circos教程_cimatron怎么用的人那么少

Circos的使用主要通过一个配置文件。该配置文件的内容格式主要以各种区块表示，大区块中可以包含小区块。区块中意“变量=值”的方式来进行参数的设定。在配置文件中一部分不需要改动，比如颜色、字体等。我们一般将这类信息保存到一个独立的配置文件中，这种情况我们需要在主配置文件中声明包含这些独立的配置文件名。例如：

设置生成图片参数：

<image>
<<include etc/image.conf>>
</image>

设置颜色、字体、填充模式的配置信息：

<<include etc/colors_fonts_patterns.conf>>

系统与Debug参数：

<<include etc/housekeeping.conf>>

Circos的参数：

-version
查询circos版本
-modules
检测perl模块
-conf <string>
输入主配置文件
-outputdir <string>
设置输出文件的路径
-outputfile <string>
设置输出文件名，该参数的值以.png为后缀
-svg
生成svg结果文件
-nosvg
不生成svg结果文件

Circos的命令使用非常简单，但是配置文件非常复杂，下面从示例中的各个track（染色体、染色体的刻度、连线、直方图、热图、文本）进行详解：

1. ideogram block 显示染色体

将染色体在图中展示出来，代表每个染色体的图形成为idogram。将一下配置信息放入到一个单独的配置文件中，命名为ideogram.conf。

<ideogram>
## 设定 ideograms 之间的空隙
<spacing>
# 设置圈图中染色体之间的空隙大小，以下设置为每个空隙大小为周长的 0.5%
default = 0.005r
# 也可以设置指定两条染色体之间的空隙
#<pairwise hsY;hs1>
# 以下设定为两条染色体之间的空隙约为圆的 20 度角。
#spacing = 20r
#</pairwise>
</spacing>
## 设定 ideograms
# 设定 ideograms 的位置，以下设定 ideograms 在图离圆心的 90% 处
radius = 0.90r
# 设定 ideograms 的厚度，可以使用 r（比例关系） 或 p（像素）作为单位
thickness = 20p
# 设定 ideograms 是否填充颜色。填充的颜色取决于 karyotype 指定的文件的最后一列。
fill = yes
# 设定 ideograms 轮廓的颜色及其厚度。如果没有该参数或设定其厚度为0，则表示没有轮廓。
stroke_color = dgrey
stroke_thickness = 2p
## 设定 label 的显示
# 设定是否显示 label 。 label 对应着 karyotype 文件的第 4 列。如果其值为 yes，则必须要有 label_radius 参数来设定 label 的位置，否则会报错并不能生成结果。
show_label = yes
# 设定 label 的字体
label_font = default
# 设定 label 的位置
label_radius = 1r+90p
# 设定 label 的字体大小
label_size = 40
# 设定 label 的字体方向，yes 是易于浏览的方向。
label_parallel = yes
</ideogram>

2. ticks block 添加染色体刻度的显示

在染色体图形中添加刻度显示，将以下信息放入到一个单独的配置文件中，命名为ticks.conf。

# 是否显示 ticks
show_ticks = yes
# 是否显示 ticks 的 lables
show_tick_labels = yes
## 设定 ticks
<ticks>
## ticks 的设置
# 设定 ticks 的位置
radius = 1r
# 设定 ticks 的颜色
color = black
# 设定 ticks 的厚度
thickness = 2p
# 设定 ticks' label 的值的计算。将该刻度对应位置的值 * multiplier 得到能展示到圈图上的 label 值。
multiplier = 1e-6
# label 值的格式化方法。%d 表示结果为整数；%f 结果为浮点数； %.1f 结果为小数点后保留1位； %.2f 结果为小数点后保留2位。
format = %d
## 以下设置了 2 个 ticks，前者是小刻度，后者是大刻度。
<tick>
# 设置每个刻度代表的长度。若其单位为 u，则必须要设置 chromosomes_units 参数。比如设置 chromosomes_units = 1000000，则如下 5u 表示每个刻度代表 5M 长度的基因组序列。
spacing = 5u
# 设置 tick 的长度
size = 10p
</tick>
<tick>
spacing = 25u
size = 15p
# 以下用于设置展示 ticks' label。
show_label = yes
# 设置 ticks' label 的字体大小
label_size = 20p
# 设置 ticks' label 离 ticks 的距离
label_offset = 10p
format = %d
</tick>
</ticks>

3. links block 以曲线连接显示基因组内部区域之间的联系

基因组内部不同的序列之间有联系，将之前用线条进行连接，从而展示到圈图上。常见的是重复序列之间的连接，将以下配置信息放入到单独的配置文件中，给其命名links.conf。

<links>
<link>
# 指定 link 文件的路径，其文件格式为：
# chr1 start end chr2 start end
# hs1 465 30596 hs2 114046768 114076456
# 表明这两个染色体区域有联系，例如这个区域的序列长度>1kb且序列相似性>=90%。
file = data/5/segdup.txt
# 设置 link 曲线的半径
radius = 0.8r
# 设置贝塞尔曲线半径，该值设大后曲线扁平，使图像不太好看。
bezier_radius = 0r
# 设置 link 曲线的颜色
color = black_a4
# 设置 link 曲线的厚度
thickness = 2
<rules>
# 以下可以设置多个 rules，用来对 link 文件的每一行进行过滤或展示进行设定。每个 rule 都有一个 condition 参数；如果该 condition 为真，除非 flow=continue ，则不
# 如果 link 文件中该行数据是染色体内部的 link，则不对其进行展示
<rule>
condition = var(intrachr)
show = no
</rule>
# 设置 link 曲线的颜色与 ideogram 的颜色一致，否则为统一的颜色。
<rule>
# condition 为真，则执行该 block 的内容
condition = 1
# 设置 link 曲线的颜色为第 2 条染色体的颜色。对应这 link 文件中第 4 列数据对应的染色体的名称
color = eval(var(chr2))
# 虽然 condition 为真，但依然检测下一个 rule
flow = continue
</rule>
# 如果 link 起始于 hs1，则其 link 曲线半径为 0.99r
<rule>
condition = from(hs1)
radius1 = 0.99r
</rule>
# 如果 link 结束于 hs1，则其 link 曲线半径为 0.99r
<rule>
condition = to(hs1)
radius2 = 0.99r
</rule>
</rules>
</link>
</links>

4. plots block 以直方图形式展示数据

将基因组序列的GC含量，表达量等以直方图的形式在圈图中展示出来。将一下配置信息放入到一个单独的配置文件中，给其命名为plots_histogram.conf。

<plot>
# 设定为直方图
type = histogram
# 数据文件路径，为 4 列：
# chromosome start end data
# hs1 0 1999999 180.0000
file = data/5/segdup.hs1234.hist.txt
# 设置直方图的位置，r1 要比 r0 大。直方图的方向默认为向外。
r1 = 0.88r
r0 = 0.81r
# 直方图的填充颜色
fill_color = vdgrey
# 默认下直方图轮廓厚度为 1px，若不需要轮廓，则设置其厚度为0，或在 etc/tracks/histogram.conf 中修改。
thickness = 0p
# 直方图是由 bins （条行框）所构成的。若 bins 在坐标上不相连，最好设置不要将其bins连接到一起。例如：
# hs1 10 20 0.5
# hs1 30 40 0.25
# 上述数据设置值为 yes 和 no 时，图形是不一样的。
extend_bin = no
# 以下添加 rule ，不在 hs1 上添加直方图。
<rules>
<<include exclude.hs1.rule>>
</rules>
# 设定直方图的背景颜色
<backgrounds>
show = data
<background>
color = vvlgrey
</background>
<background>
color = vlgrey
y0 = 0.2r
y1 = 0.5r
</background>
<background>
color = lgrey
y0 = 0.5r
y1 = 0.8r
</background>
<background>
color = grey
y0 = 0.8r
</background>
</backgrounds>
</plot>
<plot>
type = histogram
# 此处直方图的数据文件第 4 列是多个由逗号分割的数值，需要制作叠加的直方图。
file = data/5/segdup.hs1234.stacked.txt
r1 = 0.99r
r0 = 0.92r
# 给 4 个值按顺序填充不同的颜色
fill_color = hs1,hs2,hs3,hs4
thickness = 0p
orientation = in
extend_bin = no
<rules>
<<include exclude.hs1.rule>>
</rules>
# 在直方图中添加坐标网格线
<axes>
show = data
thickness = 1
color = lgrey
<axis>
spacing = 0.1r
</axis>
<axis>
spacing = 0.2r
color = grey
</axis>
<axis>
position = 0.5r
color = red
</axis>
<axis>
position = 0.85r
color = green
thickness = 2
</axis>
</axes>
</plot>

5. plots block以热图形式显示数据

基因组一个区域有多组数据时，适合以热图形式显示数据。比如基因表达量，将一下配置信息放入到一个单独的配置文件中，给其命名plots_heatmap.conf。

<plot>
# 绘制 heat map
type = heatmap
# 设定数据文件路径。文件有 5 列
# chrID start end data class
# hs1 0 1999999 113.0000 id=hs1
# hs1 0 1999999 40.0000 id=hs4
# hs1 0 1999999 20.0000 id=hs2
# hs1 0 1999999 7.0000 id=hs3
file = data/5/segdup.hs1234.heatmap.txt
# 设定图形所处位置
r1 = 0.89r
r0 = 0.88r
# 设定热图的颜色。颜色为 hs3 ，以及相应带不同透明程度的 5 种颜色。
color = hs1_a5,hs1_a4,hs1_a3,hs1_a2,hs1_a1,hs1
# 设定 scale_log_base 参数。计算颜色的方法如下：
# f = (value - min) / ( max - min ) 热图中每个方块代表着一个值，并给予相应的颜色标示。一系列的值 [min,max] 对应一系列的颜色 c[n], i=0..N
# n = N * f ** (1/scale_log_base)
# 由上面两个公式计算出代表颜色的 n 值。
# 若 scale_log_base = 1，则数值与颜色的变化是线性的；
# 若 scale_log_base > 1，则颜色向小方向靠近；
# 若 scale_log_base < 1，则颜色向大方向靠近。
scale_log_base = 5
<rules>
<<include exclude.hs1.rule>>
# 仅显示 id = hs1 的数据
<rule>
condition = var(id) ne "hs1"
show = no
</rule>
</rules>
</plot>
<plot>
type = heatmap
file = data/5/segdup.hs1234.heatmap.txt
r1 = 0.90r
r0 = 0.89r
color = hs2_a5,hs2_a4,hs2_a3,hs2_a2,hs2_a1,hs2
scale_log_base = 5
<rules>
<<include exclude.hs1.rule>>
<rule>
condition = var(id) ne "hs2"
show = no
</rule>
</rules>
</plot>
<plot>
type = heatmap
file = data/5/segdup.hs1234.heatmap.txt
r1 = 0.91r
r0 = 0.90r
color = hs3_a5,hs3_a4,hs3_a3,hs3_a2,hs3_a1,hs3
scale_log_base = 5
<rules>
<<include exclude.hs1.rule>>
<rule>
condition = var(id) ne "hs3"
show = no
</rule>
</rules>
</plot>
<plot>
type = heatmap
file = data/5/segdup.hs1234.heatmap.txt
r1 = 0.92r
r0 = 0.91r
color = hs4_a5,hs4_a4,hs4_a3,hs4_a2,hs4_a1,hs4
scale_log_base = 5
<rules>
<<include exclude.hs1.rule>>
<rule>
condition = var(id) ne "hs4"
show = no
</rule>
</rules>
</plot>

6.plots block 以文本形式线数据

若需要在圈图上显示一些基因的名称，此时需要以文本形式显示数据，将以下信息放入到一个单独的配置文件中，给其命名为plots_text.conf。

<plot>
# 表示出文字
type = text
# 数据文件路径
file = data/6/genes.labels.txt
# 显示在图形中的位置
r1 = 0.8r
r0 = 0.6r
# 标签的字体
label_font = light
# 标签大小
label_size = 12p
# 文字边缘的大小，设置较小则不同单词就可能会连接到一起了。
# padding - text margin in angular direction
# rpadding - text margin in radial direction
rpadding = 5p
# 设置是否需要在 label 前加一条线，用来指出 lable 的位置。
show_links = no
link_dims = 0p,2p,5p,2p,2p
link_thickness = 2p
link_color = black
<rules>
<<include exclude.hs1.rule>>
# 设置 rule ，对 label 中含有字母 a 或 b 的特异性显示
<rule>
condition = var(value) =~ /a/i
label_font = bold
flow = continue
</rule>
<rule>
condition = var(value) =~ /b/i
color = blue
</rule>
</rules>
</plot>

7. rules block 放置常用的规则配置

本例子中，很多track没有在1号染色体上显示，需要设置如下的规则信息，将其写入到exclude.hs1.rule中。

<rule>
condition = on(hs1)
show = no
</rule>

8. 主配置文件

在主配置文件circos.conf中，包含以上所需要的配置文件信息，则可以画出所需要的track。此外还可以设置一些全局的设置。

# 指定染色体组型的文件，该文件有 7 列，例如：
# chr - ID LABEL START END COLOR
# chr - hs1 1 0 249250621 chr1
# chr - hs2 2 0 243199373 chr2
karyotype = data/karyotype/karyotype.human.txt
# 设置长度单位，以下设置表示 1M 长度的序列代表为 1u。
chromosomes_units = 1000000
# 默认设置下是将 karyotype 文件中所有的染色体都展示出来。当然，也可能根据需要仅展示指定的 chromosomes, 使用如下的参数进行设置。
chromosomes_display_default = no
# 以下参数设置指定的 chromosomes 用于展示到圈图中。// 中是一个正则表达式，匹配的 chromosomes 用于展示到圈图中。其匹配的对象是 karyotype 文件中的第 3 列。也可以直接列出需要展示的 chromosomes， 例如：hs1;hs2;hs3;hs4 。
chromosomes = /hs[1-4]$/
# chromosomes = hs1;hs2;hs3;hs4
# 以下设置各个 ideograms 的大小。其总长度为 1 ，hs1 的长度为 0.5， hs2，hs3 和 hs4 这 3 个 chromosomes 的总长度为 0.5，并且这 3 个 chromosomes 的长度是分布均匀的。注意前者的单位是 r， 后者使用了正则表达式对应多个 chromosomes， 其单位于是为 rn 。
chromosomes_scale = hs1=0.5r,/hs[234]/=0.5rn
# 使 hs2， hs3 和 hs4 在圈图上的展示方向是反向的。
chromosomes_reverse = /hs[234]/
# 设置各个 ideograms 的颜色
chromosomes_color = hs1=red,hs2=orange,hs3=green,hs4=blue
# 默认下在 ideogram block 中统一设置了 ideogram 的位置，可以使用此参数调整指定 ideogram 的位置。
chromosomes_radius = hs4:0.9r
# chromosomes_radius = hs2:0.9r;hs3:0.8r;hs4:0.7r
# karyotype 文件最后一列指定了各个 chromosomes 的颜色，而使用 chromosomes_color 参数也能修改颜色。当然，使用如下方式进行颜色的修改，则更加直观。以下方式是对颜色重新进行定义。chr1，chr2，chr3 和 chr4 对应着 karyotype 文件最后一列的值，代表着颜色的类型。此处使用 color block 来对其进行重新定义。注意重新定义的时候需要加符号 *
<colors>
chr1* = red
chr2* = orange
chr3* = green
chr4* = blue
</colors>
### 绘制 plot 图
<plots>
<<include plots_histogram.conf>>
<<include plots_heatmap.conf>>
<<include plots_text.conf>>
</plots>
<<include ideogram.conf>>
<<include ticks.conf>>
<<include links.conf>>
################################################################
# 插入必须的并不常修改的标准参数
<image>
<<include etc/image.conf>>
</image>
<<include etc/colors_fonts_patterns.conf>>
<<include etc/housekeeping.conf>>

最后运行命令：