基于有根系统发生树的系统发生网络构建算法研究

发布时间：2020-06-15 02:12

【摘要】：系统树及系统发生网络均用来描述生物间的进化历程。在二者中,系统发生网络是系统树的一般表达形式。系统发生网络的构建对于研究物种的进化历程、改造物种等均具有指导性的意义,所以系统发生网络的构建方法是目前生物信息学中的重要研究课题之一。本文深入研究了系统发生网络与系统发生树间的关系及基于有根系统发生树的系统发生网络构建算法,主要内容如下:(1)提出了一种计算系统发生网络表示的系统树的算法—toTree算法。toTree算法采用图深度优先遍历(DFS)的思想来计算系统发生网络所表示的系统树,通过减少部分重复操作来达到降低算法时间复杂度的目的。(2)提出了一种判断系统发生网络是否表示系统发生树的算法—toTreeC算法。toTreeC算法首先对三种系统发生网络不表示系统发生树的情况进行检测,若不存在这些情况,则结合toTree算法与等价算法,判断系统发生网络是否表示系统发生树。在本文中,toTreeC算法用于系统发生网络构建算法的精度评价。(3)提出了一种基于有根系统发生树的系统发生网络构建算法—CSFD算法。本文对目前比较高效的系统发生网络构建算法—CASS算法进行改进,在其基础上结合种子增长算法、物种频率及toTreeC算法提出了CSFD算法。实验证明,CSFD算法在抵抗数据输入顺序、运行时间及多余簇数量方面优于CASS算法。
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP301.6;Q811.4
【图文】：

网络 在系统发生网络中，不仅包含表示各种物种形态的节点，还包括网状节点，即入度至少为 2 的节点，以此来表示生物进化过程中发生的网状事件 系统发生网络本质上是系统发生树的泛化，也可以将其理解为是生物进化中冲突的系统发生信息的可视化 图 2.4 是论文[25]中推测出的十字花科各物种的杂交网络图，研究者们根据物种的进化过程为其建立了网络，图中的浅色边为推测可能存在的杂交网状事件 在生物进化过程中，主要分为垂直进化和水平进化两种进化方向 垂直进化是指父代将遗传信息传递给子代；水平进化则主要包括重组 杂交 转移等 系统发生树只能描述垂直进化的过程，而系统发生网络则可以很全面完善地展示生物复杂的进化历程[26] 但是系统发生网络的构建很困难，所以对系统发生网络的分析与构建的研究一直以来?

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本文编号：2713731