利用VCF文件构建系统发育树

数据科学工厂

发布于 2023-02-27 11:30:09

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文章被收录于专栏：数据科学（冷冻工厂）

导读

本文将介绍三种使用VCF文件，构建系统发育树的方法，包括程序的安装，使用，已及系统发育树的可视化与美化。

1. VCF2Dis

VCF2Dis[1]是一种新的简单高效的软件，用于计算基于VCF格式的距离矩阵

1.1. 安装

# 下载
wget -c https://github.com/hewm2008/VCF2Dis/archive/v1.47.tar.gz

# 解压
tar -zxvf v1.47.tar.gz

# 进入程序目录
cd VCF2Dis  

# 编译
make ; make clean   

# 测试运行
./bin/VCF2Dis

1.2. 距离矩阵

利用VCF2Dis生成距离矩阵

VCF2Dis -i test.vcf -o test.mat

1.3. mat2nwk

文件转换

FastMe2.0

上传距离矩阵到在线网站, FastMe2.0[2]。上传以后，选择Data type为Distance matrix。然后根据自己的需要进行配置，最后填入任务名称和Email来获取结果通知。

结果下载

点击下载结果

结果下载

结果文件是一个压缩文件，里面包含：

一个.nwk文件用于进化树可视化

结果文件

stats.txt

记录了文件转换过程中，选择的参数

stdout.txt

转换过程中的日志文件，记录了程序的运行过程

1.4. iTOL美化

十分推荐利用iTOL对进化树进行美化，该程序是网页版，配置简单，结果十分漂亮。

导入iTOL[3]美化

iTOL

2. Phylip

PHYLIP[4]是用于推断系统发育的免费程序包。

2.1. 安装

源码编译安装

# 下载PHYLIP 
wget -c http://evolution.gs.washington.edu/phylip/download/phylip-3.697.tar.gz

# 解包
tar zxf phylip-3.697.tar.gz 

# 进入程序文件夹
cd phylip-3.695/src/

# 复制文件
cp Makefile.unx Makefile

# 编译
make install  # 可能需要sudo 权限

conda安装

# 新建phylip环境，并安装phylip
conda create -n phylip -c bioconda phylip -y

2.2. 格式转换

转换脚本下载

# 下载
wget -c https://github.com/edgardomortiz/vcf2phylip/archive/refs/tags/v2.8.zip

# 解压
unzip v2.8.zip

转换为PHYLIP matrix

python vcf2phylip.py -i test.vcf

# PHYLIP matrix是默认格式，不同输出格式，见下参数
# -f FASTA matrix
# -n NEXUS matrix
# -b binary NEXUS matrix

注意：test.vcf中的样本名一定要少于10个字符，否则会报错

2.3. 建树

构建配置文件

seqboot.par

test.phy  # 本程序的输入文件
R # 选择bootstrap
100 # 设置bootstrap的值，即重复的replicate的数目，通常使用1000或者100，注意此处设定好后，后续两步的M值也为1000或者100
Y # yes确认以上设定的参数
9 # 设定随机参数，输入奇数值。

dnadist.par

seqboot.out # 本程序的输入文件
T  # 选择设定Transition/transversion的比值
2.3628  # 比值大小
M   #修改M值
D  # 修改M值
100  # 设定M值大小
2  # 将软件运行情况显示出来
Y  # 确认以上设定的参数

neighbor.par

dnadist.out  # 本程序的输入文件
M
100   # 设定M值大小
9  # 设定随机数，输入奇数值
Y  # 确认以上设定的参数

consense.par

nei.tree  #本程序的输入文件
Y #确认以上设定的参数

phylip建树

# 在 phylip 文件夹下，依次运行下面的命令

# seqboot
./exe/seqboot < ./seqboot.par && mv ./outfile ./seqboot.out

# dnadist
./exe/dnadist < ./dnadist.par &&  mv ./outfile ./dnadist.out

# neighbor
./exe/neighbor < ./neighbor.par && mv  ./outfile ./nei.out && mv ./outtree ./nei.tree 

# consense
./exe/consense < ./consense.par && mv ./outfile ./cons.out && mv ./outtree ./constree

3. IQ-tree

IQ-tree[5]的建树方法与phylip类似，只是最后一步不一样，同样需要先转换文件格式为：phy（格式转换见2.2）。

3.1. 安装

利用conda安装

# 新建iq-tree环境 并 安装iqtree
conda create -n iqtree -c bioconda iqtree -y

3.2. 建树

IQ-tree 建树（简单）

iqtree -s test.phy

替代模型选择与详细的分支评估，见http://www.iqtree.org/中说明

参考资料

[1]

VCF2Dis: https://github.com/BGI-shenzhen/VCF2Dis

[2]

FastMe2.0: http://www.atgc-montpellier.fr/fastme/

[3]

iTOL: https://itol.embl.de/

[4]

PHYLIP 是用于推断系统发育的免费程序包。: https://evolution.genetics.washington.edu/phylip.html

[5]

IQ-TREE: http://www.iqtree.org/

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原始发表：2022-10-07，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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