microbiomeViz：绘制lefse结果中Cladogram

本文为R包microbiomeViz作者李陈浩原创，博文链接见文末。作者授权发布于本平台，刘永鑫对本文进行测试，有修改。

为啥写这个

平日经常会分析shotgun宏基因组的数据，我们的pipeline使用MetaPhlAn，Kraken等profiler。这种数据经常会产生一个表格，如下

download.file("https://bitbucket.org/biobakery/biobakery/raw/tip/demos/biobakery_demos/data/metaphlan2/output/SRS014459-Stool_profile.txt", 'SRS014459-Stool_profile.txt') knitr::kable(head(read.table('SRS014459-Stool_profile.txt')))

V1	V2
k__Bacteria	100.00000
kBacteria|pFirmicutes	64.91753
kBacteria|pBacteroidetes	35.08247
kBacteria|pFirmicutes|c__Clostridia	64.91753
kBacteria|pBacteroidetes|c__Bacteroidia	35.08247
kBacteria|pFirmicutes|cClostridia|oClostridiales	64.91753

第一列是分类信息注释，第二列是相对丰度（百分比）。在做这种图可视化方面，目前个人见过最强大的是GraPhlAn:

官网上相关的教程很详细，但是问题是，这个完全封闭的python程序，想要hack，还真的是挺难得。Krona可能是另一个选择，但是同样还是会有同样的问题。最近发布的R包Metacoder，画出的图个人真心不是很喜欢：

跟Y叔讨论了一下用ggtree实现像GraPhlAn那样图的可能性，得到了肯定的答复，于是开始自己造轮子。

MicrobiomeViz–千里之行，始于足下
其实可以写一个简单的函数，但是还是想做一个拓展性更强的东西，所以就有了这个包（不断完善中）： https://github.com/lch14forever/microbiomeViz

使用实战

让我们产生lefse调用graphlan绘制的物种树标记差异物种的Cladogram

输入数据为metaphlan2结果合并的矩阵。如何生成详见：MetaPhlAn2一条命令获得宏基因组物种组成

ID      BM_SRS013506    BM_SRS015374    BM_SRS015646    BM_SRS017687    BM_SRS019221    BM_SRS019329    BM_SRS020336    BM_SRS022145    BM_SRS022532     k__Bacteria     100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   k__Bacteria|p__Actinobacteria   1.33609 2.90435 0.45117 6.7964  14.08966        2.30709 7.30108 0.53534 3.57207 8.47622 7.07037 17.30722        30.62601 k__Bacteria|p__Actinobacteria|c__Actinobacteria 1.33609 2.90435 0.45117 6.7964  14.08966        2.30709 7.30108 0.53534 3.57207 8.47622 7.07037 17.30722

包安装和加载

# microbiomeViz需要 R 3.5 以上，依赖包安装 source("https://bioconductor.org/biocLite.R") biocLite("ggtree") devtools::install_github("lch14forever/microbiomeViz") library(microbiomeViz)

物种相对丰对矩阵绘制物种树

# 加载测试数据 df <- read.table("http://bailab.genetics.ac.cn/markdown/R/microbiomeViz/merged_abundance_table.txt", head=TRUE, stringsAsFactors = FALSE) ## 计算均值用于呈现结点大小 dat <- data.frame(V1=df[,1], V2=rowMeans(df[,-1]), stringsAsFactors = FALSE) # 用物种和丰度生成树骨架 tr <- parseMetaphlanTSV(dat, node.size.offset=2, node.size.scale=0.8) p <- tree.backbone(tr, size=0.5) p

差异物种注释

# 读取需要颜色标注的差异物种列表，本质上是两列和颜色对应表 lefse_lists = data.frame(node=c('s__Haemophilus_parainfluenzae','p__Proteobacteria',                                'f__Veillonellaceae','o__Selenomonadales',                                'c__Negativicutes', 's__Streptococcus_parasanguinis',                                'p__Firmicutes','f__Streptococcaceae',                                'g__Streptococcus','o__Lactobacillales',                                'c__Bacilli','s__Streptococcus_mitis'),                         color=c(rep('darkgreen',6), rep('red','6')),                         stringsAsFactors = FALSE ) # 注释树 p <- clade.anno(p, lefse_lists, alpha=0.3) p

简单几行代码，美图大功告成。

Reference

http://lchblogs.netlify.com/post/2018-01-18-r-metagenomeviz/

http://lchblogs.netlify.com/post/2018-04-20-r-microbiomeviz_example/

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