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基因重组分析及检验图解教程(Simplot 篇)

已有 46426 次阅读 2014-5-20 20:11 |个人分类:软件教程|系统分类:科研笔记| RDP, 重组分析, Simplot, GARD

絮语】
  基因重组是病毒进化的一个重要机制,通过基因重组病毒可以产生大量的遗传变异,这远比仅仅由突变造成的变异来得更快。为揭示基因组等遗传机制在某些基因进化中的作用,通常需要开展重组分析,以获得可能存在的重组信号,并通过相应的方法进行潜在重组信号的可靠性检验。年前受多位群友之邀(生物软件交流群:323809849),原想以《马铃薯Y病毒福建分离物P1基因的分子变异和结构特征》文中及相关内容为示例整理成图解教程,但因该文投稿经历了一些曲折,现已由《遗传》录用,故此耽搁了时间。为此,本文陆续补上基因重组分析相关软件的使用,以飨各位初学者。
  Raindy 注本人QQ空间第一更新,可以移步:http://user.qzone.qq.com/58001704/blog/1400381680

 

-------------------------------------------------Simplot篇-------------------------------------------------
  Simplot 是 Similarity Plotting 简写形式,意即序列相似性作图,是一款非常流行的重组分析工具,据作者官网统计,截止目前,至少有900多篇文献引用了该软件,足风其盛行程度。但该软件只支持Windows 系统,且从2003年后软件保持3.5.1版本,一直未做更新。
  Simplot 主要通过对待分析的序列和参考序列进行相似性作图,通过绘制的点图判断目的序列是否存在重组:(1)当参考序列的点图呈现近似平行线时,说明目的序列与其中某条参考序列的序列高度相似,不存在重组信号;(2)当参考序列的点图呈交叉时,说明可能存在重组信号。如下图所示,福建QK44分离物的P1基因检测可能存在重组信号,因为该分离物P1基因前半段与Oz分离物序列相似性(相似性一词适用于不同物种之间,当分析对象是同一物种时,改为称序列一致性更为准确)非常高,而后半段则与Mont分离物(或N-605分离物)的序列一致性最高。

  Raindy 注:Oz分离物(O株系),Mont分离物或N-605分离物(N株系),N、O株系为PVY重组分离物的亲本,故而这些分离物可以作为PVY重组分析的参考序列。



操作流程:
  1. 序列分组后比对序列,如下图,红色圈处为参考序列组,蓝色为待分析的P1基因不同分离物。当序列名称前几个字符相同时(如下图的FJ),Simplot程序会自动将其归为一组。针对这个特点,在给不同的参考序列组命名时,建议采用独特的名称,便于Simplot自动分组。



序列比对完成后,建议保存为*.fasta格式。

  2.运行Simplot,默认打开SeqPage,此时点击菜单上的“File”-“Open”-选择上步保存的fasta文件,默认所有序列被选中。对于待分析的序列组,建议逐个选择进行分析,如下图的F组,可以先选定FJ|QK44。



此时切换到“Simplot”标签,再点击菜单栏“Command”-“Query”-选择“F”。


此时,右下角的“Start Scan”由原来的灰色显示为高亮,点击该按钮即可开始分析,结果如下图所示,说明QK44分离物可能存在重组信号。



同样,当分析LY30分离物时,Simplot结果显示,该分离物的P1基因与Oz分离物的核苷酸序列一致性最高(超过95%),表明LY30可能不存在重组信号。



3. 结果输出  Simplot绘制的点图可以直接保存BMP图片或图元文件,但可能分辨率达不到期刊的要求,因此推荐将数据导出,在Excel中或相关软件中绘制,点击菜单栏的“File”-“Save Chart Values as CSV”即可将数据导出为CSV格式。



在Excel中打开,选择相应数据,“插入”-“折线图”进一步美化,如下图所示:



由于Excel转化PDF时,页面设置参数会发生变化,可能导致上图中的横坐标数据显示不全,故而也可以试试用R语言来重绘图片,效果如下图所示:


 
考脚本如下
setwd("D:\R-out")
A<-read.csv("test.csv")
par(mar=c(8,4.5,6,1))
plot(x=A$x,y=A$y1,xaxt="n",yaxt="n",xlim=c(101,9101),ylim=c(0,1),xlab="Nucleotide position",ylab="Sequence identity",col="#FF0000", pch=16, cex=0.2, mgp=c(3,1,0))
lines(A$x,A$y1,lty=1,lwd=2,col="#FF0000")
par(new=TRUE)
plot(x=A$x,y=A$y2,xaxt="n",yaxt="n",xlim=c(101,9101),ylim=c(0,1),xlab=" ",ylab=" ",col="#00B050", pch=16, cex=0.2)
lines(A$x,A$y2,lty=1,lwd=2,col="#00B050")
par(new=TRUE)
plot(x=A$x,y=A$y3,xaxt="n",yaxt="n",xlim=c(101,9101),ylim=c(0,1),xlab=" ",ylab=" ",col="#00B0F0", pch=16, cex=0.2)
lines(A$x,A$y3,lty=1,lwd=2,col="#00B0F0")
arrows(400,0.83,700,0.85,code=1,length=0.1,col="black",lty=1,lwd=3)
arrows(1800,0.89,2100,0.91,code=2,length=0.1,col="black",lty=1,lwd=3)
axis(1,seq(101,9101,by=300),las=2,tck=0.01)
axis(2,seq(0,1,by=0.1),las=1,tck=0.01)
text(960,0.87,"RJ1")
text(1755,0.87,"RJ2")
legend(2900,0.5,bty="n",legend=c("Mont|AY884983","Oz|EF026074","Wilga5|AJ890350"),col=c("#FF0000","#00B050","#00B0F0"),lty=1,lwd=2,y.intersp=1.5)
savePlot("plot", type=c("pdf"),device=dev.cur(),restoreConsole=TRUE)

Raindy注:脚本中红色标记,可以根据实际情况进行调整,特别感谢 @刘阳[海洋三所] 提供脚本。  
 

示例文章:

《马铃薯Y病毒福建分离物P1基因的分子变异和结构特征》:

http://www.chinagene.cn/Jwk_yc/CN/abstract/abstract21219.shtml

 




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