R语言~绘制对半小提琴图

最近,众多学术期刊上开始出现一些让人眼前一亮的高颜值小提琴图。在网上搜罗一番,发现,规范的称呼应该是split violin。直译有点太抽象了,暂且译为对半小提琴吧。

该功能来自网址https://stackoverflow.com/questions/35717353/split-violin-plot-with-ggplot2。其中列举了两种方法,一种是建立了一个功能geo_split_violin直接嵌入ggplot中,无需过多设置,无脑操作即可;另一种是手动打造,先分组求密度分布曲线,然后通过调整分组轴上的坐标位置来实现错位,但是需要对数据进行转换,而且面对更多分组的时候,就需要特别的设置,门槛略高。

以下示例基于自己的数据
加载工具包

library(reshape2)
library(dplyr)
library(rfPermute)
library(phyloseq)
library(lmerTest)
library(lme4)
library(car)
library(piecewiseSEM)

加载整理数据

load('../01_filter_and_rarefy_Bacteria/.RData')

remove(physeq)
sample_variables(rarefy)
rarefy = subset_samples(rarefy, NP<100&EC<2000&CN<150& (!Sequencing_ID_16s_18s%in% c('M24','M12','M30')))
map = data.frame(sample_data(rarefy))
map = mutate(map,Latitude = abs(Latitude), 
             group = case_when(Vegetation == 'Forest'~ 'Forest', TRUE ~ 'NonForest'))
map$group = as.factor(map$group)

新建向量存储分组变量,以便后文直接引用

envs = c('Latitude', "Elevation", "Slope", # geologic 
         "MAT", "AI", # climate
         "Plant_cover",  # plant
         "pH", "EC", "Clay_silt", 'WHC','TP') # soil 

funs = c("BG","PHOS","NAG","Rb","PO4","NO3", "NH4", 'NPP', 'ORC')

计算物种多样性

richness = estimate_richness(rarefy, measures="Observed")
rownames(richness) == map$Global_Atlas_Order
map$Bacteria_richness = richness$Observed
map$Global_Atlas_Order = NULL

混合效应模型

forest_scale = mutate_if(forest, is.numeric, scale)
nonforest_scale = mutate_if(nonforest, is.numeric, scale)

# additive formular
formular00 =as.formula(
  paste("Bacteria_richness~", 
        paste(c(envs, 'Forest','(1|CLIMA2)','(1|LandUse)'), collapse="+")))
formular01 =as.formula(
  paste("Plant_richness~", 
        paste(c(envs, 'Forest','(1|CLIMA2)','(1|LandUse)'), collapse="+")))

lmer01 =  lmer(formular00, data = mutate(rbind(forest_scale, nonforest_scale), 
                                        Forest = case_when(group == 'Forest' ~1, TRUE~0)))
lmer02 =  lmer(formular01, data = mutate(rbind(forest_scale, nonforest_scale), 
                                        Forest = case_when(group == 'Forest' ~1, TRUE~0)))

混合效应模型的结果评估

anova(lmer01,type="I")
summary(lmer01)
vif(lmer01)
rsquared(lmer01)

混合效应模型的bootstrap 检验

lmer_boot01 = bootMer(lmer01,fixef,nsim = 1000,parallel = "snow")
lmer_boot02 = bootMer(lmer02,fixef,nsim = 1000,parallel = "snow")
lmer_boot0 = rbind(data.frame(melt(lmer_boot01$t), group = 'Bacteria'),
                  data.frame(melt(lmer_boot02$t), group = 'Plant'))

结果整理,因子排序,并设置出图顺序

lmer_boot0 = subset(lmer_boot0, Var2 != '(Intercept)', select = c(Var2, value, group))
lmer_boot0$Var2 = gsub('_',' ',lmer_boot0$Var2)
test0 = aggregate(value~group*Var2, lmer_boot0, median) %>% arrange(group, desc(value))
lmer_boot0$Var2 = factor(lmer_boot0$Var2, levels = test0$Var2[1:12])

两个小花样

#方便后文绘图时,设置间隔性阴影背景来增加多个分组的区分度
odds0 <- seq(1, 12, 2)
rect0 = lmer_boot0[odds0,]
#文章开头提到的那个***split_violin***函数内容有点多,直接放在本空间里有点臃肿,选择新建一个外挂直接调用。
source('utiles.R')

绘图

lmer_boot0_plt = ggplot(lmer_boot0, aes(Var2, value, fill = group)) + 
  geom_rect(data = rect0,
            xmin = odds0 - 0.5,
            xmax = odds0 + 0.5,
            ymin = -Inf, ymax = +Inf,
            fill = 'grey', alpha = 0.5, inherit.aes = F) +
  geom_hline(yintercept = 0, lty = 2, color = 'black') +
  geom_split_violin() +
  theme_classic()+
  labs(x = NULL, y = 'standardized effect on diversity',fill = NULL) +
  theme(legend.position = c(0.8, 0.9),
        legend.text = element_text(color = 'black'),
        legend.background = element_blank(),
        legend.key.size = unit(0.3,'cm'),
        axis.text = element_text(color = 'black'),
        axis.title = element_text(color = 'black'),
        axis.text.x = element_text(angle = 45, hjust = 1, vjust = 1))
lmer0.jpg

下面分页箱线图插入间隔行的阴影背景请查考这里

lmers.jpg

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