### 16SrDNA序列与细菌系统发育树构建：理论与实践 #### 一、基础知识概览 **系统发育学**是生物学的一个分支，主要研究生物种类之间的进化关系，通过构建系统发育树来展示不同物种的亲缘关系。在微生物领域，**16SrDNA序列分析**成为了一种关键的技术手段，用于细菌的分类与进化关系的研究。 **BLAST**（Basic Local Alignment Search Tool）是一种用于序列比对的工具，能够帮助研究人员在大量数据库中寻找与目标序列相似的序列，是构建系统发育树的重要前期工作之一。 **模式种（type strain）**是指在一个细菌种内被指定为代表该种特征的特定菌株，通常用于定义和比较同一物种的不同菌株。 #### 二、实验原理与方法 **实验目的**：通过16SrDNA序列分析，掌握构建细菌系统发育树的原理和方法，了解不同细菌之间的进化关系。 **实验内容**：运用PHYLIP和CLUSTALX软件，基于16SrDNA序列构建细菌的进化树。 **材料和方法**： - **16SrDNA基因序列**：从NCBI数据库中获取与目标菌株亲缘关系相近的序列。 - **NCBI BLAST**：用于序列比对，筛选与目标菌株有较近亲缘关系的模式种序列。 - **CLUSTALX软件**：进行多序列比对，为构建系统发育树提供基础数据。 - **PHYLIP软件**：用于推导基于序列比对结果的进化树。 #### 三、实验步骤详解 1. **序列获取与初步处理**：从NCBI数据库中下载与目标菌株亲缘关系较近的序列，使用记事本保存为dna.seq文件格式。 2. **多序列比对**：利用CLUSTALX软件对下载的DNA序列进行多序列比对，结果保存为PHYLIP格式的DNA.phy文件。 3. **进化树构建**： - 使用seqboot.exe生成多个随机序列集。 - dnadist.exe计算序列间的距离矩阵。 - neighbor.exe基于距离矩阵构建邻接树。 - consense.exe整合所有邻接树，得到共识树。 - drawtree.exe和drawgram.exe用于可视化共识树，生成Tree Preview图。 #### 四、数据分析与讨论 **应用16SrDNA进行系统发育学分析的优点**： - **高保守性**：16SrDNA序列在细菌中高度保守，但其某些区域的变异可用于区分不同的细菌种类。 - **广泛适用性**：适用于几乎所有的细菌种类，是细菌分类和进化研究的通用工具。 - **数据可比性**：全球范围内的研究者可以共享16SrDNA序列数据，便于跨实验室和跨国界的数据对比和交流。 **思考与拓展**： 尝试使用其他序列比对和进化树构建软件，如MUSCLE、MAFFT和RAxML，比较不同软件在处理相同数据时结果的差异，深入理解不同算法对系统发育树构建的影响。 通过本次实验，不仅掌握了16SrDNA序列分析的基本流程，还深入了解了细菌系统发育学的理论与实践，为进一步研究细菌进化关系和微生物多样性奠定了坚实的基础。

在这项研究中，从日本的天然水生环境中分离并鉴定了具有广泛pH耐受性的酵母。 尽管工业需求尚未得到满足，但仅报道了一些耐碱酵母的基础和应用研究。 首先，我们调查了pH 7.6-9.4的天然水生环境中的耐碱酵母。 我们从7个属和9个物种中分离了35个在pH 9.0培养基中生长的酵母菌株：25个菌株（N1，N2，通过N6，N9，K1，K3到K19）是Rhodotorula mucilaginosa； 一株（N7）为河豚假单胞菌； 其中一株（N8）是斯氏杆菌。 其中两个（N10和N13）是异常Wicherhamonyces。 其中一个（N11）是Saberus； 一个（S1）是Candida sp .； 两个（S2和S4）是中间念珠菌； 一个（S3）是假丝酵母。 一个（K2）是隐球菌液化。 我们检查了pH对代表性酵母菌株生长的影响。 菌株K12和S4在pH 3-10下显示高生长。菌株N7，N8，N10，N11和S3在pH 3-9下显示高生长。菌株K2和S1在pH 4-8下显示高生长。该菌株具有从pH 3-5的酸性介质到pH 6-8的中和活性。我们先前从极端酸化的环境中分离了耐酸酵母（隐球菌T1

对应博客：IQtree：使用 SNP 数据（vcf file）构建系统发育树

phylotree.js 一个JavaScript库，用于开发涉及应用程序和交互式可视化文件，编写为的扩展。 它生成高质量的SVG矢量图形，允许高度自定义（CSS或JavaScript回调），并带有许多内置的便利功能。 如果发布使用phylotree.js的结果，请引用： 史蒂芬·D·尚克，史蒂芬·韦弗，谢尔盖·科萨科夫斯基池塘。 phylotree.js-一个在系统发育学中用于应用程序开发和交互式数据可视化JavaScript库。 BMC Bioinformatics，2018年，第19卷，第1号，第1页 文献资料 phylotree.js的文档可以在。 例子 使用phylotree.js ，可以将系统发生树与各种其他软件进行接口，以生成系统发生数据的自定义交互式可视化图像。 一个简单的示例需要： 而一个复杂的示例涉及： 画廊 是学习phylotree.js可用于显示和注释树的不

特雷德 用于制作系统发育树图的 web2py 应用程序

EGA: Molecular Evolutionary Genetics Analysis MEGA is an integrated tool for automatic and manual sequence alignment, inferring phylogenetic trees, mining web-based databases, estimating rates of molecular evolution, and testing evolutionary hypotheses. 免费分子进化遗传分析软件，也是文献中经常用到的软件。该版本对使用界面做了优化，并有多种统计学算法。

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。

一、基于距离的系统发育树构建方法 （一）非加权分组平均法 UPGMA主要适用于在基因替代速率恒定时，尤其是用基因频率数据来构建分子系统发育树时。

此款软件可用于系统发育的生物信息软件，操作简便

使用MEGA软件进行系统发育树的全套流程，但是不包括分析结果数据