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中華大學生物資訊學系系統開發專題報告 PHYLIP演化樹建構軟體之整合系統 專題組員: 馮輝民、許宏洋、張珮淳、蔡維謙PROJ2008-BIOINFO-9422 指導老師:吳哲賢老師 摘要 世界上的每種生物都是慢慢演化而成的，演化的過程是追尋生物起源裡很重要的一個項目，所以演化樹的建構，是個非常值得研究及討論的課題。 市面上有很多關於演化術的軟體， PHYLIP演化樹建構系統是一個十分重要而且被廣泛運用的一個軟體。完全免費，而且它是一個開放原始碼的演化分析軟體。它可以用來建構演化樹。 PHYLIP系統是屬於DOS介面上的系統。本專題我們將設計成視窗介面的方式操作，使操作的方式添加了幾分人性化、簡單化。在視窗介面整合系統上，建構演化樹。 簡介 演化樹，是表明被認為具有共同祖先的各物種間演化關係的樹，是一種親緣分支分類的方法。 Phylip[1]總共包含了5大類， 第一類：Distance matrix methods 圖一：第一類3程式 第二類：Molecular sequence Methods 圖二：第二類15程式 第三類：Gene frequencies and continuous characters 圖三：第三類3程式 第四類Discrete characters methods 圖四：第四類9程式 第五類：Tree drawing, consensus、 tree editing、tree distances 圖五：第五類5程式 PHYLIP強大的演化分析功能，對於研習生物資訊的師生而言會使用到這套軟體。PHYLIP是套跨多平台的軟體，但是由於其介面較於複雜，而且難以操作，而且各個演算法的程式必須分開編譯，分開點選進行，執行上相當繁瑣麻煩。 因此本專題的目的是在於將此套軟體移植至Windows平台介面上，並以視窗介面為基礎，透過整合，整理程式碼，將PHYLIP內的演化樹建構程式整合起來，並做出一個人性化的介面，操作簡單而且方便演化分析的軟體。 我們的目標是希望能讓將來有機會使用到PHYLIP來進行演化樹分析的師生們，可以從本校生物資訊實驗室的網站上面來下載本套軟體，去執行演化樹建構的相關問題，不僅可以省去自行下載PHYLIP原始碼及編譯的時間，而且還可以同時使用多種演化樹建構的軟體。PHYLIP提供了一系列DNA、Protein序列及限制位點作演化分析的演算法，並可繪製演化樹。 以往的PHYLIP網頁介面下，執行出來的OUTTREE檔案，必須透過滑鼠點選複製，然後再自行貼到其他程式內進行儲存動作，過程極其繁瑣複雜，但是在我們這套演化樹建構軟體之整合系統裡面，就不會有這樣的問題。我們設計成可以直接把跑出來的OUTTREE檔，在當下的WINDOWS演化樹建構軟體之整合系統裡面就可以直接執行儲存的動作，更增添了實用與方便性。 專題進行方式 本專題剛開始定案出來的時候，遇到蠻多的瓶頸。一開始我們要試著先確定程式的運作是否正常，以及各程式跑出來的結果；接著取得程式碼，以及修改程式碼；最後設計視窗介面的，PHYLIP演化樹建構軟體之整合系統。 工作分配方面包括：進行確定所有程式可以執行出結果、設計視窗介面、修改程式碼、程式碼組合。最後設計出，PHYLIP演化樹建構軟體之整合系統。 表一：進度執行表: 問題討論 專題定案 資料收集 程式測試 問題排除 專題程式製作 專題報告製作 3月 O 4月 O O 5月 O O 6月 O O O O 7月 O O O 8月 O O O O 9月 O O O O 10月 O O O O 11月 O O O O O 12月 O 表二：工作分配表 問題 收集 介面製作 資料收集 程式測試 會議紀錄 馮輝民 O O O 蔡維謙 O O O 張珮淳 O O O O 許宏洋 O O O 主要成果 本專題所設計之PHYLIP演化樹建構軟體整合系統，主要功能描述如下。 首先開啟的介面分成四個區塊，包括：文字工作列、圖示工作列、輸入資料區、以及輸出資料區。（如圖六） 圖六：首頁 File工作列包括三個指令：Open、Save、Clear。所負責執行工作為：Open-開啟檔案、Save-儲存檔案、Clear-清除左右工作區。（如圖七） 圖七：File工作列 Molecular工作列包括十二個指令：protpars、dnapars、dnapenny、dnacomp、dnaml、dnamlk、proml、promlk、dnainvar、dnadist、protdist、res