使用ComplexHeatmap包繪制個(gè)性化熱圖作者：劉夢(mèng)瑤 諾禾致源 微生物信息 審稿：劉永鑫 中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所 ComplexHeatmap包由顧祖光博士創(chuàng)建，是一個(gè)非常全面的繪制熱圖的R包，可以利用它來(lái)繪制許多文獻(xiàn)中的美圖，例如下圖展示的16S文獻(xiàn)分析中的熱圖。這里主要介紹一下如何用這個(gè)R包來(lái)繪制類(lèi)似的個(gè)性化熱圖。 檢測(cè)安裝加載包# 檢測(cè)安裝CRAN包package_list = c('circlize','grid','BiocManager')for(p in package_list){if (!requireNamespace(p, quietly = TRUE)) install.packages(p)}# 檢測(cè)安裝bioconductor包package_list = c('ComplexHeatmap')for(p in package_list){if (!requireNamespace(p, quietly = TRUE)) BiocManager::install(p)}# 加載依賴(lài)包library(circlize)library(grid)library(ComplexHeatmap)創(chuàng)建測(cè)試數(shù)據(jù)集可以按照的Bioconductor官網(wǎng)上ComplexHeatmap包的說(shuō)明來(lái)創(chuàng)建一個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)（http:///packages/release/bioc/vignettes/ComplexHeatmap/inst/doc/s2.single_heatmap.html ） # 設(shè)置隨機(jī)數(shù)種子，保證數(shù)據(jù)分析隨機(jī)過(guò)程可重復(fù)set.seed(123)# 生成模擬數(shù)據(jù)：12行成10列矩陣mat = cbind(rbind(matrix(rnorm(16, -1), 4), matrix(rnorm(32, 1), 8)), rbind(matrix(rnorm(24, 1), 4), matrix(rnorm(48, -1), 8)))# 隨機(jī)重排mat = mat[sample(nrow(mat), nrow(mat)), sample(ncol(mat), ncol(mat))]# 添加行、列名rownames(mat) = paste0('R', 1:12)colnames(mat) = paste0('C', 1:10)一行命令繪圖使用默認(rèn)參數(shù)，一行命令即可出圖 #默認(rèn)對(duì)行和列都進(jìn)行聚類(lèi)Heatmap(mat)調(diào)參美化下面我們通過(guò)參數(shù)設(shè)置來(lái)進(jìn)行個(gè)性化熱圖定制。 使用HeatmapAnnotation函數(shù)可以構(gòu)建注釋對(duì)象，我們可以進(jìn)行自定義，也可以直接使用它的內(nèi)置函數(shù)。 注釋按位置來(lái)分類(lèi)可分為行注釋和列注釋?zhuān)粤凶⑨尀槔?，其?nèi)置函數(shù)按照?qǐng)D形的類(lèi)型可以分為6種，anno_points()，anno_barplot()，anno_boxplot()，anno_histogram()，anno_density()，anno_text()。 行注釋的內(nèi)置函數(shù)和列注釋類(lèi)似，前面加上row即可，如row_anno_points()。 本文重點(diǎn)討論anno_points()的用法。 # 生成包含10個(gè)0.5數(shù)值的向量value = rep(0.5,10)# 設(shè)置值、形狀、大小、顏色等ha = HeatmapAnnotation('type' = anno_points(value, pch=c(19,19,15,15,24,24,23,23,3,3), size = unit(7, 'mm'),gp = gpar(col = c('#bf94e4','#bf94e4','#bf94e4','#bf94e4','#1dacd6','#1dacd6','#1dacd6','#1dacd6','red','red')),border=FALSE,ylim=c(0,1)),show_annotation_name = FALSE)“type”為這一行注釋的名稱(chēng)，show_annotation_name = FALSE，即不顯示名稱(chēng)。pch可指定繪制點(diǎn)時(shí)使用的符號(hào)，共25種，如上三角，下三角，圓形，方形等，具體可見(jiàn)《R In Action》。size可指定符號(hào)的大小，gp可指定符號(hào)的顏色。 # 批量按行中心標(biāo)準(zhǔn)化，減均值除方差，Z-scoremat_scaled = apply(mat, 1, scale)# 繼續(xù)原數(shù)據(jù)表列名rownames(mat_scaled) = colnames(mat)# 轉(zhuǎn)置才與原方向一致mat_scaled = t(mat_scaled)# 通過(guò)circlize包中的colorRamp2()函數(shù)，來(lái)自定義顏色col_fun = circlize::colorRamp2(c(-3, 0, 3), c('black', 'white', 'yellow'))# 新矩陣shape<-mat_scaled#><><-ncol(mat_scaled)for(i in="" 1:x="" ){="" ="" ="" ="" for="" (j="" in="" 1:y="" ){="" ="" ="" ="" if(shape[i,j]="">=1){ shape[i,j]<-'+';} else{="" ="" ="" =""><-''; ="" ="" ="">如需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，需使用apply函數(shù)來(lái)處理數(shù)據(jù)。我們可以通過(guò)circlize包中的colorRamp2()函數(shù)，來(lái)自定義顏色。對(duì)mat_scaled的數(shù)值進(jìn)行篩選，生成一個(gè)符號(hào)是加號(hào)或空值的新數(shù)據(jù)框。這一部分可以根據(jù)作圖要求來(lái)自定義。 P1=Heatmap(mat_scaled, name = 'hello',top_annotation = ha,col = col_fun,rect_gp = gpar(col = 'black',lty = 2, lwd = 1),cell_fun = function(j, i, x, y, width, height, fill) {grid.text(shape[i,j], x = x, y = y,gp = gpar(fontsize = 10,col='red'))},cluster_rows = FALSE,cluster_columns = FALSE, row_names_side = 'left',column_names_side='bottom',row_names_gp = gpar(col = c('#8B7500','#8B7500','#8B7500','#8B7500','#8B7500','#8B7500','#0000FF','#0000FF','#0000FF','#0000FF','#0000FF','#0000FF')))name可定義圖例的名稱(chēng)。top_annotation 可引用上面定義好的列注釋, 并將列注釋放在heatmap上方；bottom_annotation 則將列注釋放在heatmap下方。rect_gp定義小方格的邊框顏色，線(xiàn)條類(lèi)型及寬度。cell_fun可以對(duì)heatmap的每個(gè)小方格進(jìn)行自定義，這里用其來(lái)顯示”+”號(hào)，也可以顯示數(shù)字等。cluster_rows和cluster_columns可定義是否聚類(lèi)。row_names_side可定義行名的顯示位置，默認(rèn)值right。column_names_side可定義列名的顯示位置，默認(rèn)值bottom。row_names_gp可定義列名的顏色。 # 行名第一列texta = c('A','B','C','D','EEEEE','F','G','H','I','J','K','L')# 行注釋?zhuān)瑢挾葹樽畲笪谋緃a_texta =rowAnnotation(text = row_anno_text(texta), width = max_text_width(texta))# 行名第二列textb = c('M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X')ha_textb =rowAnnotation(text = row_anno_text(textb), width = max_text_width(textb))# 添加行名注釋ht_list = P1 + ha_texta + ha_textb# 添加圖例對(duì)應(yīng)文字、形狀和顏色lgd = legendGrob(c('A','B','C','D','E'), pch = c(19,15,24,23,3),gp= gpar(col =c('#bf94e4','#bf94e4','#1dacd6','#1dacd6','red')))# 繪圖，添加熱圖圖例左，注釋圖例draw(ht_list,heatmap_legend_side = 'left',annotation_legend_list = list(lgd))rowAnnotation中max_text_width可計(jì)算得到列名中最長(zhǎng)的文本寬度，legendGrob可自定義圖例的名稱(chēng)，形狀，顏色。 |
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