任何人!十分钟掌握Circos图绘制

写在写在前面的前面

我不喜欢调用外部程序,如果是简单的事情。我觉得应该用最简单的方式来实现。如果你只是想画一个简单的Circos图,perl?不用的。R?不用的。网页?不用的。复杂的配置文件?一样不用的。
你只需要一个体积为 4,000KB+ 的 TBtools。

《任何人!十分钟掌握Circos图绘制》

写在前面

当矩形无法满足你的时候,那么就掰弯他。
为了在一个中午的时间内写一个所有人都可以秒速掌握的Circos图绘制工具,事实上,我早已做好准备。详细可见公众号的历史消息。
前期的准备,大体包括:

  1. JIGplot中SubPanel的掰弯
  2. 文本在笛卡尔坐标系中的重叠以及在极坐标系中的重叠处理(用了很长时间,想明白一个简答的处理方式)
  3. 一个绘制Circos的需求

三者兼备,于是在前两天学院每周一停电的中午,我就写出了这个工具。工具是写完了,然而能让这个工具实现价值的数据,目前还在难产。我更新到社区,嗯。。。大体收获了几个图,但目前似乎并没有让我惊艳的。
索性,就写上一贴。我想试试看,

是否有可能让Circos图,正如基因家族分析一样,变得任何人都轻易掌握和完成?

进入主题

TBtools的所有工具,面向的都是绝对的生物学背景,所以每一个输入格式的考量,都会尽可能地考虑到容易获得或者容易整理。接下来逐点说明输入文件格式,同时,给出一个所有人必然能直接重复出来的结果

TBtools的Circos工具主界面如下

《任何人!十分钟掌握Circos图绘制》

接下来逐点说明输入
1.必须骨架文件,比如染色体长度文件,格式为,注意文本文件,制表符分隔

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  1. 可选文件,比如基因展示在染色体的圈图上,格式为,最后一列的颜色R,G,B值是可选的
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    3.可选文件,比如展示一些区域之间的关联关系,如共线性基因或者大片段区域,如,颜色是可选的,开始是#号的行,会被忽略
    《任何人!十分钟掌握Circos图绘制》
    点击Add就可以增加Track,Track你是可以随意增加,任何数目,直到你开心。点击一次,出现一个Track的配置信息,

4.一个Track要对应一个文件(一个文件可以用多次,在不同的Track)
Track的类型有四种

  • Line 线图
  • Bar 柱形图
  • Heatmap 热图
  • Tile 画矩形(在极坐标系下就变成Ring),主要是做注释

前三种Track的输入数据很简单,区域带上一个值

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Tile的输入数据有所不同,最后一列不是值,而是一个RGB字符串,如

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  1. 多选框,设置Track的类型

  2. 主要是针对Tile以外的Track,设置无重叠滑窗之后汇总信息的模式,比如Sum,就是将一个区域的所有值加和,Mean就是取平均

  3. 设置滑窗的宽度,一般是10 000

其他四个摁钮,点击就是设置一些颜色
注意One Color Two Color Three Color 中
而One Color 对于除Tile外的所有Track的颜色生效
另外两个Color 只对热图生效,用于生成热阶

写的太多,不如一个示例操作

示例

下面的示例只以拟南芥的基因组展开,而我并没有说,只能是一个基因组,或者只能是基因组信息。工具如何使用,是看个人,不是看开发者。

1.打开TBtools

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2. 准备一个染色体长度文件

这是一个骨架,事实上,你可以自己编一个。这里我们假设,手上只有拟南芥的基因组序列,使用TBtools的Fasta Stater

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拖进来基因组序列,设置输出文件,点击开始

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用Excel打开,整理得到对应的每条染色体的长度信息

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3. 准备一些track文件

假设我们手上也有拟南芥的基因注释结果(.gff3)文件,那么我们可以看下拟南芥的基因密度
用TBtools的表格操作工具(或者Excel也可以)

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使用Excel打开输出文件,只保留着四列

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增加一列,全部标记为 1

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有了以上两个信息,其实我们就可以做很多东西了,比如
展示基因密度,首先是打开TBtools的Super Circos

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设置输入文件

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然后点击“Show My Circos Plot”,得到一个结果

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这个没啥用,因为根本没显示任何东西,我们刚才是对每一个基因写了1,所以最终binning的结果,是Mean,并没有意义

修改一下

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于是基因密度的线图就出来了

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线图不够炫酷,我们画个柱形图

这个BInSize也放大一些

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恩,柱形图也不好看,要不就画热图

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看起来就像模像样的,当然颜色可以随便调

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事实上,很多Track是可以组合的,比如

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也可以是堆叠在一起

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正负链放在一起还是比较丑的,事实上,你可以按照正负链分开,然后画成两个Track,这里就不展示了。

4. 展示一些有关联的区域

比如共线性的一些基因,你通过各种方式得到基因对

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那么可以在TBtools的帮助下,获得LinkedRegion信息,

首先是获取所有基因的位置信息

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设置输入的gff3文件,并设置两个输出文件

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随后只保留部分的列,

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整理成Chr GeneID StartPos EndPos 格式

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另存为文本制表符分隔

打开TBtools一个不错的工具,将基因对信息,直接转换为LinkedRegion信息

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终于,我们得到这个文件

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于是可以导入TBtools作为linkedInfo

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于是Linked信息就展示出来了,虽然似乎没什么用

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一般你准备这些数据的过程中,有些linkedRegion是需要高亮的,比如一些基因对,那么可以在对应的lInkedInfo后面加颜色信息

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保存文本文件,重新点击Show My Circos Plot就可以了

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配色是一个重要的问题….

这里只展示功能就不调了,有时候,你想要展示的是一个大的region

《任何人!十分钟掌握Circos图绘制》

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5.展示一些文本标签上去

比如拟南芥的ARF基因家族….

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然后我们保存一个文本文件,丢给TBtools就可以了

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恩,都是黑色的,不太好看,所以我们在后面加一些颜色

比如我们顺便改一下ID的标签

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于是颜色也修改了,。。配色看个人,不纠结

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你以为这样就完了,肯定不是!

看到

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点击这个弹出一些控制参数

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这么多参数,你自己体会,这里就大概操作一下,搞的这张图好像还可以看一样,比如文本要移动出去

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5.展示一些区域的注释

你真的以为这样就结束了吗?当然不是!
你还可以配置一个文件,对region进行注释,假设有QTL的区间对吗?我来伪装一个给你

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也就是最后一列不再是数值,直接是颜色,然后…导入啊

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然后你用面板的参数调整,按照参数,你应该会得到这么一张图

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6.似乎完了

你不会真的以为这样就结束了?!当然不是啊。
还有JIGplot啊,不要忘了,这个图是交互的啊
我鼠标拖以下,标签就出来了

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我右键一下,还可以改颜色啊

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7.当然还有,但是我不想写了….

事实上,基因密度什么的,你可以换成表达量?,GC含量等等,这些需要自己折腾了。

可能有人最关心的问题是,图片导出

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写在最后

很多时候,看起来简单的,或许很复杂;反之亦然。
Circos是一个Perl软件,可以画出极其复杂而炫酷的图片。这个我可能暂时不会去追求(如果真的去追求那个,那么我肯定是要发CNS了吧…)
很多时候,很多生信分析,或者说图形绘制,大多数人的需求是比较简单的。正如perl的哲学一样,可以很快速而方便地完成简单的事情,而复杂的事情,努力一下,也不是不可以。
做生物学问题的朋友,其实并不可能有足够的时间掌握各种工具,尤其是跟命令行操作相关的。即使使用Perl Circos绘制了一个图,那下次呢?复杂的配置文件逻辑,不得不说太过麻烦。
Anyway,以上都是胡扯。
我只是想说,
画一个图,可能比较简单,写一个工具会比较麻烦,打一个GUI很 痛苦,而做一个所有人都能上手用的工具,。。。。

正如Horticulture Research主编程老师所说,既然你做了,那么就发表出来
Done!

祝你们科研顺利,这个工具的使用,暂时不会回复任何使用问题,因为我已经写得很稳健了,按照这篇推文操作,不会有问题!
如果有问题,确实需要得到回复。欢迎大额支持我们课题组成员的户外扩展活动
详细请访问课题组网站 http://xialab.scau.edu.cn/

《任何人!十分钟掌握Circos图绘制》

    原文作者:生信札记
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/13c25157219b
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