circos作图四(links)

通常circos的中间部分不是空白区域,会用一条条线进行连接,表示两个染色体部分区域有关系。
对于link,circos要求输入数据至少有6列,分别是chr1 start1 end1 chr2 start2 end2 [options]

举个例子

chr1    1000000 2000000 chr5    3000000 4000000

构建输入

这次会以A. lyrata 和 A.thalina的基因组为例,利用JCVI来构建Circos的输入.

数据下载:

# Athaliana
wget ftp://ftp.ensemblgenomes.org/pub/plants/release-44/fasta/arabidopsis_thaliana/cds/Arabidopsis_thaliana.TAIR10.cds.all.fa.gz
wget ftp://ftp.ensemblgenomes.org/pub/plants/release-44/gff3/arabidopsis_thaliana/Arabidopsis_thaliana.TAIR10.44.gff3.gz
# Alyrata
wget ftp://ftp.ensemblgenomes.org/pub/plants/release-44/fasta/arabidopsis_lyrata/cds/Arabidopsis_lyrata.v.1.0.cds.all.fa.gz
wget ftp://ftp.ensemblgenomes.org/pub/plants/release-44/gff3/arabidopsis_lyrata/Arabidopsis_lyrata.v.1.0.44.gff3.gz

数据预处理

将GFF3转成BED格式

python -m jcvi.formats.gff bed --type=mRNA --key=transcript_id Arabidopsis_thaliana.TAIR10.44.gff3.gz > ath.bed
python -m jcvi.formats.gff bed --type=mRNA --key=transcript_id Arabidopsis_lyrata.v.1.0.44.gff3.gz  > aly.bed

将BED去重复

python -m jcvi.formats.bed uniq ath.bed
python -m jcvi.formats.bed uniq aly.bed

提取CDS序列

seqkit grep -f <(cut -f 4 ath.bed ) Athaliana_167_TAIR10.cds.fa.gz | seqkit seq -i > ath.cds
seqkit grep -f <(cut -f 4 aly.bed )  Arabidopsis_lyrata.v.1.0.cds.all.fa.gz | seqkit seq -i > aly.cds

karyotype

从ENSEMBLE下载的GFF文件中,已经包含了每个基因组的大小, 当然也可以各种工具从基因组序列序列中获取大小。

1.aly的核型文件

chr -   aly1    aly1    0   33132539    rdylbu-11-div-1
chr -   aly2    aly2    0   19320864    rdylbu-11-div-2
chr -   aly3    aly3    0   24464547    rdylbu-11-div-3
chr -   aly4    aly4    0   23328337    rdylbu-11-div-4
chr -   aly5    aly5    0   21221946    rdylbu-11-div-5
chr -   aly6    aly6    0   25113588    rdylbu-11-div-6
chr -   aly7    aly7    0   24649197    rdylbu-11-div-7
chr -   aly8    aly8    0   22951293    rdylbu-11-div-8
aly

2.ath的核型文件

chr -   ath1    ath1    0   30427671    brbg-10-div-1
chr -   ath2    ath2    0   19698289    brbg-10-div-3
chr -   ath3    ath3    0   23459830    brbg-10-div-5
chr -   ath4    ath4    0   18585056    brbg-10-div-7
chr -   ath5    ath5    0   26975502    brbg-10-div-9
ath

因为ENSMEBLE上Athalina和Alyrata的染色体命名都是1,2,3…,就会导致CIRCOS无法正确的区分来源,因此在原本的命名前加上了物种名缩写做为标签。
同时。我们要修改之前的bed文件

sed -e 's/^/ath/' ath.uniq.bed  > ath.bed
sed -e 's/^/aly/' aly.uniq.bed  > aly.bed

links

为了构建links文件,需要利用JCVI进行共线性分析

aly.bed aly.cds ath.bed ath.cds

用jcvi进行分析

python -m jcvi.compara.catalog ortholog --no_strip_names ath aly
python -m jcvi.compara.synteny screen --minspan=30 --simple ath.aly.anchors ath.aly.anchors.new

安装lastal

运行上面一步需要安装一个lastal软件
地址

cd last-1047/src
make
然后将src目录下的lastal与lastdb添加到环境中

其中ath.aly.anchors.simple是我们后续要用到的文件。

$head -n 1 ath.aly.anchors.simple
AT1G24260.1 AT1G27280.1 fgenesh1_pm.C_scaffold_1002045  fgenesh2_kg.1__2877__AT1G24260.1    225 -

我们需要将ath.aly.anchors.simple里的基因名替换成实际的位置信息,将其变成符合Circos的输入信息。
hoptop写了一个simple2links.py脚本,代码在他的GitHub上,https://github.com/xuzhougeng/myscripts

python ~/myscripts/simple2links.py ath.aly.anchors.simple

最终会输出ath.aly.anchors.simple_link.txt


ath_aly的links

1. 配置circos

karyotype=karyotype.tair10.txt,karyotype.aly.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 = 100000

<ideogram>
<spacing>
default = 0.005r
</spacing>
radius           = 0.80r
thickness        = 6p
fill             = yes
stroke_color     = dgrey
stroke_thickness = 2p
show_label = yes
label_font = default
label_radius = dims(ideogram,radius) + 0.05r
label_size = 48
label_parallel = yes
label_fromat = eval(sprintf("%s",var(chr)))
</ideogram>

<links>

<link>
file = ath.aly.anchors.simple_link.txt
radius = 0.61r
color = red
ribbon = yes
</link>

</links>

show_ticks = yes
show_tick_labels = yes

<ticks>
radius = 1r
color = black
thickness = 2p
multiplier = 1e-6

<tick>
spacing = 5u
size = 10p
</tick>

<tick>
color = black
thickness = 4p
spacing = 5u
size = 10p
show_label = yes
label_size = 10p
label_offset = 10p
format = %d
</tick>

</ticks>

<image>
dir* = .
radius* = 500p
<<include etc/image.conf>>
</image>

<<include etc/colors_fonts_patterns.conf>>
<<include etc/housekeeping.conf>>

要是你是conda安装的,你就可以到安装这个软件的conda环境下的etc文件夹下建立一个links.conf用来配置links, 建立一个ticks.conf配置ticks

2.1links.conf

<links>

<link>
file          = ath.aly.anchors.simple_link.txt
radius        = 0.61r
color         = red
ribbon = yes
</link>

2.2 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>

2.3 circos.conf

karyotype = karyotype.tair10.txt,karyotype.aly.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 etc/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) + 0.08r #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>

<<include etc/links.conf>>

<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>>

运行结果

结果

这里会发现一个问题,里面线的颜色一模一样,不容易进行区分。虽然可以在输入ath.aly.anchors.simple_link.txt里增加颜色,但是circos提供了一个动态规则,可以更加方便的直接在配置文件里修改。

建立规则(rules)

circos的配置格式为

<rules>

<rule>
...
</rule>

<rule>
...
</rule>
...

</rules>

circos的规则可以很复杂,但是最简单的情况就是下面这种。

<rule>
condition = var(chr1) eq "ath1"
color=rdylgn-5-div-1
</rule>

condition = var(chr1) eq "ath1"表示,判断link文件中左侧染色体的名字(var(chr1))是不是(eq)"ath1",如果是的话,那么颜色就是rdylgn-5-div-1
我们可以在etc/links.conf中增加五个条件,修改后的links.conf如下

<link>
file          = ath.aly.anchors.simple_link.txt
radius        = 0.61r
color         = blue_a4
ribbon = yes

<rules>
<rule>
condition = var(chr1) eq "ath1"
color=rdylgn-5-div-1
</rule>
<rule>
condition = var(chr1) eq "ath2"
color=rdylgn-5-div-2
</rule>
<rule>
condition = var(chr1) eq "ath3"
color=rdylgn-5-div-3
</rule>
<rule>
condition = var(chr1) eq "ath4"
color=rdylgn-5-div-4
</rule>
<rule>
condition = var(chr1) eq "ath5"
color=rdylgn-5-div-5
</rule>
</rules>

</link>
</links>

运行结果

结果

调整外圈和links的半径大小


外0.7r内0.975r

最后就是各种美化。
比如把外面的laels往外在移一点


label_radius = dims(ideogram,radius) + 0.2r

参考

https://www.jianshu.com/p/09565814a273
https://www.jianshu.com/p/1658e702ba17
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