RAxML——構建高效的基因演化樹

基因演化樹是比較不同生物個體基因信息相似性的一種可視化圖形。RAxML是一種經典的生成基因演化樹的軟體。RAxML在多個方面提供了所有已知的功能和選項以滿足用戶需要。本文將從RAxML的基本用法、優化參數、結果解析等方面進行闡述。

一、基本用法

RAxML可以接受許多不同的輸入格式，包括FASTA和PHYLIP。同時，RAxML還提供了多種不同的可選項來生成不同類型的基因演化樹。下面是一些基本的RAxML使用實例：

#你需要使用如下命令編譯RAxML
make -f Makefile.gcc

#使用單個fasta序列文件，輸出結果為樹文件名為"bestTree"的文件
raxmlHPC-PTHREADS -f a -x 12345 -p 12345 -# 100 -s input.fasta -n bestTree

#使用phylip文件，並在結果中保存Bootstrap分支支持值，輸出結果保存在文件名為"bsTree"的文件中
raxmlHPC-PTHREADS -f a -x 12345 -p 12345 -# 100 -s input.phy -n bsTree -b 12345 -T 10 -N 100

二、優化參數

RAxML提供了多種選項來優化基因演化樹上的結果，比如Bootstrap支持值計算，可能性搜索方法，以及其他模型的選擇等等。下面是一些RAxML的可選參數：

1、Bootstrap支持值計算

Bootstrap支持值計算可以通過將多個估計的基因樹結合在一起來獲得更準確的結果。這種方法可以通過命令行參數「-b」和「-#」來執行，其中「-b」指定啟動文件數字種子，「-#」指定總啟動次數，如下所示：

raxmlHPC-PTHREADS -f a -x 12345 -p 12345 -# 100 -s input.fasta -n bestTree -b 12345 -T 10 -N 1000

2、可能性搜索方法

RAxML提供了兩種可能性搜索方法，即快速搜索和精確搜索。快速搜索使用的是隨機搜索，精確搜索使用的是啟發式方法。精確搜索可以保證找到最優的結果，但是速度會比快速搜索慢。可以通過「-f」參數來選擇使用的搜索方法，如下所示：

raxmlHPC-PTHREADS -f d -m PROTGAMMAWAG -s input.fasta -n bestTree
raxmlHPC-PTHREADS -f e -m PROTGAMMAWAG -s input.fasta -n bestTree

3、模型的選擇

RAxML支持多種不同的基因演化模型。你可以通過「-m」命令行參數來選擇使用哪一種模型。下面是一些可用的模型：

• JTT
• LG
• WAG
• PROTGAMMAWAG

例如，要使用PROTGAMMAWAG模型進行操作，可通過以下命令行進行設置：

raxmlHPC-PTHREADS -m PROTGAMMAWAG -s input.fasta -n bestTree

三、結果解析

RAxML生成的樹文件可以在多個軟體程序中載入和解析。常用的軟體程序包括FigTree、TreeViewer和MEGA。載入RAxML生成的樹文件將提供一些重要的信息，包括分支長度、Bootstrap支持值和基因序列的原始長度。

1、使用FigTree進行解析

使用FigTree載入RAxML生成的樹文件是一種可視化樹結構的好方法。FigTree提供了許多選項，並允許你調整樹的外觀和樣式。下面是通過FigTree解析RAxML生成的樹文件的實例：

• 打開FigTree。
• 點擊File -> Open ，選擇RAxML生成的樹文件。
• 載入完畢後，你可以縮放、導出或調整樹的顏色樣式等。

2、使用TreeViewer進行解析

TreeViewer是另一個用於解析RAxML生成的樹文件的軟體程序。與FigTree不同，TreeViewer提供更多的功能和選項，例如可以將多個樹結構對比以查看不同種類之間的演化。下面是一些通過TreeViewer解析RAxML生成的樹文件的實例：

• 打開TreeViewer。
• 點擊File -> Open ，選擇RAxML生成的樹文件。
• 載入完畢後，你可以縮放、導出或調整樹的顏色樣式等。

結論

RAxML是一款快速並且強大的基因演化樹構建工具，支持基本的操作和自定義查詢。選擇合適的模型和參數，可以生成更加準確的結果。同時，RAxML生成的樹文件可以在多個軟體程序中解析和可視化，以獲得更深入的認識和理解。