【单细胞】单细胞降维图例加上亚群标签

有时候看单细胞的降维聚类图,图例那里会显示亚群(或者cluster)的标签,有时候可能还有好几个,所以就在想怎么通过ggplot2去添加,当然可以通过手动的一行行命令(比如annotate或者geom_text)或者AI去修图实现。查了一些资料(https://mp.weixin.qq.com/s/1KxCiADmlG8UaCcraXaSWw),做了一些测试(http://eyangzhen.com/16073.html)。

降维图添加亚群标签例子


paper中例子


用这个群主的测试数据来学习。

library(ggplot2)

library(dplyr)

library(tidyverse)


nature_col = c("#AEC7E8","#FFBB78","#9467BD","#7200DA",

              "#17BECF","#FF7F0E","#C49C94","#2CA02C","#8C564B",

              "#E377C2","#D62728","#FF9896","#98DF8A","#BCBD22","#C5B0D5")


df <- read.csv("umap.csv")

colnames(df) <- c("ID","UMAP1","UMAP2","Cluster")

df$Cluster <- factor(df$Cluster,levels=cluster_order )  #指定显示顺序


先画一个大众版本的UMAP图

ggplot(df,aes(x= UMAP1 , y = UMAP2 ,col=Cluster)) +

  geom_point(size = 2, shape=16)+

  scale_color_manual("",values = nature_col)+

  theme_bw()+

  theme(panel.grid.major=element_blank(),

        panel.grid.minor=element_blank(),

        legend.title = element_blank(),

        legend.key=element_rect(fill='white'),

        legend.text = element_text(size=15),

        legend.key.size=unit(0.8,'cm'),

        axis.title = element_text(colour = 'black', size = 15, hjust = 0),

        axis.text = element_blank(),

        axis.ticks = element_blank())+

  guides(color = guide_legend(override.aes = list(size=6)))


对于小箭头的修饰,我们测试用geom_segment函数来实现。

ggplot(df,aes(x= UMAP1 , y = UMAP2 ,col=Cluster)) +

geom_point(size = 2, shape=16)+

scale_color_manual("",values = nature_col)+

theme(panel.grid.major=element_blank(),

        panel.grid.minor=element_blank(),

        panel.background = element_blank(),

        legend.title = element_blank(),

        legend.key=element_rect(fill='white'),

        legend.text = element_text(size=15),

        legend.key.size=unit(0.6,'cm'),

        axis.title = element_blank(),

        axis.text = element_blank(),

        axis.ticks = element_blank())+

guides(color = guide_legend(override.aes = list(size=6)))+

geom_segment(aes(x = min(UMAP1) , y = min(UMAP2),xend = min(UMAP1)+3, yend = min(UMAP2)),

              colour = "black", size=0.5,

              arrow = arrow(length = unit(0.2,"cm"),

                            type = "closed"))+

geom_segment(aes(x = min(UMAP1), y = min(UMAP2),xend = min(UMAP1),yend = min(UMAP2)+1.5),

              colour = "black", size=0.5,arrow = arrow(length = unit(0.2,"cm"),

                                                        type = "closed"))+

annotate("text", x = min(df$UMAP1) +1.4, y = min(df$UMAP2) -0.3, label = "UMAP1",

          color="black",size = 5) +

annotate("text", x = min(df$UMAP1) -0.8, y = min(df$UMAP2) + 0.8, label = "UMAP2",

          color="black",size = 5,angle=90)

注:但是我觉得不太好控制的是这个箭头的长度,和X轴和Y轴的scale有关,我也是不断的尝试了几个不同的数字,看看效果决定的。


下面添加UMAP上的cluster数字。

cell <- summarise(group_by(df, Cluster),

                      UMAP1 = median(UMAP1),

                      UMAP2 = median(UMAP2))

rownames(cell) <- cell$Cluster

a <- c(1:15)

cell$ID <- a


ggplot(df,aes(x= UMAP1 , y = UMAP2 ,col=Cluster)) +

  geom_point(size = 2, shape=16)+

  scale_color_manual("",values = nature_col)+

  theme_bw()+

  theme(panel.grid.major=element_blank(),

        panel.grid.minor=element_blank(),

        legend.title = element_blank(),

        legend.key=element_rect(fill='white'),

        legend.text = element_text(size=15),

        legend.key.size=unit(0.8,'cm'),

        axis.title = element_text(colour = 'black', size = 15, hjust = 0),

        axis.text = element_blank(),

        axis.ticks = element_blank())+

  guides(color = guide_legend(override.aes = list(size=6)))+

  geom_text_repel(data=cell, aes(label=ID),color="black", size=6, point.padding = 0.3)



其实右边的legend有三部分组成,带颜色的点,点上的数字,以及右边的代表cluster的text。我们可以单独控制右边的legend,然后把两个图合起来就成了。

右边的legend,对于带颜色的点的控制,X坐标其实都是一样的,Y坐标的依次递增就可以。所以我们可以根据前面生成的cell的变量,在其中控制X和Y的位置就行。

我们可以在cell里面添加X和Y坐标,X坐标设置为相同的1,Y坐标从Mast cell开始为一就成。

B <- cell

B$x <- 1

B$lab <- c(15:1)

B$y <- c(15:1)

#我们就生成了一个控制位置和显示数字的变量。

ggplot(B,aes(x = x, y = y)) +

  geom_point(shape = 21, size = 10, aes(x = x, y = y, fill=Cluster)) +

  geom_text(aes(label = lab, x = x, y = y), size = 6)+

  theme(panel.grid.major=element_blank(),

        panel.grid.minor=element_blank(),

        panel.background = element_blank(),

        legend.position = 'none',

        axis.title = element_blank(),

        axis.text = element_blank(),

        axis.ticks = element_blank())+

  scale_fill_manual(values = rev(nature_col))+

  annotate("text", x = 1, y = 16, label = "Cluster",

          color="black",size = 6)

#这样就可以生成legend的一半了,下面显示表明cluster的text就成。

ggplot(B,aes(x = x, y = y)) +

  geom_point(shape = 21, size = 10, aes(x = x, y = y, fill=Cluster)) +

  geom_text(aes(label = lab, x = x, y = y), size = 6)+

  theme(panel.grid.major=element_blank(),

        panel.grid.minor=element_blank(),

        panel.background = element_blank(),

        legend.position = 'none',

        axis.title = element_blank(),

        axis.text = element_blank(),

        axis.ticks = element_blank())+

  scale_fill_manual(values = rev(nature_col))+

  annotate("text", x = 1, y = 16, label = "Cluster",

          color="black",size = 6)+

  geom_text(aes(label = Cluster, x = x+0.001,

                y = y), size = 5, hjust=0)+

  scale_x_continuous(expand=c(-0.01,0.01))

这样就获得了右边的legend了。

p <- ggplot(df,aes(x= UMAP1 , y = UMAP2 ,col=Cluster)) +

  geom_point(size = 2, shape=16)+

  scale_color_manual("",values = nature_col)+

  theme_bw()+

  theme(panel.grid.major=element_blank(),

        panel.grid.minor=element_blank(),

        legend.position = 'none',

        axis.title = element_text(colour = 'black', size = 15, hjust = 0),

        axis.text = element_blank(),

        axis.ticks = element_blank())+

  geom_text_repel(data=cell, aes(label=ID),color="black", size=6, point.padding = 0.3)


leg <- ggplot(B,aes(x = x, y = y)) +

  geom_point(shape = 21, size = 10, aes(x = x, y = y, fill=Cluster)) +

  geom_text(aes(label = lab, x = x, y = y), size = 6)+

  theme(panel.grid.major=element_blank(),

        panel.grid.minor=element_blank(),

        panel.background = element_blank(),

        legend.position = 'none',

        axis.title = element_blank(),

        axis.text = element_blank(),

        axis.ticks = element_blank())+

  scale_fill_manual(values = rev(nature_col))+

  annotate("text", x = 1, y = 16, label = "Cluster",

          color="black",size = 6)+

  geom_text(aes(label = Cluster, x = x+0.01,

                y = y), size = 5, hjust=0)+

  scale_x_continuous(expand=c(-0.01,0.01))


#合并两个图片

library(cowplot)

plotlist <- list(p, leg)

plot_grid(plotlist = plotlist, ncol = 2, align="hv", rel_widths = c(5,2))

有时候,我们还会碰到多个cluster对应同一个细胞类型的情况,这个时候,我们就需要在坐标显示的位置稍微控制一下,Y坐标相同,X坐标稍微不一样一下。


还是用我们上面的B变量为例子。

C <- B[,c(1,5,6,7)]

C[16,1] <- "YSMP"

C[16,2] <- 1-0.001

C[16,3] <- 16

C[16,4] <- 15

C[17,1] <- "YSMP"

C[17,2] <- 1-0.002

C[17,3] <- 17

C[17,4] <- 15

C[18,1] <- "Mast cell"

C[18,2] <- 1-0.001

C[18,3] <- 18

C[18,4] <- 1

我们又认为的望里面添加了3个量。

#还是利用我们前面对于legend的控制来实现。

ggplot(C,aes(x = x, y = y)) +

  geom_point(shape = 21, size = 10, aes(x = x, y = y, fill=Cluster)) +

  geom_text(aes(label = lab, x = x, y = y), size = 6)+

  theme(panel.grid.major=element_blank(),

        panel.grid.minor=element_blank(),

        panel.background = element_blank(),

        legend.position = 'none',

        axis.title = element_blank(),

        axis.text = element_blank(),

        axis.ticks = element_blank())+

  scale_fill_manual(values = rev(nature_col))+

  annotate("text", x = 1, y = 16, label = "Cluster",

          color="black",size = 6)+

  geom_text(data=B,aes(label = Cluster, x = x+0.001,

                y = y), size = 5, hjust=0)+

  scale_x_continuous(expand=c(-0.01,0.01))

#只不过新生成的C来控制legend的左半部分,右半部分还是有B来控制实现。

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