常见的建树方法有：

贝叶斯法（Bayesian），最大似然法（Maximum
likelihood，ML），最大简约法（Maximum
parsimony，MP），邻接法（Neighbor-Joining，NJ），最小进化法（Minimum
Evolution，ME），类平均法（UPGMA）。

一般来讲，如果模型合适，最大似然法的效果较好。对于近缘序列，最大简约法用的假设最少，各种方法结果相似。而对于远缘序列，一般使用最大似然法或邻接法。对相似度很低的序列，邻接法往往出现
Long-branch attraction（LBA，长枝吸引现象），严重干扰进化树的构建。对于各种方法构建分子进化树的准确性，Hall
认为贝叶斯的方法最好，其次是最大似然法，然后是最大简约法。其实如果序列的相似性较高，各种方法结果差别不大。

最大似然法和邻接法需要选择模型。对于蛋白质序列，一般选择 Poisson Correction（泊松修正）模型。而对于核酸序列，一般选择 Kimura 2-parameter（Kimura-2 参数）模型。

表 1. 构建进化树的常用软件

软件名称	简介
Clustal X	图形化的序列比对工具
GeneDoc	多序列比对结果美化工具
BioEdit	序列分析综合工具
MEGA	图形化比对，进化分析综合工具
PAUP	进化分析工具
Phylip	进化分析工具
PhyML	最大似然法建树工具
PAML	最大似然法建树工具
MrBayes	贝叶斯法建树工具
FastTree	最大似然法建树工具（速度快）
TreeView	进化树显示工具

本文主要讲 FastTree 使用方法：

首先介绍几点特性：

1. 在默认参数下，FastTree 比 PhyML 更准确，比 PhyML 快 100～1000 倍；

2. FastTree
使用模型为：核酸进化模型：Jukes-Cantor 或者 GTR（generalized
time-reversible）；蛋白进化模型：JTT (Jones-Taylor-Thornton 1992)， WAG (Whelan
& Goldman 2001) 或者 LG (Le and Gascuel 2008)

下载，安装 FastTree

FastTree 提供以下几个版本：

• 
  

  
  Linux 64-bit executable (+SSE)
  

  
  


• 
  

  
  Multi-threaded executable (+SSE +OpenMP) (see usage guide)
  

  
  


• 
  

  
  Windows 32-bit command-line executable (no SSE)
  

  
  


• 
  

  
  C code
  

  
  

下载 Windows 32-bit command-line executable (no SSE) 后，是一个 FastTree.exe 文件，可以直接在 cmd 命令行程序中调用运行。

新建一个文件夹：比如在 D 盘目录下新建一个 FastTree 文件夹，将 FastTree.exe 程序放在 D:FastTree 目录下。

FastTree 运行（Windows 为例）

• 
  

  
  开始菜单—搜索—cmd
  

  
  


• 
  

  
  切换目录到 D:FastTree
  

  
  


• 
  

  
  最大似然树构建：FastTree protein alignment file > tree
  

  
  


• 
  

  
  在目录 D:FastTree 生成.tree 文件，可以使用 TreeView 或 MEGA 打开。
  

  
  


• 
  

  
  构建进化树时，可以选择不同的模型：
  

  
  

  
  命令行：D:FastTree>FastTree -lg CIPK.phy >CIPK.tree
  

  
  

alignment file 格式

alignment file 格式如上图。

可以首先使用 Clustal X 比对序列：Alignment—Output Format Options—Phylip format

比对后，在比对目录下生成几个文件，其中.phy 后缀名文件是 FastTree 要使用的。

参考文献：

Hall B G. Comparison of the accuracies
of several phylogenetic methods using protein and DNA sequences[J].
Molecular Biology and Evolution, 2005, 22(3): 792-802.

Price,
M.N., Dehal, P.S., and Arkin, A.P. (2009) FastTree: Computing Large
Minimum-Evolution Trees with Profiles instead of a Distance Matrix.
Molecular Biology and Evolution 26:1641-1650.

Price,
M.N., Dehal, P.S., and Arkin, A.P. (2010) FastTree 2 -- Approximately
Maximum-Likelihood Trees for Large Alignments. PLoS ONE, 5(3):e9490.

Jones D
T, Taylor W R, Thornton J M. The rapid generation of mutation data
matrices from protein sequences[J]. Computer applications in the
biosciences: CABIOS, 1992, 8(3): 275-282.

Whelan S,
Goldman N. A general empirical model of protein evolution derived from
multiple protein families using a maximum-likelihood approach[J].
Molecular biology and evolution, 2001, 18(5): 691-699.

Le S Q,
Gascuel O. An improved general amino acid replacement matrix[J].
Molecular biology and evolution, 2008, 25(7): 1307-1320.

作者：muminwangzi

图片来源：muminwangzi

题图来源：丁香通

转自：丁香学术