sameindafræðileg gögn starri heiðmarsson náttúrufræðistofnun Íslands
Post on 21-Dec-2015
232 views
TRANSCRIPT
Sameindafræðileg gögn
Starri Heiðmarsson
Náttúrufræðistofnun Íslands
DNA
• Auðvelt að afla gagna síðan PCR kom fram
• Mikill fjöldi einkenna með skýrt afmörkuð stig (cgta)
• Þróast mishratt og því hægt að velja svæði sem hentar
DNA, frh
• Oft erfitt að sjá hvaða basar eru eðlislíkir (homologous)
• Þess vegna er “alignment” afar mikilvæg• Einnig eru sumir hlutar genamengisins
endurteknir – er öruggt að allar endurtekningar séu eins
• “Long branch attraction” – Óskyldar greinar geta virst skyldari vegna samsvörunar
orthology/paralogy
• Orthology – homology komin til vegna tegundamyndunar
• Paralogy – homology komin til vegna genatvöföldunar
• Ath. genatré/tegundatré
Genatré 3 tegunda með 2 “paralogous” gen
tvöföldun gens!
Tegundamyndun 1
Tegundamyndun 2
3A 1A 2A1B 2B 3B
3 “orthologous” gen notuð sem grundvöllur þróunarsögunnar!
3A 1A 2A
3 “paralogous” gen notuð
1A3A2B
Dæmi!
• Korpur (Dermatocarpon) ættkvísl sveppa sem mynda fléttur
• Sýna all nokkurn breytileika í útliti (polymorphic) og því vonlaust að greina þróunarsöguna út frá útlitseinkennum
• Raðgreind voru 46 sýni af korpum og tvö sýni af pírum (Catapyrenium) sem notað var sem úthópur
Þróunarsaga korpa
• Raðgreint var ITS1-5.8S-ITS2 svæðið í rDNA• Fylkið hafði 580 einkenni, 323 voru eins, 81
einkenni var “autapomorphy” og 176 einkenni voru parsimony-upplýsandi
Keyrslan
• 324 jafnlöng stystu tré fundust
• Stuðningur við einstakar greinar var metinn með Jack-knife (10.000x og ca 37% einkenna eytt)
• Stuðningur einnig metinn með MrBayes (sýnir eftirálíkindi, ekki Parsimony aðferð)
• CI=0,59 og RI=0,78
99/98
71
100/100 70/63
90/100
100/100
63/60
97/100
88/100
66
59/62
54/94
100/100
98/99 99/100
87/100 77/100
100/100
93/99
87/100
99/100
99/100
87/100
100/100
90/100
100/100
80/100 65/97
73/96
100/100
C. cinerum/Austria(SH31) C. lachneum/Iceland (SH42) D. muehlenbergii v. tenue/Arizona(SH34) D. reticulatum/Arizona(SH46) D. americanum/Arizona(SH33) D. americanum/Missouri(SH32) D. luridum/Sweden(SH55) D. luridum/Minnesota(SH6) D. min. v. cirsodes/Iceland(SH5) D. min. v. cirsodes/Iceland(SH18) D. min. v. cirsodes/Sweden(SH49) D. min. v. miniatum/Sweden(SH48) D. min. v. miniatum/Finland(SH11) D. min. v. complicatum/Minnesota(SH3) D. min. v. complicatum/Minnesota(SH2) D. min. v. miniatum/Minnesota(SH1) D. min. v. complicatum/Minnesota(SH45) D. min. v. miniatum/Japan(SH28) D. miniatum/India(SH25) D. min. v. miniatum/India(SH24) D. min. v. complicatum/Norway(SH14) D. min. v. complicatum/Norway(SH13) D. min. v. complicatum/India(SH23) D. min. v. complicatum/Sweden(SH50) D. min. v. complicatum/Iceland(SH4) D. min. v. complicatum/Iceland(SH15) D. min. v. miniatum/Iceland(SH27) D. min. v. complicatum/Austria(SH22) D. leptophyllum/Sweden(SH26) D. leptophyllum/Sweden(SH20) D. min. v. miniatum/Austria(SH21) D. linkolae/Sweden(SH17) D. min. v. miniatum/Faeroe Isl.(SH10) D. polyphyllizum/Iceland(SH40) D. sp./Arizona(SH29) D. sp./Arizona(SH30) D. sp./Arizona(SH56) D. sp./Arizona(SH57) D. sp./Arizona(SH19) D. sp./Arizona(SH53) D. sp./Arizona(SH8) D. meiophyllizum/Minnesota(SH44) D. meiophyllizum/Finland(SH39) D. meiophyllizum/Faeroe Isl.(SH38) D. rivulorum/Sweden(SH54) D. deminuens/Sweden(SH35) D. bachmannii/Sweden(SH37) D. cf. bachmannii/Oregon(SH43)
2925
25
18
10
4
16
128
20
15
623
10
232
2
6
4
1
83
2
4
1
2
7
5
24
6
5
2
63
7
9
3
12
4
11
26
6
27
2
4
232
11
7
6
1
14
2
5
33
4
128
1
29
31
41
1
C. cinerum/Austria(SH31) C. lachneum/Iceland (SH42)
D.muehlenbergii v. tenue/Arizona(SH34) D. reticulatum/Arizona(SH46)
D. americanum/Arizona(SH33) D. americanum/Missouri(SH32)
D. luridum/Sweden(SH55) D. luridum/Minnesota(SH6)
D. min. v. cirsodes/Iceland(SH5) D. min. v. cirsodes/Iceland(SH18)
D. min. v. cirsodes/Sweden(SH49) D. min. v. miniatum/Sweden(SH48) D. min. v. miniatum/Finland(SH11) D. min. v. complicatum/Minnesota(SH3) D. min. v. complicatum/Minnesota(SH2) D. min. v. miniatum/Minnesota(SH1) D. min. v. complicatum/Minnesota(SH45)
D. min. v. miniatum/Japan(SH28)
D. miniatum/India(SH25) D. min. v. miniatum/India(SH24)
D. min. v. complicatum/Norway(SH14) D. min. v. complicatum/Norway(SH13)
D. min. v. complicatum/India(SH23) D. min. v. complicatum/Sweden(SH50)
D. min. v. complicatum/Iceland(SH4) D. min. v. complicatum/Iceland(SH15)
D. min. v. miniatum/Iceland(SH27) D. min. v. complicatum/Austria(SH22)
D. leptophyllum/Sweden(SH26) D. leptophyllum/Sweden(SH20)
D. min. v. miniatum/Austria(SH21) D. linkolae/Sweden(SH17)
D. min. v. miniatum/Faeroe Isl.(SH10) D. polyphyllizum/Iceland(SH40)
D. sp./Arizona(SH29) D. sp./Arizona(SH30)
D. sp./Arizona(SH56)
D. sp./Arizona(SH57)
D. sp./Arizona(SH19)
D. sp./Arizona(SH53) D. sp./Arizona(SH8)
D. meiophyllizum/Minnesota(SH44) D. meiophyllizum/Finland(SH39) D. meiophyllizum/Faeroe Isl.(SH38)
D. rivulorum/Sweden(SH54) D. deminuens/Sweden(SH35)
D. bachmannii/Sweden(SH37) D. cf. bachmannii/Oregon(SH43)
DNA og parsimony
• Parsimony byggir á einföldustu skýringu og skv. Hennig þá ber ekki að vigta einkenni
• Vitað er að stökkbreytingar á bösum DNA-keðjunnar eru mislíklegar (3 basi próteinkóðandi gena, purin (AG) vs. pyramidin (CT))
Módel um þróun DNA
• Jukes-Cantor – sömu líkindi
• Kimura – mismunandi líkindi eftir því hvort um transitions eða transversions
• Tamura-Nei, F84, HKY – meiri breytileiki
• Allt eru þetta “general time-reversible” model, þ.e. breytingar geta gengið til baka.
Maximum likelihood
• Byggir á módeli um líkindi þess að einstakir basar breytist í aðra
• Sýnt hefur verið fram á að ML-aðferðir greina oftar rétta þróunarsögu en parsimony aðferðir (með tilbúnum gögnum sem hafa “þróast” í tölvu)
• Eru hins vegar afar flóknar og tímafrekar greiningar
Bayesian interference
• Reikna líklegasta tréð útfrá fyrirfram gefnum forsendum að teknu tilliti til gagnanna.
• Líkindi (Tilgáta|gögn) = Líkindi (Tilgáta & gögn)/Líkindi (gögn)
MrBayes
• Tré valið af handahófi
• Eftirálíkindi reiknuð út fyrir tréð
• Trénu breytt
• Ný eftirálíkindi reiknuð
• Þannig haldið áfram en samanburður gerður á mismunandi trjám reglulega og safnað saman hve oft vissir hópar koma fram.
• Í dag eru langflestar þróunarsögugreiningar gerðar með ML-aðferðum meðan þeim fækkar sem nota parsimony
• Phenetic-aðferðir enn notaðar í einhverjum mæli í sambandi við örverufræði
• http://evolution.genetics.washington.edu/phylip/software.html
Mikið notuð forrit meðal flokkunarfræðinga
• PAUP* - Phylogenetic Analysis using Parsimony (and other methods)-http://paup.csit.fsu.edu/about.html
• MrBayes – (eftirálíkindi byggð á Bayesian inference) http://morphbank.ebc.uu.se/mrbayes/
• MrModeltest - (ráðleggur um model fyrir DNA-þróun) http://www.ebc.uu.se/systzoo/staff/nylander.html