技术贴 | R语言：绘制基因组基因箭头图

本文由微科盟阿童木根据实践经验而整理，希望对大家有帮助。

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举例介绍如何用R语言gggenes函数包把基因预测得到的gff或gtf文件（含基因位置信息）中的基因类型、位置可视化到图中。

注意：

R version >= 3.6

gggenes依赖的ggfittext需要R 3.6以上，导致我用R 3.4.1安装gggenes失败。后来改用R 3.6.1成功安装。

Linux conda安装R 3.6

conda install -c r r=3.6

一, 输入数据

1. 基因组-基因-方向

library(ggplot2)
library(gggenes)
data(example_genes)
head(example_genes)

图1

2 基因组-基因-亚基因

head(example_subgenes)

 图2

一、画基因箭头图

1 基础绘图

ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene)) +
  geom_gene_arrow() +
  facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +
  scale_fill_brewer(palette = "Set3")

图3

2. 去掉背景

 方法：theme_genes()

ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene)) +
  geom_gene_arrow() +
  facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +
  scale_fill_brewer(palette = "Set3") +
  theme_genes()

图4

3. 按geneE对齐

方法：make_alignment_dummies()

dummies <- make_alignment_dummies(
  example_genes,
  aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, id = gene),
  on = "genE"
)

ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene)) +
  geom_gene_arrow() +
  geom_blank(data = dummies) +
  facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +
  scale_fill_brewer(palette = "Set3") +
  theme_genes()

图5

4. 按设置箭头形状

方法：geom_gene_label()

ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y =
                                            molecule, fill = gene, label = gene)) +
  geom_gene_arrow(arrowhead_height = unit(3, "mm"), arrowhead_width = unit(1, "mm")) +
  geom_gene_label(align = "left") +
  geom_blank(data = dummies) +
  facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +
  scale_fill_brewer(palette = "Set3") +
  theme_genes()

图6

5. 控制箭头方向

example_genes$direction <- ifelse(example_genes$strand == "forward", 1, -1)
ggplot(
  subset(example_genes, molecule == "Genome1"),
  aes(xmin = start, xmax = end, y = strand, fill = gene, forward = direction)
  ) +
  geom_gene_arrow() +
  theme_genes()

图7

ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene, forward = direction)) +
    geom_gene_arrow() +
    facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +
    scale_fill_brewer(palette = "Set3") +
theme_genes()


图8

6. 标记亚基因位置

方法：geom_subgene_arrow()

ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule)) +
  facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +
  geom_gene_arrow(fill = "white") +
  geom_subgene_arrow(data = example_subgenes,
    aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene,
        xsubmin = from, xsubmax = to), color="black", alpha=.7) +
  theme_genes()


图9

7. 标记某基因组中某基因的亚基因位置

方法：geom_subgene_label()

ggplot(subset(example_genes, molecule == "Genome4" & gene == "genA"),
       aes(xmin = start, xmax = end, y = strand)
  ) +
  geom_gene_arrow() +
  geom_gene_label(aes(label = gene)) +
  geom_subgene_arrow(
    data = subset(example_subgenes, molecule == "Genome4" & gene == "genA"),
    aes(xsubmin = from, xsubmax = to, fill = subgene)
  ) +
  geom_subgene_label(
    data = subset(example_subgenes, molecule == "Genome4" & gene == "genA"),
    aes(xsubmin = from, xsubmax = to, label = subgene),
    min.size = 0
  )


图10

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