基于改進的QUARTET方法的系統(tǒng)發(fā)生分析研究與實現(xiàn).pdf

1、在現(xiàn)代分子進化研究中，根據(jù)現(xiàn)有生物基因或物種多樣性來重建生物的進化史是一個非常重要的問題。系統(tǒng)發(fā)生是指生物形成或進化的歷史。其主要的研究對象是進化關系，系統(tǒng)發(fā)生分析就是要推斷或者評估這些進化關系。通過系統(tǒng)發(fā)生分析所推斷出來的進化關系一般用分支圖表(進化樹)來描述。進化樹描述的同一譜系的進化關系包括了分子進化、物種進化以及分子進化和物種進化的綜合。 本文以介紹系統(tǒng)發(fā)生學原理為開篇，詳細的討論了系統(tǒng)發(fā)生學所涉及的重要主題。這些主題包

2、含了進化模型選取，構造系統(tǒng)發(fā)生樹，評估系統(tǒng)發(fā)生樹。接續(xù)這些內(nèi)容，本論文將重心放在改進后的Quartet方法介紹，此方法通過計算Quartet的序列進化模型，來改良Quartet方法中對Quartet選取的判斷和組合。 進化模型一般包含有兩個組成部分：系統(tǒng)分支模型和基因序列進化模型即核苷酸取代模型。系統(tǒng)分支模型主要是描述種系或者序列建立和缺失的過程，采用系統(tǒng)發(fā)生樹來闡述系統(tǒng)發(fā)生關系；核苷酸取代模型描述的是基于序列點突變的統(tǒng)計模型。

3、本文詳細的描述了主要的進化模型，還進一步探討了各種進化模型之間的關系。 在本文的后半部分詳細介紹了系統(tǒng)發(fā)生分析中的Quartet族系方法。Quartet族系方法是基于觀察quartet集合來描述系統(tǒng)的一種混合的分而治之的方法。它的主要過程是將問題分解為多個小的重疊集合，對這些小的獨立集合進行解決，然后再最優(yōu)化的合并獨立集合，從而將問題解決。Quartet方法的第一步；Quartet inference集合推理過程(QI)：對于包

4、含有n個序列對象的數(shù)據(jù)集s我們推導出所有的(n/4)個quartet拓撲。任何已知的經(jīng)典系統(tǒng)發(fā)生方法都可以用來求解quartet拓撲結構；第二步：系統(tǒng)發(fā)生樹推理過程(TI)：在這一階段，QI中quartet的拓撲結構被重新調(diào)配，從而得到一個未知進化樹T'的估值T，這里進化樹T'模仿了S中序列真實的歷史演變過程。 在對Quartet族系方法進行詳細介紹后，本文將描述基于Quartet Puzzle的改良系統(tǒng)發(fā)生分析算法的實現(xiàn)，在Q