授業/H23/系統学特論/06

最尤法による系統樹探索 †

今年度の授業ではPAUP* betaを用いずに系統推定を行う。
PAUP* betaとmodeltestを用いて最尤系統樹推定を行う方法の解説はこちら　→ H22年度授業bbs
今回は、全てフリーソフトを用いて演習を実施する。

1. モデルの選択：　jmodeltest　　http://darwin.uvigo.es/software/jmodeltest.html
2. 選択されたモデルを用いた最尤系統樹の探索：　PHYML　　http://www.atgc-montpellier.fr/phyml/
   http://www.hiv.lanl.gov/content/sequence/PHYML/interface.html
   （マニュアル: http://www.atgc-montpellier.fr/download/papers/phyml_manual_2009.pdf）

PHYMLはPAUP* betaよりも扱うことのできるモデルの数が少ないが、フリーソフトの中では一番多くのモデルに対応している。

1. jmodeltestのダウンロードとモデルの選択 †

• jmodeltestのページ（http://darwin.uvigo.es/software/jmodeltest.html）にアクセスして、氏名、メールアドレスなどを入力して、ダウンロード。
  MacOS, Windows XP, Linux等で使える。
• jmodeltestを起動し、サンプルファイルPedic_align.fst をダウンロードする

  File > Load DNA alignment

• Numbers of substitution schemeの数を３に設定して、24個のモデルのもとで、尤度を計算。デフォルトでは88個のモデルを検討できるが、次に行うPHYMLの解析で、使えるモデルの数が限られているので、ここでは24個のモデルを検討。

  Analysis > Compute likelihood scores to start the analysis.

  • 結果は画面にも表示されるが、Results Tableに一覧表として保存されている

    Results > Show results table

• 最適モデルを選択する。AIC, AICc, BIC等を用いて、最適モデルを選択する。例えば、AICの場合

  Analysis > Do AIC calculations

  解析結果は画面にも表示されるが、Results Tableの中のAICのタブに保存される その他、AICc, BICについても同様の操作をしておく。 なお、使えるモデル選択の基準は、
  • Akaike Information Criterion (AIC) (Akaike 1974)
  • Akaike Information Criterion corrected for small sample sizes (AICc) (Hurvich and Tsai 1989)
  • Bayesian Information Criterion (BIC) (Schwarz 1978),
  • Decision-theoretic performance-based approach (DT) (Minin et al. 2003)
• 結果のテーブルを見て、最適モデルを選択。AICの場合、テーブルのAICカラムをクリックして並び替えると、最小のAICを持つモデルが一番上にくる。

  Results > Show results table

  • 今回の例では、HKYが最適モデル。Results tableでこのモデルのパラメータ設定を見て確認。

2. PHYMLによる最尤系統樹推定 †

• サンプルファイルPedic_align.fst をPHYLIP形式に変更（ReadSeqを使う。うまく行かなかったら、FASTA形式のママでも良い）
• PHYMLのウェブサービスにアクセス
  • PHYLIP形式を利用(PHYMLのウェブページ）：http://www.atgc-montpellier.fr/phyml/
  • FASTA形式を利用：http://www.hiv.lanl.gov/content/sequence/PHYML/interface.html
• jmodeltestの結果に従って、モデルとパラメータを選択

３．課題（提出期限： 7月19日（火曜） †

1.データファイル（DIPTERO.PHYLIP　または　DIPTERO_win.phy)をダウンロード
outgroupはTilia

2.jmodeltestを使って尤度データを得る。また、AIC, AICc, BICを用いて最適モデルを選択

以降の系統推定には、AICcで選択されたモデルを使う

3.PHYMLのウェブサービスにアクセス：　http://www.atgc-montpellier.fr/phyml/
データファイル：　DIPTERO.PHYLIP をアップロード
上で選択した最適モデルに従って、解析パラメータを設定

4. メールで届くtree fileを TreeView等で開けば、系統樹を見ることができる
系統樹部分を切り取って、画像ファイルとして、メールで提出
メールの件名は

最尤法課題（学籍番号）

にすること。

6. 発展学習：　可能ならば、前回と同様に、最尤系統樹にブーツストラップ値を着けたものを提出すること（加点対象）。