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教程 | [下篇] 规模化物种同源基因分析 - orthofin

教程 | [下篇] 规模化物种同源基因分析 - orthofin

作者: 生信石头 | 来源:发表于2021-08-10 17:09 被阅读0次

    写在前面

    两个月前,我推送了一个师妹的投稿,介绍了orthofinder软件的应用场景和具体安装,属于上篇。有上便有下,评论区和后台看到不少朋友在催更下篇。今天即推出,主要内容即:

    • 软件的使用
    • 结果的解读

    运行

    准备文件

    #在一个合适的路径,创建个人工作文件;
     mkdir test && cd test 
    

    准备所需物种的蛋白文件
    统一后缀为(.pep/.fasta/.fa/.faa/.fas 均是Orthofinder可以识别的后缀)
    注意:如果基因组具有可变剪切转录本,需要提取最长转录本进行(TBtools可)


    运行主程序
    #暂时退至上一层目录
    cd ..
    #运行主程序
    orthofinder -f test/  -M msa   -a 40  
    #非conda安装,主程序运行使用orthofinder.py 
    

    可见用到的参数并不多,正是Orthofinder使用简单的原因。
    主要用到相关参数介绍:

    #-a 分析所用到的线程
    #-f 指定文件夹(存放我们所有物种的序列) 
    #-M 推断基因树的方法 可选:msa 和 dendroblast (默认 dendroblast)
    dendroblast不依赖多序列比对,基于Blast评分方法聚类的方法,更节约时间。但相对多序列比对(msa)还是准确性差一点。
    #-S 序列比对的方法 可选:Diamond 和 blast (默认Diamond)
    diamond相对于blast比对速度更快,准确性也有保证
    #-T 建树的方法 可选:fasttree, raxml, raxml-ng, iqtree (默认fasttree)
    建树的精准度/耗时 raxml > iqtree > fastree; 
    如果追求更高的精准度可以使用 iqtree。
    # 此处应有误,最准确应该是raxml,也是最慢的 - CJ
    

    结果解读

    #进入运行路径
    cd test
    #可以发现产生了 OrthoFinder/Results_Jun12
    cd OrthoFinder/Results_Jun12
    ls -1tr #查看结果文件
    

    进入结果文件查看,主要包含以下文件夹情况。

    • Orthogroup_Sequences 该文件夹包含了每个同源基因集合,各物种的同源基因序列。
    • Orthogroups 同源组信息的目录
    Orthogroups.GeneCount.tsv #每个物种在每个同源基因集合所具有的基因数目
    Orthogroups.tsv #每个物种在每个同源基因集合的基因ID
    Orthogroups_UnassignedGenes.tsv #每个物种在每个同源基因集合的基因ID(包括未分配同源组的基因)
    Orthogroups.txt #OrthoMCL的输出格式
    Orthogroups_SingleCopyOrthologues.txt #单拷贝的同源基因集合
    
    • Single_Copy_Orthologue_Sequences 该文件包含了单拷贝的直系同源基因核酸序列。后续需要若需要构建时间分歧进化树,使用的序列。
    • MultipleSequenceAlignments 多序列比对的文件。
    • WorkingDirectory 运行程序的文件夹。
    • Species_Tree 物种树文件夹
    Orthogroups_for_concatenated_alignment.txt #构建进化树所用到的同源基因集合
    SpeciesTree_rooted.txt #有根物种树文件
    SpeciesTree_rooted_node_labels.txt
    #具有Node信息的树文件;导进查看树文件的软件即可,大致了解到物种关系。
    
    • Phylogenetic_Hierarchical_Orthogroups 输出文件以 N0.tsv,N1.txt,N2.tsv,… 为格式。分别指以物种树 N0,N1,N2,… 节点为标准推断出的Hierarchical Orthogroups(不考虑基因复制,从古老祖先进化的一组直系同源基因)。
    • Orthologues
    cd Orthologues
    #Orthologues_Athaliana
    #Orthologues_Slycopersicum
    #Orthologues_Csinensis
    #Orthologues_Vvinifera
    ###
    cd Orthologues_Athaliana
    #Athaliana__v__Csinensis.tsv
    #Athaliana__v__Slycopersicum.tsv
    #Athaliana__v__Vvinifera.tsv
    

    进入该目录,可以具有各物种的子目录。子目录内又包括了两个物种间的同源基因集合比较的文件。

    • Gene_Trees 该文件存放同源基因树。
    • Resolved_Gene_Trees 该文件存放重定根的同源基因树。
    • Gene_Duplication_Events 统计支持度大于50%的复制事件,支持度是指复制后两个基因副本未被丢失的比例。
    SpeciesTree_Gene_Duplications_0.5_Support.txt #物种的分支上具有基因复制事件的数量(50%支持度的)展示如下图
    Duplications.tsv #列出复制事件具体情况
    
    • Comparative_Genomics_Statistics 该目录主要包括了基因组比较的统计
    Statistics_PerSpecies.tsv #统计每个物种的情况
    Statistics_Overall.tsv #基于同源基因集合(Orthogroups)统计情况
    Orthogroups_SpeciesOverlaps.tsv #物种间共享的同源基因集合
    OrthologuesStats_one-to-one.tsv #物种对间一一对应的直系同源基因数量
    OrthologuesStats_one-to-many.tsv #物种对间多对一的直系同源基因数量
    OrthologuesStats_many-to-one.tsv #物种对间一对多的直系同源基因数量
    OrthologuesStats_many-to-many.tsv #物种对间多对多的直系同源基因(在物种形成后的基因复制事件)
    OrthologuesStats_Totals.tsv #包括多重性的每个物种对的直系同源基因总数(即上述数量的总和)
    Duplications_per_Species_Tree_Node.tsv #物种树每个分支发生的复制次数
    Duplications_per_Orthogroup.tsv  #每个物种对共享的同源群数目
    
    • Log.txt 记录文件~
    • Citation.txt 引用信息~

    写在最后

    Emmm,这位师妹整体进步速度还不错,应该也是差不多研二转生信数据分析,研三毕业时已经可以独立完成植物基因组项目,也是其毕业论文。今天的稿件,我压了两个月,主要原因是一直找不到时间排版。碰巧这会在测试过几天培训的虚拟机。有时候,最难的是在限定的计算资源下,完成一些原本应该是高占用资源的项目,比如基因组组装。
    Anyway,稿件终于还是放出来了。前面跟师妹还约了另外的稿件,感兴趣的朋友,就等着吧。

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