这一篇会在 从零开始学CIRCOS绘制圈图(二)基础上开始在circos绘制基因密度信息。为了保证一致性，可以新建如下几个文件
circos.conf:
karyotype = karyotype.tair10.txt
chromosomes_color = chr1=rdylbu-11-div-1,chr2=rdylbu-11-div-3,chr3=rdylbu-11-div-5,chr4=rdylbu-11-div-7,chr5=rdylbu-11-div-9
chromosomes_units = 1000000
<<include ticks.conf>>
<ideogram>
<spacing>
default = 0.005r
</spacing>
radius = 0.90r
thickness = 20p
fill = yes
stroke_color = dgrey
stroke_thickness = 2p
show_label = yes #展示label
label_font = default # 字体
label_radius = dims(ideogram,radius) + 0.05r #位置
label_size = 16 # 字体大小
label_parallel = yes # 是否平行
label_format = eval(sprintf("%s",var(chr))) # 格式
</ideogram>
<image>
dir* = . # 输出文件夹
radius* = 500p # 图片半径
svg* = no # 是否输出svg
<<include etc/image.conf>>
</image>
<<include etc/colors_fonts_patterns.conf>>
<<include etc/housekeeping.conf>>
karyotype.tair10.txt
chr - chr1 chr1 0 30427617 chr1
chr - chr2 chr2 0 19698289 chr2
chr - chr3 chr3 0 23459830 chr3
chr - chr4 chr4 0 18585056 chr4
chr - chr5 chr5 0 26975502 chr5
ticks.conf
show_ticks = yes
show_tick_labels = yes
<ticks>
radius = 1r
color = black
thickness = 2p
multiplier = 1e-6
format = %d
<tick>
spacing = 1u
size = 5p
</tick>
<tick>
thickness = 4p
spacing = 5u
size = 10p
show_label = yes
label_size = 10p
label_offset = 10p
format = %d
</tick>
</ticks>
在开始之前，请确保已经安装了bedtools，如果没有的话，用conda安装
# 安装bedtools
conda install -c bioconda bedtools
数据格式
为了能够在circos绘制基因密度信息，需要先知道circos要求的输入数据格式是什么。
对于折线图(line)，散点图(scatter)，柱状图(histogram)和热图(heatmap)，Circos要求的数据输入格式相同，也就是chr start end value [options], 如果熟悉BED格式定义的话，你就会发现除了可选(options)外，Circos要求的格式就是4列的BED。
对于可选列，可以和circos.conf里的<rule>搭配使用，属于比较高级的用法。
数据预处理
为了能够获得所需的基因密度信息，我们需要下载拟南芥的GFF文件。
# download
wget ftp://ftp.ensemblgenomes.org/pub/plants/release-44/gff3/arabidopsis_thaliana/Arabidopsis_thaliana.TAIR10.44.gff3.gz
提取基因的位置信息
zgrep '[[:blank:]]gene[[:blank:]]' Arabidopsis_thaliana.TAIR10.44.gff3.gz | cut -f 1,4,5 | awk '{print "chr"$1"\t"$2"\t"$3}' > genes.bed
接着用bedtools以500kb为滑窗，沿染色体创建窗口
cut -d ' ' -f 3,6 karyotype.tair10.txt | tr ' ' '\t' > tair10.genome
bedtools makewindows -g tair10.genome -w 500000 > tair10.windows
最后统计信息
bedtools coverage -a tair10.windows -b genes.bed | cut -f 1-4 > genes_num.txt
展示信息
我们可以先用最少的参数，同时展示不同的图形。
...
<plots>
<plot>
type = line
thickness = 2
max_gap = 1u
file = genes_num.txt
color = redv
r0 = 0.51r
r1 = 0.60r
</plot>
<plot>
type = heatmap
file = genes_num.txt
color = spectral-5-div
r1 = 0.70r
r0 = 0.61r
</plot>
<plot>
type = scatter
fill_color = grey
stroke_color = black
glyph = circle
glyph_size = 10
file = genes_num.txt
r1 = 0.80r
r0 = 0.71r
</plot>
<plot>
type = histogram
file = genes_num.txt
r1 = 0.89r
r0 = 0.81r
</plot>
</plots>
...
运行之后，效果如下
初步效果
这张图展示了巨大的进步空间，至少可以从如下几个角度进行调整，
- 柱状图有点丑，需要填充颜色
- 热图的颜色不符合直觉，基因数越少反而颜色越深
- 散点图的点太大
- 有些图形可能需要加上背景色。
- 对于一些过大的数值，最好用一种颜色表示。
当知道自己的目标后，后续的事情就是找对应参数和调整参数. 部分我用来调整参数如下
-
show- 是否展示该图形 -
type- 展示的图形类型 -
file- 输入的数据文件所在路径 -
min/max- 数据范围 -
r0/r1- 内径和外径，在圈图中的位置 -
glyph- 对于散点图而言，还可以选择符号的类型，是circle, rectangle, 还是 triangle -
glyph_size- 符号的大小，单位为p -
color散点图符号颜色，柱状图外部线的颜色 -
stroke_color- 对于散点图，符号外部是否也要颜色 -
stroke_thickness- 对于散点图，符号外部线的厚度 -
fill_color:柱状图填充色
调整后的参数为
...
<plots>
<plot>
type = heatmap
file = genes_num.txt
color = blues-9-seq
r1 = 0.70r
r0 = 0.61r
</plot>
<plot>
type = scatter
fill_color = black # 填充色
stroke_color = black
glyph = circle
glyph_size = 5 # 元素大小
file = genes_num.txt
r1 = 0.80r
r0 = 0.71r
</plot>
<plot>
type = histogram
file = genes_num.txt
fill_color = blue # 填充色
r1 = 0.89r
r0 = 0.81r
</plot>
</plots>
...
图形效果如下
circos-data-vis
这个效果我个人还是比较满意的。更加复杂的设置，目前还不适合我，需要一步一步来。
下一部分将会介绍如何在circos展示两个物种的共线性，也就是circos不同染色体之间的连线。
