"gitana":一键生成符合命名规范的出版级系统发育树可视化工具

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:BMC Bioinformatics 2.9

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  本研究针对系统发育树可视化工具在命名规范自动化和多树拓扑比较方面的不足,开发了基于R语言的"gitana"工具。该工具能自动校正物种命名格式(如斜体、模式菌株标记T ),支持多算法树拓扑比较标记保守节点,并通过命令行实现树结构调整和可视化定制,为分类学和进化研究提供高效可靠的绘图解决方案。

  

在生命科学领域,系统发育树是揭示物种进化关系的核心工具,但其可视化结果常因命名规范不符而影响发表质量。当前工具普遍缺乏自动校正功能——如国际命名规则要求的斜体显示物种名、模式菌株标记T
(如Salinivibrio kushneri CECT 9177T
),以及多算法树拓扑比较功能。这些缺陷迫使研究者耗费大量时间手动调整,严重制约研究效率。

针对这一痛点,西班牙塞维利亚大学和莱昂大学的研究团队开发了开源工具"gitana"(phyloGenetic Imaging Tool for Adjusting Nodes and other Arrangements)。该研究通过整合R语言生态中的ape、ggtree等核心包,构建了能自动执行命名规范校正、多树节点比对和可视化定制的流水线。相关成果发表于《BMC Bioinformatics》,为系统发育学研究提供了标准化绘图新方案。

关键技术方法包括:1)基于R脚本开发跨平台命令行工具,支持Linux/Windows/Mac系统;2)利用phylo类对象处理树结构修改(如重 rooting、节点旋转);3)通过文本文件输入实现自动命名规范转换;4)集成ggtree进行可视化定制(分支着色、节点折叠等);5)开发多树拓扑比对算法标记保守节点。研究测试了来自GTDB-Tk等流程的微生物组学数据。

【结果】
背景实现
工具整合了国际原核生物命名法规(ICNP)等标准,解决了文献中普遍存在的命名错误问题。通过文本文件输入菌株信息(如模式菌株标记、序列号),自动生成符合规范的标签格式(如Fusarium venenatum ICMP 20649T
(AB205856))。

功能特性
支持6项核心操作:1)自动标注保守节点(多树输入时);2)过滤低支持率bootstrap值(可设阈值);3)树结构调整(重 rooting/非 root化);4)分支/标签着色;5)节点折叠注释;6)输出尺寸自适应调节。测试显示较手动编辑效率提升80%。

应用验证
已在多个分类学研究中验证实用性,如正确显示Haloarcula saliterraeT
等新物种命名。图2展示典型输出:A图显示标准命名与保守节点标记(●),B图演示高级定制(分支高亮、类群折叠)。


【结论与意义】
该研究解决了系统发育树可视化的三大痛点:1)通过自动化命名校正提升出版合规性;2)首创多树拓扑比较的直观标记;3)降低非编程人员的操作门槛。工具已成功应用于原核生物(如Natronomonas aquatica sp.nov.)和真菌分类研究,其开源特性(Apache 2.0许可)保障了方法的可重复性和扩展性。未来可通过集成更多树推断算法(如IQ-TREE 2)进一步拓展应用场景。

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