NCBI序列比对查找物种

NCBI BLAST+ 的应用与操作
NCBI（美国国立生物技术信息中心）开发的 BLAST 工具是生物信息学领域中一种重要的序列比对工具，能够帮助研究者快速找到目标基因或蛋白质序列与其他已知序列之间的相似性[^1]。通过这种比对过程，可以推断未知序列的功能以及其可能所属的物种。
当拥有一组测序得到的序列数据时，可以通过使用 NCBI 提供的在线 BLAST 功能来识别这些序列所归属的具体物种。由于 NCBI 数据库覆盖范围广泛且更新及时，因此能迅速返回匹配的结果[^2]。如果事先了解待查询序列的大致来源物种，则可以在 BLAST 参数设置中的 Organism 选项框指定该物种名称，从而进一步缩小搜索空间并提高效率[^3]。
具体来说，在执行基于 BLAST 的序列比对过程中，主要遵循以下几个方面：
输入准备
用户需准备好要分析的目标核酸或氨基酸序列文件。通常情况下，这类文件采用 FASTA 格式存储，便于导入到各种生信软件里处理。
执行流程概述
利用命令行版 NCBI BLAST+ 或访问 web 版本完成如下步骤：

选择模式: 对应不同类型的分子结构有专门设计好的算法模型可供挑选比如 blastn (针对核苷酸), blastp(面向蛋白).
设定参数: 如 E-value 阈值调整、字长大小定义等影响最终输出质量的关键数值.
提交作业: 将准备完毕的数据上传至服务器端等待计算结束.

以下是 Python 脚本调用本地安装 BLAST 命令的一个简单例子:
from Bio.Blast import NCBIXML
import subprocess

def run_blast(query_file, db_name="nt", evalue=0.01):
output_xml = 'output.xml'

command = f'blastn -query {query_file} -db {db_name} -evalue {evalue} -outfmt 5 -out {output_xml}'
process = subprocess.Popen(command.split(), stdout=subprocess.PIPE)
out, err = process.communicate()

result_handle = open(output_xml)

blast_records = NCBIXML.parse(result_handle)
for record in blast_records:
for alignment in record.alignments:
for hsp in alignment.hsps:
print(f"Sequence: {alignment.title}")
print(f"Length: {alignment.length}")
print(f"E value: {hsp.expect}")

run_blast('example.fasta')
登录后复制
此脚本展示了如何运行 blastn 并解析 XML 输出结果的一部分内容。

结论
综上所述，BLAST 是一款非常实用的基础局部排列搜寻工具，它不仅限于发现两段或多段 DNA/RNA/Protein 序列间的同源关系，还能辅助判断新获得样本最接近哪些已记录分类群成员[^4]。对于希望借助计算机手段加速科学研究进程的研究人员而言，掌握好这一利器至关重要。