DNA序列3D图形表示及进化树算法研究

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随着人类基因组计划的开展，以及各种生物基因序列的研究，产生了越来越多的分子序列数据。对这些序列数据进行科学的分析、处理推动了生物信息学的发展。随着基因序列的增长，基因序列的图形表达方法已成为研究基因序列的重要手段，如何给出有效的基因序列图形表达方式并在此基础上对基因的分类以及基因进化关系进行分析是生物信息学中一个热门课题。本文将在DNA序列图形表示方法、生物序列的相似性分析及进化树构建算法方面进行研究。本文首先对几种典型的DNA序列的三维图形表示方法进行讨论，在此基础上提出一种新的DNA序列的3D曲线表示法——N曲线，可以将DNA序列的字符编码转换成空间曲线。对于任意的DNA序列有唯一的N曲线与之对应，并证明了N曲线中不存在环和退化现象以及N曲线符合DNA序列的对称性，同时给出了N曲线所包含的生物特征。在基于图形的序列相似性分析中，常用矩阵的不变量λ度量序列的特征，而λ的计算随着矩阵维数（序列长度）的增加而变得十分复杂，文中提出了一个新的序列特征参数Z_inv，通过11种常见物种的第一外显子的β基因序列的实验表明，Z_inv计算简单且非常接近于特征值λ，它与λ之间的误差最小为0.0008。本文最后研究了经典进化树构建算法及PHYLIP进化树软件。基于N曲线，提出一种基于可凝聚层次聚类的进化树构建算法，并应用于禽流感病毒基因序列的进化树构建，实验结果表明该算法的有效性。

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作者
张惜珍;
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作者单位

湖南大学;

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授予单位湖南大学;
学科计算机系统结构
授予学位硕士
导师姓名骆嘉伟;
年度 2007
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TP391.41;Q523.8;
关键词
生物数据挖掘; DNA序列; 3D图形表达; 矩阵不变量; 进化树构建;

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专利

1. 一种新的DNA序列的3D图形表示 [J] . 周金玉 ,肖前军 ,邓总纲 . 科技信息 . 2009,第025期
2. DNA序列的3D图形表示 [J] . 迟锐 ,高随祥 . 中国科学院研究生院学报 . 2007,第003期
3. 基于数据场与3-D图形表示的DNA序列分析 [J] . 郑卓 ,赵佳玲 ,李春 . 科技资讯 . 2020,第021期
4. 一种有效的基于4D图形表示法的DNA序列相似性比较方法 [J] . 阮静 ,黄大荣 . 湖北民族学院学报（自然科学版） . 2012,第002期
5. 基于新三维图形表示及相似度量的DNA序列比较分析 [J] . 田智鲲 ,肖前军 ,周立前 . 湘潭大学自然科学学报 . 2010,第003期
6. 生物DNA序列比对算法研究 [C] . 许龙飞 ,段敏 ,陈孝卫 . 第二十一届中国数据库学术会议 . 2004
7. 基于图形表示的DNA相似性分析及进化树构建算法研究 [A] . 郭珈辰 . 2010

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