進化樹構(gòu)建算法的研究與改進.pdf

1、進化樹又稱為系統(tǒng)發(fā)生樹,是表示生物體之間遺傳關(guān)系的樹形結(jié)構(gòu)。一棵包含全部物種的進化樹可以被稱為生命之樹,描述了地球上所有物種的進化關(guān)系。構(gòu)建出一棵高質(zhì)量的進化樹,不僅僅有利于了解自然選擇的機制、生物體進化歷史,推演生物進化機制。而且對于生物科學(xué)的其他分支也有重要有意義,比如對于分子遺傳學(xué),生物醫(yī)藥學(xué),基因發(fā)現(xiàn),良種培育等的分支也具有重要意義。
　　目前,進化樹構(gòu)建算法大致可以分為兩類,基于距離的方法和直接基于序列的方法。本文以基于

2、距離的方法中流行的鄰接法為基礎(chǔ)進行了相關(guān)方面的研究。
　　第一,針對距離矩陣構(gòu)建過程中存在未估計值的問題進行了研究提出了一種基于組合思想的進化距離。由于序列長度太短,采樣誤差過大,進化模型不合適或者距離公式不適用會導(dǎo)致距離矩陣中出現(xiàn)未估計值。本文提出了一種基于組合思想的進化距離,解決了矩陣中未估計值的問題,并使用該距離進行距離矩陣構(gòu)建和進化樹構(gòu)建。第二,針對鄰接法構(gòu)建進化樹過程中,因為多個最小值問題導(dǎo)致的生成多棵等效進化樹的問題,

3、以及鄰接法在大數(shù)據(jù)量情況下運算較慢的問題,本文提出了一種基于鄰接法的改進方法。最后我們實現(xiàn)了從多序列比對文件直至進化樹生成的完整步驟,構(gòu)建了一個包含多種距離模型和兩種進化樹構(gòu)建算的進化樹構(gòu)建系統(tǒng)。
　　實驗結(jié)果表明,本文提出的新的進化距離在統(tǒng)計指標和進化樹生成上都有較好的結(jié)果。在統(tǒng)計指標上,本文提出的方法相比單一模型生成的近乎距離矩陣有不同幅度的改善。在進化樹構(gòu)建過程中,本文提出的方法與鄰接法相比具有相同的拓撲結(jié)構(gòu),在存在未估計值