譜系分析在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用

1、譜系分析在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用－原理、實例和實現(xiàn),金冬梅2012-12-14 jindongmei@pku.edu.cndullduck_jin@126.com,提綱,什么是譜系？譜系與生態(tài)學(xué)有什么關(guān)系？生態(tài)學(xué)中常用的譜系分析譜系分析怎么做？,譜系 phylogeny,譜系是物種（或類群）間的進化關(guān)系，通常根據(jù)分子序列和表型的相似性或差異程度進行推斷。研究譜系的學(xué)科是譜系學(xué)/系統(tǒng)學(xué)（phylogenetics）

2、其研究成果就是譜系。生態(tài)學(xué)可以利用現(xiàn)有的系統(tǒng)學(xué)研究成果構(gòu)建譜系樹。,,,Charles Darwin, 1859,A phylogenetic tree of life, showing the relationship between species, whose genomes have been mapped by humans.,The APG III (2009) tree showing relationships of

3、 the orders of the angiosperms,根結(jié)點(root)：該譜系樹所包含的所有物種（或類群）的共同祖先末端節(jié)點(tip, terminals, leaf )：現(xiàn)存物種中間結(jié)點(node)： 表示分化事件，或其后代的最近共同祖先枝(branch)： 連接相鄰兩個結(jié)（節(jié)）點的線分枝(clade)：譜系樹的一部分，包括由一個共同祖先衍生的所有后代,讀懂譜系樹,不帶枝長：(((C, D), B), A) root

4、;帶枝長：(((C: 2, D: 2): 1, B: 3): 1, A: 4) root[notes];,譜系樹的表示,譜系在生態(tài)學(xué)中的位置,,由性狀保守性與主導(dǎo)生態(tài)過程的不同組合預(yù)測的群落物種組成在區(qū)域物種庫中的譜系分布,Webb et al. (2002) Annual Review of Ecology and Systematics,,Emerson and Gillespie (2008) Trends in Ecolo

5、gy & Evolution,生態(tài)學(xué)中常用的譜系分析,譜系多樣性 (Phylogenetic diversity)群落譜系結(jié)構(gòu) (Community structure)性狀保守性與性狀間的相關(guān)性 (Trait analysis),譜系多樣性,PD (Faith 1992),群落譜系結(jié)構(gòu),Mean pairwise distance (MPD)Mean nearest taxon distance (MNTD)Net

6、 Relatedness Index (NRI)Nearest Taxon Index (NTI)Rao’s quadratic entropy (Rao),性狀保守性與相關(guān)性分析,譜系信號（phylogenetic signal）譜系獨立的性狀相關(guān)性（phylogenetic independent contrast）,生態(tài)學(xué)譜系分析怎么做？,A：網(wǎng)頁版Phylomatic 創(chuàng)建譜系樹 ＋ 優(yōu)化譜系樹B：

7、 Phylocom 本地運算 或 R語言＋package‘picante’,創(chuàng)建譜系樹,使用方法：1、選擇storedtree2、method = phylomatic     3、粘貼物種名錄4、Send5、查看輸出結(jié)果6、修改重來，或保存。,http://phylodiversity.net/phylomatic/,(((((((((((((((((

8、(((((((((((((Alnus_mandshurica,Alnus_sibirica)alnus,(Betula_ermanii, Betula_platyphylla)betula)betuloideae,((Corylus_mandshurica)corylus)coryloideae))betulaceae))), …… ericales)ericales_to_asterales)asterids)))))core_eud

9、icots)trochodendrales_to_asterales)sabiales_to_asterales)eudicots)ceratophyllales_and_eudicots)poales_to_asterales)magnoliales_to_asterales)austrobaileyales_to_asterales)nymphaeales_to_asterales)angiosperms)seedplants)eu

10、phyllophyte[NOTE: 9 taxa not matched: aceraceae/acer/Acer_ginnala, aceraceae/acer/Acer_mandshuricum, aceraceae/acer/Acer_pictum, aceraceae/acer/Acer_pseudo-sieboldianum, aceraceae/acer/Acer_tegmentosum, aceraceae/acer/Ac

11、er_triflorum, aceraceae/acer/Acer_ukurunduense, tiliaceae/tilia/Tilia_amurensis, tiliaceae/tilia/Tilia_mandshurica, ];注：有物種不匹配，可能的原因：a，拼寫錯誤；b，科屬的關(guān)系變化，如Acer在APG III系統(tǒng)中屬于無患子科（ Sapindaceae ）需修改后重新匹配。,檢查結(jié)果，優(yōu)化譜系樹：,(((((((((

12、(((((((((((((((((Acer_ginnala,Acer_mandshuricum,Acer_pictum,Acer_pseudo-sieboldianum,Acer_tegmentosum,Acer_triflorum,Acer_ukurunduense) acer)sapindaceae))))sapindales,(((((((Tilia_amurensis,Tilia_mandshurica)tilia)malvac

13、eae)))……core_eudicots)trochodendrales_to_asterales)sabiales_to_asterales)eudicots)ceratophyllales_and_eudicots)poales_to_asterales)magnoliales_to_asterales)austrobaileyales_to_asterales)nymphaeales_to_asterales)angiosper

14、ms)seedplants)euphyllophyte;,((((((((((((((((((((((((((Acer_ginnala:22.651224,Acer_mandshuricum:22.651224,Acer_pictum:22.651224,Acer_pseudo-sieboldianum:22.651224, Acer_tegmentosum:22.651224,Acer_triflorum:22.651224,Acer

15、_ukurunduense:22.651224)acer:22.651224)sapindaceae:22.651218):22.651230):22.651222):22.651215)sapindales:22.651230,(((((((Tilia_amurensis:19.819820,Tilia_mandshurica:19.819820)tilia:19.819820)malvaceae:19.819820)……austro

16、baileyales_to_asterales:10.810822)nymphaeales_to_asterales:10.810822)angiosperms:10.810791)seedplants:10.810811)euphyllophyte:1.000000;,(((((Acer_ginnala,Acer_mandshuricum,Acer_pictum,Acer_pseudo-sieboldianum,Acer_tegmen

17、tosum,Acer_triflorum,Acer_ukurunduense)acer,(Tilia_amurensis,Tilia_mandshurica)tilia),(((((((Alnus_mandshurica,Alnus_sibirica)alnus,(Betula_ermanii,Betula_platyphylla)betula)betuloideae,Corylus_mandshurica),Quercus_mongo

18、lica),((Rhamnus_parvifolia,(Ulmus_davidiana_var._japonica ,Ulmus_laciniata_ )ulmus),((Sorbus_alnifolia,Crataegus_maximowiczii,Malus_baccata)pyrinae,Cerasus_pseudocerasus)rosaceae)rosales),Maackia_amurensis_ ),(Euonymus_v

19、errucosus_var._pauciflorus,((Salix_koreensis,Salix_siuzevii)salix,(Populus_davidiana,Populus_maximowiczii)populus)salicaceae)celastrales_to_malpighiales)),(Ribes_komarovii,Philadelphus_schrenkii)saxifragaceae),((Lonicera

20、_ruprechtiana,(Syringa_reticulata_var._amurensis ,Fraxinus_mandschurica)oleaceae),Rhododendron_aureum)ericales_to_asterales) angiosperm;,(((((Acer_ginnala:47.733334,Acer_mandshuricum:47.733334,Acer_pictum:47.733334,Acer_

21、pseudo-sieboldianum:47.733334,Acer_tegmentosum:47.733334, Acer_triflorum: 47.733334,Acer_ukurunduense:47.733334)acer:47.733334,(Tilia_amurensis:47.733334,Tilia_mandshurica:47.733334)tilia:47.733334):47.733330,(((((((Alnu

22、s_mandshurica:17.900000,Alnus_sibirica:17.900000)alnus:17.900000……,((Lonicera_ruprechtiana:89.500000,(Syringa_reticulata_var._amurensis :44.750000,Fraxinus_mandschurica:44.750000)oleaceae:44.750000):44.750000,Rhododendro

23、n_aureum:134.250000)ericales_to_asterales:44.750000)angiosperm:1.000000;,用Treeview 打開,,Phylocom 4.2,,Phylocom 使用方法：,準備需要調(diào)用的phylo，sample，traits等文件，放在phylocom-4.2 /win32文件夾下點擊phylocom.bat運行程序?qū)懨?，? phylocom aotf –t tra