凌波微课|微课云系列教程之Circos物种关系图科研绘图小工具

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Circos物种关系在线分析实操

在先前的内容中，我们简要介绍过circos是一款可视化软件，可以用圆环的形式展示染色体上的相关信息（凌波微课|微课云系列教程之Circos圈图在线分析小工具）。在多种组学数据的展示中广泛应用，可以用于表征大多数类型的数据，包括把我们常见的散点图、折线图等都可以整合到Circos图中。通常在宏基因组和多样性文章中，会使用热图和柱状图展示样本的物种信息，但使用circos图进行展示，不仅可以使审稿人眼前一亮，更使你的文章不落俗套。

Circos物种关系图主要适用于微生物群落研究中各样本中物种组成分析，或者是关注的物种在各样本的分布情况，哪些物种丰度可能存在组间/样本间显著差异。一般在圈图右侧展示的是物种信息，左侧展示样本信息，连线反应的是该物种在对应样本中所占比例。

图1 Circos圈图

通常使用circos时需要配置环境或者安装其他相关软件，需要有一定的操作基础，凌波微课云平台提供了在线circos分析工具，下面跟Bonnie老师一起来看看它的使用步骤吧，具体操作方法猛戳最上方视频哦~

凌波微课·云平台Circos物种关系在线分析小工具界面介绍

微课云Circos物种关系分析小工具界面分为三个大的部分：最左侧是菜单栏，中间是小工具参数设置界面，最右侧是说明界面（包括使用说明、小工具教学视频、历史任务记录以及常见FAQ）。其中任务编号可以使用云平台的默认设置，也可以自己手动输入来设置哦。每个小工具我们都配套了相应的教学视频，使用过程中可随时查看学习。

凌波微课·云平台Circos物种关系在线分析小工具使用步骤

1、上传矩阵文件

Circos物种关系分析需要输入的文件包含OTU物种分类信息的丰度矩阵和分组文件，OTU丰度表支持biom格式和txt格式文件，分组文件只能是tab键分隔的txt文件。

带有分类信息的OTU矩阵文件第一列为OTU ID，第一行为样品名，最后一列是taxonomy。示例文件如扩增子分析中，可以使用凌恩生物扩增子结题报告中的OTU分类注释表，每一格为该样本注释到对应物种的序列数，位于结果文件夹的01.OTU_Taxa/normalize/otu_taxa_table.xls，在使用前需要用excel打开，首行增加“# Constructed from biom file”，然后另存为以tab键分隔的.txt文件，示例文件如下：

图2 OTU分类注释表

或者可以选择输入biom文件，位于凌恩生物扩增子结题报告结果文件夹的01.OTU_Taxa/normalize/otu_taxa_table.biom。 

2、分组参数设置

这里的分组文件必填，分组文件为两列，第一列是样本名称，第二列是分组名称。该文件通过excel表格编辑，再另存为制表分隔符的txt文档，示例文件如下：

图3 分组示例文件

3、选择分析参数

还需要进行一些参数的选择，其中包括选择OTU分类层级，云平台设置从1-7对应为界、门、纲、目、科、属、种的分类层级，数字越大分类越细，相应的OTU数量也会更多，运行时间也会随之延长。一般建议选择纲水平的OTU层级（设置为3）。

同时也可以通过OTU丰度取值范围进行约束，云平台默认使用全部数据，如果对取值范围进行设置，可以降低一部分运算量。

在这里也可以对样本间距进行设置，这里一般默认的是1，可以输入数字进行调整。

4、绘图以及参数调整

以上参数都设置好了之后，点击“提交”，我们在右侧的历史任务中就可查看到任务编号、任务结束时间以及任务运行状态。

5、结果展示并调整

任务运行结束后会出现“已完成”，查看任务有两种方式。第一种，点击界面右侧的历史任务模块，第二种方式是通过点击界面左侧菜单栏中“我的任务”，这两种方式都可以查看任务编号、软件名称和状态等信息。点击任务编号，就可以进入到任务详情页面，展示的是任务参数和结果文件列表2个区域，提供结果文件下载。

结果文件包括作图OTU丰度信息表和不同图片格式的circos物种关系图。

OTU丰度信息表第一列为物种信息/OTU编号等信息；其余列为样本名，每一格为对应的OTU丰度。

图4 作图OTU丰度信息表

Circos物种关系图可以通过在线调整图片区域使用数据布局参数、颜色参数和字体参数三个模块在线调整图片。

• 数据布局参数包括：绘图的OTU丰度值范围、OTU样本间距设置，这里的最外圈展示的是样本分组信息，第二圈是相对丰度的百分比，圈内的连线展示的是样本与物种的连线，这三部分都可以通过按键设置是否绘制。同时可以调整最外圈标签字体位置和偏移距离，也可以对三圈的宽度和图片尺寸进行调整；
• 颜色参数：可以自主选择物种ID配色，物种名过长会自动省略，可将鼠标悬停与上方查看全名，也可以调整样本的标签颜色
• 字体参数：通过滑块调整圈起始位置、所有标签最大长度、最外圈标签大小、百分比字体大小、第三圈样本标签大小

调整完成之后点击绘制，就可以个性化定制需要的circos物种关系图啦，在下载区域云平台提供了pdf，png和tiff三种格式的图片文件，老师可以根据自己的需要进行下载。

图5 Circos物种关系绘制示例图

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Wang Qi Jing Cai

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