2024年4月30日发(作者：)

使用贝叶斯方法构建系统发育树—MrBayes

mrBayes需要的比对文件格式为：nex，可以在比对是选择输出此种文件格式mtBayes

可以在命令提示符里面运行在CMD里面输入mrBayes，出现如下界面

在界面内输入 exe file(或者execute file，其中file为序列文件名)，得到如下界面

如果没有错误，则说明数据文件格式是正确的。设置替换模型参数

可以使用help lset查看lset设置的参数Nucmodel: 指的是核酸的类型。4by4指的

是不区分序列上的位点。而codon指的是使用密码子模型。这时序列上每个位点的替换速

率会根据密码子模型来推断。Doublet通常用于具有协同进化效应的序列。一般情况下可

以使用4by4，如果是编码序列的话，最好使用codon Nst：核酸替换模型。1 是JC69

模型，即单参数模型。2为F81模型。6为GTR模型。在mrBayes中，可以尝试分别使

用三个模型运行，以选择最优的结果。Code: 指的是密码子编码的规律。Universal指的

是通用密码子使用规律。如果是推测线粒体内的基因，需要使用Metmt，叶绿体则需要使

用Mycoplasma Ploidy: 物种是单倍体还是二倍体。Rates：指定序列上每个位点的替换

速率。Equal表示替换速率都是一致的。Gamma表示用gamma来确定序列上的替换速

率。Ngammacat：配合上面的参数，如果替换速率设置为Gamma、Invgamma、

Adgamma，则需要设置此选项。Nbetacat：同上。使用lset Nst=6 Rate=gamma类似

命令设置参数。

设置模型的相关先验信息使用help prset查看相关参数及其说明

一般情况下，需要关注的参数有：Tratiopr：指定转换和颠换的比例。可以使用fixed

指定，也可以使用beta分布来模拟产生。Revmatpr：指定GTR模型里面替换速率的先

验分布。Aamodelpr：指定氨基酸替换模型中参数的先验分布。Statefreqpr：指定GTR

模型中核苷酸平衡频率的先验概率。Shapepr：设置速率分布的尺度参数。设置抽样信息

使用help mcmc查看相关参数

需要关注的参数有Ngen：指的是总抽样次数。Nruns: 指定独立分析的次数。如果为

2，表明程序从两个独立的树形开始抽样，分析完成后综合两个分析结果。Nchain：设置

每次分析时运行的chain的数量。Samplefreq：指定从总的样本数中抽样的频率。这个一

般和Ngen配合使用，以保证最后用以分析的样本量足够。比如：Samplefreq设置为100,

000,Nruns设置为1000，这样100，000个随机样本中，每个1000个抽出一个样本，最

后一共可以得到1000个样本。Burninfrac：该参数控制用以分析的样本的数量。在MCMC

抽样初期的数据往往是不可靠的，需要去掉。Burninfrac控制去掉的比例。如为0.25，则

表示样本的前25%的数据被去掉。因此最后用来分析的总的样本数就是1000*（1-0.25）

=750 使用 MCMCp Ngen=10000，Samplefreq=10类似命令来设置相关参数。 设置

完成后输入MCMC并回车，程序开始运行。

最后一列的时间表示程序运行完成需要的时间。当程序运行结束时提示是否需要继续

分析。这指的是如果抽样没有达到平稳，我可以继续增加抽样的次数。判断是否达到平稳

的依据是

这一行提示的方差足够小。一般小于0.01就可以认为达到平衡了。

上图显示，方差变异<<0.01,可以认为分析达到平稳。因此不需要进行更多的抽

样分析，输入no，并回车。在屏幕输出结果中找到 chain swap information。

如果chain swap information显示的四条链之间的交换频率在0.1-0.8之间，可以认

为结果是合理的，可以进行下一步分析。否则需要重新设置参数：包括足够长的Ngen，

适当降低Temp等。如果结果合理，输入Sump burnin=250 （250是根据前面设置的

burnin=0.25，samplefreq=10，Ngen=10000算出来的）在屏幕的输出结果中主要关

注

如果1，2数字在屏幕中没有明显的上升趋势，说明数据分析合理。如果输出是这样

的

说明数据没有达到平稳。应该重新分析。需要增加Ngen。如果抽样达到平稳，我们

就可以用MCMC分析的结果。在屏幕输出中有下面的结果

这个是所使用的替换模型中各个参数的估计值。使用sumt burnin=250查看树形

节点上的数据表示树形的可靠性。越高越好。相关的树形文件和参数被保存在后缀名

为.con的文件中，可以通过treeview等软件查看。mrBayes的高级功能。 1）在序列文

件中设置相关参数 如果我们不想在屏幕中输入参数，而是输入序列文件后让程序自动运行

的话，可以把相关参数设置在序列文件中。格式如下：因为sump和sumt具有诊断的作

用，因此不建议把这两个命令写在文件里。2） 使用partition功能 如果分析的序列不

均一，比如与编码区和分编码区，或者想把编码区分为密码子第一、第二和第三位碱基单

独分析的话，需要使用partition功能。在序列文件中增加如下内容

其中 charset 用来设置变量并赋值。1-.3指的是从第一个位点开始，每个三个位点

取出一个值，并把这些值用变量pos1表示。这代表密码子的第一位。其他类推。Partition

和setpartiti两行用来提示程序，序列分为三部分。Prset 一行用来指定三个部分的参数

是独立估计的。如果序列分为编码区和非编码区，可以这样写3）指定外群 在一组序列中

可以指定外群，如果不指定，则以序列文件中的第一个物种作为外群。外群设置命令为：

Outgroup 7 或者outgroupmy_taxon (7指的是要指定的物种在序列文件中的位置)。