本文件并命名→显示界面有basic/advanced/diaplay controls(根据需要自行调整,我对研究的基因家族成员整体进行颜色的分类和命名)→Export tree(根据需要选择保存格式)

进化树的构建与美化还需要与其他工作结合进行反复确认与修正(同一个亚家族成员基因结构、基序分布保守结构域是否一致,是否与其他物种该基因亚家族分类大致相似等)。

2.物种内共线性分析(搜索公众号“生信药丸”或“今日之森”讲解十分详细。栽培花生和栽培花生):主要分为以下3个部分C:序列的比对D:文件的整理E:物种内的可视化

C:序列的比对:TBtools→BLAST→Two Sequences Files(参数自行调整,Outfmt为table)→Start(运行时间与物种基因组大小和相关参数设定有关,花生自身比对电脑运行了9 h左右,建议晚上电脑过夜)

D1:文件的整理(Advanced Circos需要2个文件图中1和3):

(1) 染色体长度文件:自行编辑,文本格式保存

(2)Linked info文件:参考“今日之森”公众号中物种共线性推文(基因家族成员的数量少,自行编辑即可)

E1:种内的可视化:TBtools→Graphics→Advanced Circos


D2:文件的整理(Circle Gene View需要3个文件图中1、2和3):

(1)基因组注释文件:原始的.gff3文件

(2)Gene Id List文件:(第一步确定家族成员已获得)

(3)Gene Linked info文件::参考“今日之森”公众号中物种共线性推文(基因家族成员的数量少,自行编辑即可)

E2:物种内的可视化:TBtools→Graphics→Show Genes On Chromosomes→Circle Gene View

3.物种间共线性(栽培花生和拟南芥),与上述一致分为以下3个部分F:序列的比对G:文件的整理H:物种间的可视化

F:序列的比对:TBtools→BLAST→Two Sequences Files(参数自行调整,Outfmt为table)→Start(运行时间与物种基因组大小和参数设定有关,先花生比对到拟南芥,再拟南芥比对到花生,一次比对电脑运行了6.5 h左右)

G:文件的整理(总共4个文件整理后只有2个):

(1)TBtools→Comparative Genomics→File Merge for MCScanX→花生和拟南芥分别的基因组注释文件拖入(.gff),Merge Mode改成GtfGff2SimGxf格式→得到文件1(花生和拟南芥整合的基因组注释文件);

(2)TBtools→Comparative Genomics→File Merge for MCScanX→花生和拟南芥的分别双向比对的文件结果(blast.table),Merge Mode不变→得到文件2(花生和拟南芥的整合的双向比对的文件结果)。

(3)TBtools→Comparative Genomics→Quick Run MCScanX Wrapper→拖入文件1和2得到文件3(花生和拟南芥的共线性文件.collinearity)

H:物种间的可视化:TBtools→Comparative Genomics→Dual Synteny Plot→拖入4个文件(Block参数自行设置,我设置的30)→图片另存为(我一般选择pdf格式导入PS)

准备4个文件:

Ctl文件(陈程杰老师课程提供有相关模板,可自行编辑或搜索其他公众号的推文)

GFF文件:文件1

Collinearity文件:文件3

Gene List For Highlight:基因家族的ID List(第一步确定家族成员已获得)

以上就是基因家族成员进化关系的分析,对于成员数量较多的家族而言,工作量确实不小,文件格式经常出错,可视化图片没有显示等等,好在摸索后有比较好的结果,真诚的建议:多想,多找资料,多问,多做。

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