ASTRAL v5.7.1--生信工具110

简介

ASTRAL 输入若干无根基因树，估计一棵无根物种树。 在多物种溯祖模型下具备统计一致性，专门用于处理 ** 不完全谱系排序（ILS）** 问题。

算法核心：寻找物种树，使其与输入基因树集合拥有最多的共享诱导四分树（quartet trees）；物种树二分分支的候选集合由 ASTRAL 自动生成（也可手动扩展候选集合，参考官方教程）。 本文档对应 ASTRAL‑III。

https://github.com/smirarab/ASTRAL        #官网

安装

ASTRAL无需编译安装，Java 程序，跨平台（Linux / Mac / Windows）；要求 Java ≥1.6。开发主要在 Linux、Mac 测试，Windows 也可正常使用。

两种获取方式：

1. 下载 zip 压缩包，解压到本地任意文件夹

2. git clone github 仓库

   git clone https://github.com/smirarab/ASTRAL.git

• 直接解压仓库内自带 zip 包；
• 或者执行 make.sh 构建项目。

运行注意：如果你把 astral.5.7.8.jar 移动到别的路径，必须同步移动 lib 目录，否则运行报错。

安装测试

进入解压后的 ASTRAL 目录，执行测试命令：

java -jar astral.5.7.8.jar -i test_data/song_primates.424.gene.tre

运行很快结束；test_data/ 目录下附带更多测试输入文件。

支持任意目录调用，写完整 jar 路径即可：

java -jar /path/to/astral/astral.5.7.8.jar

执行运行

无 GUI，全部命令行运行。

查看全部参数

java -jar astral.5.7.8.jar

基础运行（输入基因树文件 in.tree）

结果直接打印到标准输出

java -jar astral.5.7.8.jar -i in.tree

输出保存到文件（强烈推荐 -o）

java -jar astral.5.7.8.jar -i in.tree -o out.tre

同时保存运行日志（推荐）

java -jar astral.5.7.8.jar -i in.tree -o out.tre 2>out.log

Input 输入

1. 输入：多棵基因树，Newick 格式
2. 允许：分类群缺失、多歧分支（未解析分支）、一个物种多个个体
3. ⚠️分类群名字限制：
   • 名字不能带引号
   • 禁止特殊字符如 ?；下划线 _ 可用。

同一物种多个个体：‑a 映射文件

当一个物种有多个个体测序，使用 -a 指定映射文件，强制同一个物种的个体在物种树上聚在一起。

映射文件每行代表一个物种，二选一格式：

species_name [number of individuals] individual_1 individual_2 ...
species_name:individual_1,individual_2,...

注意：物种名称不能和个体名字重名。

Output 输出

输出为 Newick 格式物种树，包含：

1. 物种树拓扑结构
2. 分支长度：溯祖单位；仅内部分支；该物种存在多个个体时末端分支也会有长度
3. 节点支持度：local posterior probabilities（局部后验概率）

还可输出四分树支持度等分支注释，详见官方教程。

可视化常见问题

ASTRAL 输出树末端分支长度为空。

• FigTree：重复打开几次通常可以正常加载；
• R ape：读取时选择忽略分支长度；
• 其他工具报错：可使用脚本给末端补虚拟分支长度。

内存调优（大数据集）

当分类群数目很多（>1000），需要给 Java 分配更大内存，内存不能超过机器物理空闲内存。

示例，分配 8G 内存给 ASTRAL：

java -Xmx8000M -jar astral.5.7.8.jar -i in.tree

引用

• Since version 5.1.1, the code corresponds to ASTRAL-III, described in:

  • Zhang, Chao, Maryam Rabiee, Erfan Sayyari, and Siavash Mirarab. 2018. "ASTRAL-III: Polynomial Time Species Tree Reconstruction from Partially Resolved Gene Trees." BMC Bioinformatics 19 (S6): 153. doi:10.1186/s12859-018-2129-y.

• For multi-individual datasets, the relevant paper to cite is:

  • Rabiee, Maryam, Erfan Sayyari, and Siavash Mirarab. 2019. "Multi-Allele Species Reconstruction Using ASTRAL." Molecular Phylogenetics and Evolution 130 (January). 286--96. doi:10.1016/j.ympev.2018.10.033.

• Since version 4.10.0, ASTRAL can also compute branch length (in coalescent units) and a measure of support called local posterior probability, described here:

  • Sayyari, Erfan, and Siavash Mirarab. 2016. "Fast Coalescent-Based Computation of Local Branch Support from Quartet Frequencies." Molecular Biology and Evolution 33 (7): 1654--68. doi:10.1093/molbev/msw079

• ASTRAL can also perform a polytomy test (-t 10 option):

  • Sayyari, Erfan, and Siavash Mirarab. 2018. "Testing for Polytomies in Phylogenetic Species Trees Using Quartet Frequencies." Genes 9 (3): 132. doi:10.3390/genes9030132.