同源基因与基因家族
同源基因鉴定、基因家族分析与共线性分析是植物比较基因组学的常用流程。平台把它们封装成工具目录里的一键流程工具:一次填好物种序列与注释,平台自动串起多步任务链,中间文件自动衔接(见 手动模式)。
同源基因鉴定:3 种方式
| 方式 | 工具 | 原理 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 一键流程 | homolog_one_step | 自动串起序列搜索 + RBH/cRBH + OrthoFinder 直系同源组 + MCScanX 共线性 | 想一次拿到全套同源关系与共线性证据 |
| RBH 双命中 | homolog_rbh | 两个物种互为最佳命中(BLAST/DIAMOND),cRBH 增加次优约束 | 双物种、快速直接地拿直系同源对 |
| orthogroup 直系同源组 | homolog_orthogroup | OrthoFinder 多物种聚类推断直系/旁系同源组 | 3 个及以上物种的系统比较 |
输入与产出
| 方式 | 输入 | 产出 |
|---|---|---|
| RBH | 两个物种的蛋白 FASTA;e-value / 覆盖度阈值;可选 cRBH alpha | orthologs.tsv(同源对)、rbh_detail.tsv(双向命中明细)、rbh_scatter.png(e-value 散点图)、summary.json |
| orthogroup | ≥2 个物种的蛋白 FASTA(文件名作为物种名);可选物种树 Newick(-s) | orthogroups.tsv(长表)、orthogroups_wide.tsv(物种 × 组矩阵)、单拷贝基因集、OrthoFinder 结果目录 |
| 一键流程 | 各物种蛋白/CDS FASTA + 基因组 FASTA + GFF 注释(共线性步骤需要) | 上述 RBH + orthogroup 产出 + 物种间共线性区块 |
[截图整理中:homolog_one_step 的表单与结果文件清单]
基因家族分析:多阶段任务链
基因家族分析(如 WRKY、NBS-LRR 等家族的 members 鉴定与下游进化分析)以任务链形式执行,一次提交自动跑完各阶段:
输入准备 → 家族定义解析 → 候选搜索(HMM / 相似度搜索)
→ 结构域验证 → 异构体解析 → 成员确定
→ 蛋白性质分析 → 序列比对 → Motif 分析 → 进化树 → 汇总报告
- 输入:目标物种的蛋白 FASTA(必需);家族定义(HMM profile、结构域组成或已知成员列表,视家族类型而定);
- 结构域验证 stage:候选并集对全库 Pfam 运行 hmmscan —cut_ga;异形体代表按确定性规则链选择,E 值不做二次阈值;
- 产出:家族成员列表(含结构域验证结果)、蛋白性质表(分子量 / 等电点等)、多序列比对、Motif 图式、进化树图与汇总报告,按阶段子目录归档;
- 单阶段重跑:每个阶段也是独立的 stage 工具,指定已完成的阶段目录即可单独重跑某一步(如只重新画进化树),不必整条链重跑。
[截图整理中:基因家族任务链的阶段进度与 Motif / 进化树结果]
共线性分析(MCScanX)
共线性分析用于鉴定物种间(或物种内)的复制区块与基因组结构变异:
- 输入:两个(或多个)物种的 CDS/蛋白序列 + GFF 注释(一键流程会自动准备 MCScanX 所需的 .blast 与 .gff 输入);
- 执行:全蛋白对全蛋白比对 → 按染色体位置配对 anchor → MCScanX 识别共线性区块;
- 产出:共线性区块文件(.collinearity,含配对基因与区块分类:直系 / 旁系)、anchor 配对表;可用于 Ka/Ks 计算(复制时间估计)与基因组进化叙述。
在 深度用例 的同源基因案例中,共线性常与 RBH / orthogroup 结果互相印证。共线性流程的 DupGen 默认参考为 B73v4-NCBI RefSeq 成对资源。
[截图整理中:物种间共线性圈图或点图]