R:pheatmap

导读

pheatmap默认会对输入矩阵数据的行和列同时进行聚类,但是也可以通过布尔型参数cluster_rows和cluster_cols设置是否对行或列进行聚类,具体看分析需求。利用display_numbers参数可以在热图中的每个cell中填入想要的信息,例如相对丰度信息。利用cutree_rows和cutree_cols参数可以根据聚类产生的tree信息对热图进行分割。利用annotation_col和annotation_row参数可以给横或列添加分组信息。本文将先模拟输入矩阵数据,然后再展示这些参数的具体使用方法。

一、模拟输入矩阵

set.seed(1995)  
# 随机种子
data=matrix(abs(round(rnorm(200, mean=0.5, sd=0.25), 2)), 20, 10)  
# 随机正整数,20行,20列
colnames(data)=paste("Species", 1:10, sep=".")  
# 列名-细菌
rownames(data)=paste("Sample", 1:20, sep=".")  
# 行名-样品

data_norm=data
for(i in 1:20){
    sample_sum=apply(data, 1, sum)
    for(j in 1:10){
        data_norm[i,j]=data[i,j]/sample_sum[i]
    }
}
# 标准化

data_norm
# 模拟完成的标准化矩阵数据如下:

               Species.1   Species.2  Species.3  Species.4 ... Species.10
    Sample.1  0.14032835 0.076767862 0.12225993 0.08713198 
    Sample.2  0.08434712 0.116281427 0.14405921 0.12976480 
    Sample.3  0.09997205 0.026460449 0.11571788 0.10006522 
    Sample.4  0.10753751 0.102236996 0.03449825 0.12766149 
    ...
    Sample.20

二、聚类分析和热图

1. 基础热图

library(pheatmap)
# 加载pheatmap包

pheatmap(data_norm)
# 绘制热图,结果如下:
pheatmap(data_norm, border_color=NA)

2. colorRampPalette渐变色、cell尺寸调整

cellheight=15 # 设置单元格高度
cellwidth=20 # 设置单元格宽度
color=colorRampPalette(colors = c("blue","white","red"))(10) # 渐变取色方案

pheatmap(data_norm,
  cellheight=15,
  cellwidth=20,
  color=colorRampPalette(colors = c("blue","white","red"))(10)
)

3. 在cell中添加丰度

display_numbers=TRUE:使用默认矩阵数据

pheatmap(data_norm, 
  display_numbers=TRUE,
  cellheight=15,
  cellwidth=20,
  color=colorRampPalette(colors = c("purple", "white", "green"))(10)
  )

4. 在cell中添加mark

display_numbers=matrix:使用自定义矩阵数据
fontsize_number=18:mark大小
filename="name.png/pdf": 保存

data_mark=data_norm
# 新建mark矩阵

for(i in 1:20){
    for(j in 1:10){
        if(data_norm[i,j] <= 0.001)
            {
                data_mark[i,j]="***"
            }
            else if(data_norm[i,j] <= 0.01 && data_norm[i,j] > 0.001)
            {
                data_mark[i,j]="**"
            }
            else if(data_norm[i,j] <= 0.05 && data_norm[i,j] > 0.01)
            {
                data_mark[i,j]="*"
            }
            else
            {
                data_mark[i,j]=""
            }
    }
}
# * 0.05>=p>0.01; ** 0.01>=p>0.001; *** 0.001>=p

pheatmap(data_norm, 
  cellheight=20,
  cellwidth=25,
  color=colorRampPalette(colors = c("purple", "white", "green"))(10),
  display_numbers=data_mark, 
  fontsize_number=18,
  filename="mark.pdf"
)

5. 根据tree将热图分割成2行3列

cutree_rows=num:分割行
cutree_cols=num:分割列

pheatmap(data_norm, 
  cellheight=20,
  cellwidth=25,
  color=colorRampPalette(colors = c("purple", "white", "green"))(10),
  display_numbers=data_mark, 
  fontsize_number=18,
  filename="mark_cut.pdf",
  cutree_rows=2, 
  cutree_cols=3)

5. 添加样品和物种的分组信息

annotation_col:列分组
annotation_row:行分组
annotation_colors:分组颜色

Group=c("A", "A", "A", "A", "A", "A", "A", "A", "A", "A", "B", "B", "B", "B", "B", "B", "B", "B", "B", "B")
group_sample=data.frame(Group)
rownames(group_sample)=rownames(data_norm)
# 模拟样品分组文件

group_sample
# 查看:

                 Group
    Sample.1      A
    Sample.2      A
    Sample.3      A
    Sample.4      A
    Sample.5      A
    Sample.6      A
    Sample.7      A
    Sample.8      A
    Sample.9      A
    Sample.10     A
    Sample.11     B
    Sample.12     B
    Sample.13     B
    Sample.14     B
    Sample.15     B
    Sample.16     B
    Sample.17     B
    Sample.18     B
    Sample.19     B
    Sample.20     B

Genus=c("G1", "G1", "G1", "G1", "G1", "G2", "G2", "G2", "G2", "G2")
group_genus=data.frame(Genus)
rownames(group_genus)=colnames(data_norm)
# 模拟物种分组文件

group_genus
# 查看:

                   Genus
    Species.1     G1
    Species.2     G1
    Species.3     G1
    Species.4     G1
    Species.5     G1
    Species.6     G2
    Species.7     G2
    Species.8     G2
    Species.9     G2
    Species.10    G2

colors=list(Group=c(A="#1B9E77", B="#D95F02"),
Genus=c(G1="pink", G2="lightgreen"))
# 自定义样品分组颜色,Genus分组使用默认颜色

pheatmap(data_norm, 
  cellheight=20,
  cellwidth=25,
  color=colorRampPalette(colors = c("purple", "white", "green"))(10),
  display_numbers=data_mark, 
  fontsize_number=18,
  filename="mark_group.pdf",
  cutree_rows=2, 
  cutree_cols=3,
  annotation_col=group_genus,
  annotation_row=group_sample, 
  annotation_colors=colors
)

单方面斜体

library(pheatmap)
## 合并种名,株名
name = paste(rose$Species, rownames(rose), sep=" ")

## 修改CAZYme排序
input = input[,c("GH29","GH33","GH95","GH136","GH112","GH2","GH42","GH20","CBM32","CBM51")]
newnames <- lapply(
  name,
  function(x) bquote(italic(.(x))))

pheatmap(input, filename="rose_hmo_number_num_sp_2.pdf", 
  cluster_row=F, cluster_col=F, 
  cellheight=20, cellwidth=20, 
  fontsize_col=15, fontsize_row=18, fontsize=12,
  fontfamily="serif", 
  colorRampPalette(c("snow", "red"))(50), 
  legend=T, annotation_legend = F, 
  labels_row = as.expression(newnames))

标签旋转:

pheatmap(input, 
 cluster_col = T,
 color = colorRampPalette(colors = c("white", "deepskyblue1", "indianred1"))(3),
 #legend = F,
 fontsize_col = 11,  
 fontsize_row = 13,  
 cellwidth = 16,  
 cellheight = 16, angle_col = 45,
 filename = "pan_pav.pdf")

pheatmap常用参数汇总:

display_numbers=TRUE  # 使用默认矩阵数据
display_numbers=matrix  # 使用自定义矩阵数据
cutree_rows=num  # 分割行
cutree_cols=num  # 分割列
scale="column"  # 列标准化
scale="row"  # 行标准化
cellwidth=20  # cell宽度
cellheight=20  # cell高度
fontsize_number=18  # mark大小
filename="name.pdf/png"  # 保存,自动调整纸张大小
cluster_row = F  # 横向不聚类
cluster_col = F  # 纵向不聚类
legend = F  # 去除legend层度色
annotation_legend = F  # 去除legend注释
border = F  # 去除cell边框
border_color = "blue"  # cell边框颜色
border_color = NA  # cell边框无色
annotation_names_col = F  # 不展示列legend的名称
labels_row=""  
show_rownames = F  # 去除row标签
fontsize  = 10  # legend整体大小
fontsize_col = 13  # col标签大小
fontsize_row = 13  # row标签大小
fontsize_number=18  # mark大小
fontfamily="serif"  # 新罗马字体
fontface="italic"  # 斜体
newnames <- lapply(
  current_name,
  function(x) bquote(italic(.(x))))
labels_row = as.expression(newnames)  # 仅列斜体

color=colorRampPalette(colors = c("purple", "snow", "green"))(10)  # 渐变的10种颜色
color=colorRampPalette(colors = c("snow", "green", "red"))(3)  # 只取三种颜色,与matrix值对应

## 下方高级颜色分组
names(colors) <- c("strings")
colors = list(
  group = colors,  # group名统一
)  # 配置颜色
annotation_row # 行分组
annotation_col =  data.frame(group = c()) # 列分组,group名与配色统一
annotation_colors = colors  # 使用配置色,group名保持一致

## 色库
col = read.table("C:/Users/hutongyuan/Desktop/group_color.list", header=F, sep="\t", check.names=F, comment.char="")
colors = col[1:length(unique(group$CAZyme)),]
names(colors) <- unique(group$CAZyme)

## 获取聚类后的矩阵
out = pheatmap(data,
    fontsize_col = 3, fontsize_row = 3, scale = 'column',
    color = colorRampPalette(c("black", "yellow"))(30),
    filename="heat_column.pdf")
str(out, max.level = 2)
cluster = data[out$tree_row$order, out$tree_col$order]
write.table(cluster, file="data_cluster.txt", sep="\t", quote=F)

参考:
R语言绘制热图——pheatmap
用R包中heatmap画热图
使用pheatmap包绘制热图

更多R语言分析和绘图:
[1] R语言UPGMA聚类分析和树状图
[2] R语言菌群组成分析和Stackplot堆叠图
[3] R语言菌群Alpha多样性分析和Boxplot箱形图
[4] Is it possible to italicize row names with pheatmap()?

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 216,544评论 6 501
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,430评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 162,764评论 0 353
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,193评论 1 292
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,216评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,182评论 1 299
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,063评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,917评论 0 274
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,329评论 1 310
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,543评论 2 332
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,722评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,425评论 5 343
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,019评论 3 326
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,671评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,825评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,729评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,614评论 2 353

推荐阅读更多精彩内容