十二. Circos基因组作图

前言

最近进行基因组数据分析，绘制圈图，想做两个基因组的比较分析，通过查询文献，发现棉花基因组圈图在细节方面做的较好，主要就是染色体排布中间对称，这样共线性连线就不会出现交叉现象，于是尝试从头开始利用circos绘制圈图。通过不断调整，成品如下：

circos.png

1. 软件安装：

conda install -c bioconda circos

可能会出现报错：GD模块没有安装，可以直接下载GD模块，手动安装。

2. 文件准备

安装好Circos以后，就可以进行绘图，首先创建一个文件夹，在文件夹中准备相关配置文件：

1.circos.conf

2.ideogram.conf

3.ideogram.label.conf

4.ideogram.position.conf

5.bands.conf

6.ticks.conf

另外，在当前文件夹在创建一个文件夹data，存放自己准备的数据文件，例如我的圈图准备画8层：

1.karyotype

2.Genedensity

3.GC_content

4.Expression1

5.Expression2

6.Expression3

7.Copia/Gypsy

8.link

准备好以上文件（文件基本格式：chr start end value，共4列\t隔开），运行以下命令即可输出图片circos.png和circos.svg：

circos -conf circos.conf

接下来详细介绍文件的准备

3. 配置文件：circos.conf

circos.conf是circos的主要配置文件，画图也是通过命令：circos -conf circos.conf来完成，但circos.conf引用了文件夹中其他配置文件，如：ideogram.conf，bands.conf等，另外还有安装文件etc中的一些配置文件（conda安装的位置：~/.conda/pkgs/circos-0.69.8-hdfd78af_1/etc/），如：housekeeping.conf，image.generic.conf等。

circos.conf文件格式：

show_scatter = yes

show_line = yes

show_histogram = yes

show_heatmap = yes

show_tile = yes

show_highlight = yes

use_rules = yes

<> #<<>>表示引用的其他配置文件，在当前文件和系统的etc文件中查找

<>

<>

<>

<>

karyotype = data/1.karyotype

#1.karyotype为染色体信息文件，格式如下：

#chr - a1 a.Chr01 0 23931628 chr1

#chr - a2 a.Chr02 0 56312238 chr2

#chr - a3 a.Chr03 0 61034414 chr3

chromosomes_units = 2000000 #染色体的单位2M，如果是一个染色体可以设置为1M

#chromosomes_reverse = /b[1-18]/

chromosomes_reverse = b1,b2,b3... #设置染色体方向

chromosomes_order = a1,a2,...a18,b18,....b2,b1#设置染色体排列顺序，物种a：1-18，物种b：18-1，同时物种b通过chromosomes_reverse设置为染色体反向，这样保证了中间对称，更美观，

# 和之间的部分是进行link的设置，格式和html相似

z = 0

radius = 0.39r #绘图半径0.39r

thickness = 1p #设置连线粗细

z = 50

color = grey #总体设置连线颜色，后面可以重新设置

thichness = 4

file = data/8.link #读取文件

#link文件格式：

#a1 6343321 6346963 b1 7987463 7991529

#a1 7081344 7082400 b1 8185204 8186260

#a1 7113128 7114630 b1 8217069 8218575

#个性化设置

condition = var(chr1) eq "a1" #对染色体a1进行设置

color = 154,103,2 #对染色体a1颜色进行设置

#到为一个设置单元

condition = var(chr1) eq "a2" #对染色体a1颜色进行设置

color = 102,102,0

...

#以上到是对中心link区域的设置，以下到是对其他层画图设置

#是对其中一层的画图设置，其他层类似设置

type = histogram #画图类型为柱状图

color = 190,166,46 #颜色

file = data/3.GC_content #读取文件

#文件格式，窗口为1M

#a5 1 1000000 0.0396

#a5 1000001 2000000 0.0435

#a5 2000001 3000000 0.0288

fill_color = 190,166,46#填充颜色

r0 = 0.40r #图层位置0.40r到 0.40r+100p之间

r1 = 0.40r+100p

orientation = out #朝向外

min = 0#显示最大最小值设置

max = 0.1

#背景色设置

color = 241,239,239

...#其他图层参考上面设置

<\plots>

注：以上是circos.conf文件设置，最重要，也是相对较为复杂的一个文件

4. 配置文件：ideogram.conf

以下是染色体配置文件：

default = 0.005r#染色体之间间隔距离

#设置其中两个染色体之间距离

spacing = 6r #在图形上面留下空白区域

spacing = 6r#在图形下面对称留下空白区域

<>

<>

<>

radius* = 0.825r

5. 配置文件：ideogram.label.conf

染色体标签设置：

show_label = yes

label_font = bold#设置为黑体

label_radius = 1.075r#位置

label_size = 28#字体大小

label_parallel = yes #与圆相切

label_format = eval(sprintf("%s",var(label))) #标签格式为文本格式

6. 配置文件：ideogram.position.conf

染色体位置文件：

radius = 0.90r

thickness = 20p

fill = yes

fill_color = dgrey

stroke_thickness = 2p

troke_thickness = 0

7. 配置文件：bands.conf

show_bands = yes

fill_bands = yes

band_stroke_thickness = 2

band_stroke_color = white

band_transparency = 0

8. 配置文件：ticks.conf

对染色体刻度和刻度标签进行设置：

show_ticks = yes

show_tick_labels = yes

radius = dims(ideogram,radius_outer)

orientation = out

label_multiplier = 1e-6

color = black

size = 20p

thickness = 2p

label_offset = 4p

format = %d

spacing = 1u

show_label = no

size = 10p

spacing = 5u

show_label = no

label_size = 20p

size = 15p

spacing = 10u

show_label = yes

label_size = 24p

9. 配置文件：housekeeping.conf和image.generic.conf

配置文件housekeeping.conf和image.generic.conf，位于安装文件的etc文件中，一般不需要修改，有时候却可以修改，如：

(1). 在画图的时候如果一个文件的比如基因密度或GC含量，需要画图的位点超过25000个的时候就会报错，但我们可以在housekeeping.conf文件中，找到max_links，max_points_per_track的位置根据自己的情况进行修改：

max_links = 25000

max_points_per_track = 25000

(2). 在默认条件下绘制的第一个染色体的位置是从3点钟的位置开始，如果想调整起始位置，可以调整image.generic.conf文件中的参数，如angle_offset = -90 ，这时第一个染色体的位置是从12点钟的位置开始，如果我们想在上方留出空白区域可以设置：angle_offset = -85.