生物数据分析插件GenAlex

GenAlex是一款基于EXCEL的生物数据分析加载宏，这款插件可以让你直接在excel上进行生物数据分析。插件包括几个Tutorial，有数据和实例，可对共线性数据、单倍体数据和二元数据分析，包含20多种不同的图表总结数据，可方便的在相关软件中转化格式。

功能介绍：

1、GenAlEx软件在教学方面的功能

GenAlEx软件的界面友好直观，它可以使学生在一种非常熟悉的软件环境中(MSExcel)分析真实的遗传数据。教学可采用包括讲座和个别指导相结合的方式，在这之中更多的是强调理论知识，同时也有大量的手动计算。一旦学生们掌握了理论和手

动计算，就可以向他们介绍在GenAlEx中分析现实的居群遗传数据。虽然GenAlEx软件是一种有力的教学辅助手段，但是它不能代替教师的作用。

尽管自从第一代GenAlEx被开发以来，出现了大批界面友好的用于居群遗传分析的软件包，但是GenAlEx软件在教学方面仍旧表现出它独特的优势——它在广泛应用的两个系统环境中都可以提供大量的居群遗传分析选项。只要学生们理解了GenAlEx特有的参数和要求的数据格式，那么分析选项看起来就像是在Excel中的另一组选项而已。另外，除了为研究人员提供的输出选项外，所有的GenAlEx分析产生的输出结果都是Excel工作簿格式，因此学生们可以很容易地对结果进行修改校对和添加注释。他们也可以复制、粘贴或者输出图像和表格到他们的研究报告或者实验数据中。

在所提供的诸多输出图像中，有一些已经被专门设计为教学环境服务。例如，基于遗传距离的AMOVA分析和Mantel检验过程就涉及到前突变的重新取样。在这些分析之中，除了绘制出专门分析的结果图，GenAlEx还能输出直方图，比较获得的统计数值。这对于理解统计检验的过程和解释具有重要意义。

GenAlEx软件同时还提供了一些一开始就为教学目的而设计的统计选项。这些包括F统计、哈迪-温伯格平衡(HWE)的χ2检验以及基于频率的分布检验。除此之外，GenAlEx软件进行统计分析时，在必要的地方运用了一些在居群遗传学教科书上被广泛应用的公式和算法。另外，在一些分析中，GenAlEx软件提供局部计算。这些计算通常都在幕后进行，从而学生们可以跟踪整个计算过程。例如，在HWE选项之下有一个step-by-step选项，选中它之后，随着实际的和预期的基因型总结图一起会把检验HWE预期的所有步骤一一列出。

因为GenAlEx6涉及从教学平台到合作教学/研究平台，所以选择菜单的排列也相应增加了。因此设计者增加了为教师定制的GenAlEx菜单项和对话框，从而保证教师在教学环境下可以隐藏一些高级功能来避免对他教学造成干扰。

2、GenAlEx软件在科研方面的功能

虽然GenAlEx6并未取代其他一些居群遗传学分析软件包，但是它确实提供了我们认为会被科研工作者欢迎的一些选项。这些选择包括一系列专门设计用来帮助用户从自动生成的序列和基因型软件中输入、编辑并校对原始数据的新工具。有了这些程序用户可以从自动生成序列的软件中(如GENEMAPPER)快速输入基因型数据。输入DNA序列信息和查找单倍型的功能在GenAlEx中也可获得。在输入数据以后，选项就会提供在运行过程中合并数据，检验是否完全匹配。因此，选项允许位点以任意顺序出现。另外，此软件可以立即获取存在缺失位点数据的样本列表，最终还能按照单个居群的数据形式给出数据集。只要完成了最终数据组的编辑收集，就可以运行GenAlEx软件中的所有的统计分析功能了。为了扩大可被用于其他居群遗传分析软件的数据格式，GenAlEx软件包还提供了输出选项菜单。通过编辑该选项，可以将GENA2LEX格式的数据转换为其他多种适于居群遗传学分析软件的数据格式，如ARLEQUIN、KINGROUP、GENEPOP、GENECLASSMSA、MSVAR、SPAGEDI以及STRUCTURE。用户还可以通过NEXUS、PHYLIP和MEGA的输出选项菜单将数据输出为一系列系统发育分析的格式。这些新的工具可以使研究人员方便地在GenAlEx与其他分析软件中输入、校对、分析并输出居群的遗传数据组。

在GenAlEx6中还为高级用户提供了一些新的统计分析算法。除了已经存在的一系列多元空间分析选项外，其中还包括二维局部空间(2DLSA)自相关分析程序。此外，还有用于估测比较个体之间以及居群之间两两相互关系的选项。多位点共显性数据组的分析工具也被添加到GenAlEx6中。在一个数据组中定位配对的多位点基因型，计算基因型概率、同一性概率以及排除概率等功能都可以在该软件包内实现。这些多位点分析工具在被应用到遗传标签的标志重捕研究中时，被认为有广阔的应用空间。TWOGENER选项专门用于在植物学研究中分析花粉流，还可对植物克隆进行检测并构图。

实际上，所有的GenAlEx选项都可以处理缺失数据。这些缺失数据在基于距离的比对分析，如AMOVA、Mantel和空间自相关分析中是不可忽略的问题。因此，GenAlEx软件包提供了一个独立的选项用于入和缺失的逐个个体比对距离。

尽管在GenAlEx软件包中有一小部分的统计分析选项最初是出于教学目编写的，但是它们对研究人员也有一定的参考价值。例如，利用HWE选项做出的图形可以帮助研究者快速估计所有符合HWE的类型。Paetkau等认为居群两两分配可能值的双标图为居群分配的统计学提供了可靠的图表信息。这些图表都是由GenAlEx软件自动生成，在将数据输出到专门的居群分配软件中之前，其中的一些关键数据允许人工输入。

使用方法：

1.软件下载和安装。在官网上下载最新版本，最新版Genalex6.5适用更大数据量的表格数据。（http://biology-assets.anu.edu.au/GenAlEx/Download.html）解压后无需安装，先打开Excel表格，文件菜单下选择打开，找到Genalex6.2的xla文件，点击打开。

会弹出对话框

选择启用宏，弹出欢迎界面。

加载成功以后显示如下图。

2.数据格式整理。

数据格式如下图所示，需要说明的是Genalex6.2可识别多种数据格式，如每个标记只有1列的单倍体形式的数据，二进制的数据和多种等位基因基因的数据，以及每个标记有2列的二倍体形式的数据。建议尽可能整理成二倍体格式的数据，因为进行居群分析的时候，有些计算单倍体格式的数据无法进行。缺失数据用“-1”表示，基因型可以用“0”“1”二进制的格式，也可以用“1”“2”“3”“4”这样的数据表示，但是有1234的时候不可以有0，否则软件会报错。亚群的材料数不能为1，否则软件会报错。如果格式严格按照下图进行设置，软件仍然报错，请检查标记基因型区内是否有空单元格、空格的单元格，缺失数据表示是否正确，标记数目和标记名称数目，材料数目和材料编号数目，亚群数目和亚群编号数目，亚群材料数相加是否与材料数目总和一致。

3.Frequency计算。在GenAlEx下拉菜单选择Frequency，弹出如下界面。

格式正确的话，会自动识别位点数目、材料数目、亚群数目以及各亚群材料数目。Data Format根据实际情况进行选择。选择之后点击OK，进入下个界面。

根据分析目的选择需要分析的选项。这一步主要分析每个位点在各亚群的等位基因频率，每个亚群的特有的等位基因（Private Alleles）和亚群间Nei遗传距离分析等。点击OK，运行出结果，如下图所示依次为allele frequency by population (AFP), summary of private alleles by population (PAS) 和 Loci with private Alleles (PAL)。亚群间的Nei遗传距离必须利用二倍体格式数据计算。

AFP

PAS

PAL

4.哈温平衡分析。数据必须使用共显性的二倍体格式数据。

点击OK之后会运行出结果。如下图所示，有两个结果文件分别命名为HW和HWS，HW为哈温平衡检测的详细结果，HWS是哈温平衡检测的概况。

HW

HWS

5.分子遗传变异方差分析(AMOVA)。进行AMOVA分析需要二倍体格式数据输入，可以从原始数据raw data开始计算，也可以先计算遗传距离（Genetic Distance, GD）分析。如图所示，在GenAlex菜单选择Distance—>Genetic。

计算完Genetic Distance之后，会生成遗传距离矩阵，保存在GD工作簿里。从GD工作簿或者原始数据开始进行AMOVA分析。

根据数据类型选择好之后，点击OK，弹出界面如下图所示。PhiPT就是群体分化系数，有的文章中使用Fst来表示，即群体间分化系数。

点击OK之后，会出现两个工作簿，一个命名为PhiPT，保存了AMOVA分析的结果表格，群体分化系数PhiPT及其显著性P值和基因流Nm，一个命名为PhiPTP，保存亚群两两间的群体分化系数。