今天我们来学习一下刘永鑫老师2019年发表在Nature Biotechnology上的文章NRT1.1B is associated with root microbiota composition and nitrogen use in field-grown rice中的代码。
其代码和数据都已经在其github[1]免费分享，按下图操作即可全部打包。下载缓慢的朋友也可在同名gzh回复「20220902」获得压缩包。
图1 a主要介绍了本研究中样本籼稻（indica）和粳稻（japonica）的位置。
源代码
首先我放上经过我详细注释后的代码。
library(dplyr)
library(maptools)
library(ggthemes)
library(ggplot2)
library(maps)
geotable = read.table("varieties_geo.txt", header = T, sep = "\t") # 读取地理信息
worldmap = map_data("world") # 引入世界地图数据
# 通过?map_data查看，仅能提供county,france,italy,nz,state,usa,world,world2等几款地图
fig1 = ggplot(geotable, aes(Longitude, Latitude, color = Subspecies)) +
geom_polygon(data = worldmap, aes(x = long, y = lat, group = group, fill = NA),
color = "grey70", size = 0.25)+ # 绘制地图
geom_point(size = 2, alpha = 0.5)+ # 绘制具体的位置点
scale_colour_brewer(palette = "Set1") + # 设置主题颜色
scale_fill_brewer(palette = "Set1")+ # 设置主题颜色
scale_y_continuous(breaks = (-3:3)*30)+ # 将Y轴的刻度限制为-90～90
scale_x_continuous(breaks = (-6:6)*30)+ # 将X轴的刻度限制为-180～180
labs(x="Longitude", y="Latitude", colour = "Subspecies" ) + # 修改X轴、Y轴及图例
theme_tufte() # 需要library(ggthemes)
fig1
ggsave(paste0(output_dir, "minicore-worldmap.pdf", sep=""), fig1, width = 9, height = 5)
函数详解
map_data()
map_data()[2]是ggplot2的一个函数，用于将map包中的数据转换为适合ggplot2绘图的框架。
「主要用法」
map_data(map, region = ".", exact = FALSE, ...)
「主要参数」
- map：可以提供的地图，包括county(United States County Map), france,italy, nz(New Zealand Basic Map),state(United States State Boundaries Map), usa(United States Coast Map), world(Low (mid) resolution World Map), world2(Pacific Centric Low resolution World Map)。
- region：包含子区域的名称，默认包含所有子区域。
- exact：将region视为正则表达式(FALSE)还是固定字符串(TRUE)。
「示例」
library(ggplot2)
states <- map_data("state") # 引入美国地图
arrests <- USArrests
names(arrests) <- tolower(names(arrests)) # 将arrests的列名改为小写
arrests$region <- tolower(rownames(USArrests)) # 将USArrests的行名转换为小写并作为新增的一列保存为region，用于后续合并
choro <- merge(states, arrests, sort = FALSE, by = "region") # 通过region合并states和arrests
ggplot(choro, aes(long, lat)) + # 根据经纬度绘制地图
geom_polygon(aes(group = group, fill = assault)) +
coord_map("albers", lat0 = 45.5, lat1 = 29.5)
# coord_map() 将地球的一部分近似球面投影到一个平面的2D平面上
# albers(lat0,lat1)：equal-area, true scale on lat0 and lat1USArrests[3]包含了1973年美国50个州每10万居民中因袭击(assault)、谋杀(murder)和强奸(rap)而被捕的人数，还给出了生活在城市地区的人口百分比(urbanpop，Percent urban population)。
geom_polygon()
geom_polygon()[4]非常类似于由geom_path()绘制的路径，只不过起始点和结束点相连，内部可以填充。group映射决定了哪些case被连接在一起成为一个多边形。
「主要用法」
geom_polygon(
mapping = NULL,
data = NULL,
stat = "identity",
position = "identity",
rule = "evenodd",
...,
na.rm = FALSE,
show.legend = NA,
inherit.aes = TRUE)「主要参数」
- mapping：同ggplot2
- data：同ggplot2
- stat：使用的统计转换
- position：位置调整
- rule：可选evenodd或winding，如果要绘制带孔的多边形，这个参数定义了如何解释孔的坐标，示例[5]。
- na.rm：默认情况下（False），缺失值会被移除并警告；选择True，缺失值会被悄无声息的移除。
- show.legend：默认不展示。
- inherit.aes：如果选择False，将会覆盖默认的映射（aesthetics），而不是将它们结合。
「注意⚠️」
在源代码中，关于geom_polygon的参数group，有一点需要注意。
geom_polygon(data = worldmap, aes(x = long, y = lat, group = group, fill = NA),
color = "grey70", size = 0.25)
在这里group=group，而观察后我们发现，每个region对应了一个group，比如Aruba对应group 1，Afghanistan对应group 2，enclave对应group 1627，既然这样，能否group=region呢？
此时你应该明白，地图数据中的group是有意义的，决定了连线的先后顺序，在其他地图包中也有该顺序。
美化
我对代码进行了微调，包括地图背景颜色、字/点的大小、透明度，把图限制在了一定区间范围，同时修改了主题。
library(dplyr)
library(maptools)
library(ggthemes)
library(ggplot2)
library(maps)
library(ggsci)
geotable = read.table("varieties_geo.txt", header = T, sep = "\t") # 读取地理信息
worldmap = map_data("world") # 引入世界地图数据
# 通过?map_data查看，仅能提供county,france,italy,nz,state,usa,world,world2等几款地图
fig = ggplot(geotable, aes(Longitude, Latitude, color = Subspecies)) +
geom_polygon(data = worldmap, aes(long, lat, group = group, fill = NA),
color = "grey70",fill = "#F5F5DC", size = 0.25) + # 绘制地图
geom_point(size = 1.7, alpha = 0.8)+ # 绘制具体的位置点
labs(x="Longitude", y="Latitude", color = "Species" ) + # 修改X轴、Y轴及图例
coord_cartesian(xlim = c(-120,150), ylim = c(-40,70)) +
theme_tufte() + # 需要library(ggthemes)
theme(axis.ticks = element_line(linetype = "blank"), # 去掉坐标轴
axis.text = element_text(colour = NA), # 去掉坐标轴的数字标记
panel.background = element_rect(fill = '#F0FFFF'), # 背景色
axis.title = element_text(size = 13),
legend.text = element_text(size = 10),
legend.title = element_text(size = 12),
legend.position = c(0.06, 0.075)) + # 修改图例位置
scale_color_aaas() # 修改主题
fig
如果你用上了他们的代码，请务必按照下列方法引用：
Jingying Zhang#, Yong-Xin Liu#, Na Zhang#, Bin Hu#, Tao Jin#, Haoran Xu, Yuan Qin, Pengxu Yan, Xiaoning Zhang, Xiaoxuan Guo, Jing Hui, Shouyun Cao, Xin Wang, Chao Wang, Hui Wang, Baoyuan Qu, Guangyi Fan, Lixing Yuan, Ruben Garrido-Oter, Chengcai Chu* & Yang Bai*. NRT1.1B is associated with root microbiota composition and nitrogen use in field-grown rice. Nature Biotechnology. 2019. doi:10.1038/s41587-019-0104-4
参考资料
[1]github链接: https://github.com/microbiota/Zhang2019NBT
[2]map_data(): https://ggplot2.tidyverse.org/reference/map_data.html
[3]USArrests: https://www.rdocumentation.org/packages/datasets/versions/3.6.2/topics/USArrests
[4]geom_polygon(): https://ggplot2.tidyverse.org/reference/geom_polygon.html
[5]geom_polygon() rule参数示例: https://rdrr.io/r/grid/grid.path.html
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