跟着BMC Plant Biology学作图：R语言ggtree圆形树形图并添加分组背景色

大家好，我是小李，今天想和大家分享一下我在学习R语言ggtree绘制圆形树形图并添加分组背景色时的一些心得体会。最近在简书平台上看到一篇关于BMC Plant Biology的文章，深受启发，于是决定自己动手尝试一番。

首先，让我们了解一下什么是ggtree。ggtree是一个基于ggplot2的扩展包，专门用于绘制进化树和其他树状结构。它不仅能够绘制传统的树形图，还可以轻松地将树形图与其他数据可视化元素结合在一起，如热图、散点图等。这使得ggtree成为生物信息学领域中非常受欢迎的工具之一。

接下来，我们来看看如何使用ggtree绘制圆形树形图并添加分组背景色。具体步骤如下：

1. 安装和加载必要的R包

# 安装ggtree和ape包
if (!requireNamespace("BiocManager", quietly = TRUE))
  install.packages("BiocManager")
BiocManager::install("ggtree")
install.packages("ape")

# 加载ggtree和ape包
library(ggtree)
library(ape)

确保你已经安装并加载了ggtree和ape这两个包。ape是处理和分析系统发育树的核心包，而ggtree则是我们用来绘制树形图的主要工具。

2. 准备新ick文件

为了绘制树形图，我们需要一个包含树结构的新ick文件。你可以从公共数据库下载现成的树文件，或者自己构建一棵树。这里我选择了一个简单的例子，假设我们有一个名为tree.nwk的新ick文件，内容如下：

((A:0.1, B:0.2):0.3, (C:0.4, D:0.5):0.6);

这个新ick文件描述了一棵简单的四叉树，节点A、B、C和D之间的距离用冒号后面的数字表示。

3. 读取新ick文件并绘制基础树形图

# 读取新ick文件
tree <- read.tree("tree.nwk")

# 绘制基础树形图
ggtree(tree) +
  theme_tree2()

通过上述代码，我们可以得到一棵基本的树形图。`theme_tree2()`函数用于调整绘图主题，使其更美观。

4. 将树形图转换为圆形树形图

# 将树形图转换为圆形树形图
ggtree(tree, layout = "circular") +
  theme_tree2()

通过设置`layout = "circular"`参数，我们可以将树形图转换为圆形树形图。这种布局不仅美观，还能更好地展示树的层次结构。

5. 添加分组背景色

为了让树形图更加直观，我们可以根据不同的分组为树的不同部分添加背景色。假设我们有以下分组信息：

group <- data.frame(node = c(2, 3, 4, 5),
                   group = c("Group1", "Group1", "Group2", "Group2"))

其中，`node`列表示树中的节点编号，`group`列表示每个节点所属的分组。接下来，我们将这些分组信息添加到树形图中：

# 添加分组背景色
ggtree(tree, layout = "circular") +
  geom_tippoint(aes(color = group)) +
  facet_plot(panel = "branch", data = group, geom = "polygon",
  theme_tree2()

`geom_tippoint()`函数用于为叶节点添加颜色标记，`facet_plot()`函数则用于为树的不同分支添加分组背景色。`alpha = 0.3`参数用于设置背景色的透明度，使其不会过于显眼。

6. 进一步美化图形

最后，我们可以对图形进行一些进一步的美化，例如调整字体大小、颜色、线条粗细等。以下是完整的代码：

# 完整代码
ggtree(tree, layout = "circular") +
  geom_tippoint(aes(color = group), size = 3) +
  facet_plot(panel = "branch", data = group, geom = "polygon",
  scale_color_manual(values = c("Group1" = "blue", "Group2" = "red")) +
  scale_fill_manual(values = c("Group1" = "lightblue", "Group2" = "pink")) +
  theme_tree2() +
  theme(legend.position = "right",