10xGenomics单细胞转录seurat包提取表达量画小提琴图

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• 需求
• 提取表达
• 画小提琴图
• 对噪音处理

需求

其实seurat包已经有画小提琴图的函数，VlnPlot，参数也较多，基本上可以满足需求，但是如果需要对其x、y轴的文字以及大小调整，可以直接添加其他的ggplot的命名，比如命令如下：

p<-VlnPlot(object = newname.immune.combined, features.plot = as.character(gene), return.plotlist=TRUE,point.size.use = -1,cols.use=color,size.x.use = -1,do.sort = F)
p<-p+labs(x='Clusters', y= 'Gene Expresion')
p<-p+theme(panel.grid=element_blank(), legend.background = element_rect(colour = NA),
        legend.title = element_blank(),legend.text = element_text(face="plain", color="black",size = 20),
        axis.text.x = element_text(color="black",size=15),
        axis.text.y = element_text(color="black",size=15),
        axis.title.x = element_text(face="plain", color="black",size=20),
        axis.title.y = element_text(face="plain", color="black",size=20))

• [x] 参数： size.x.use = -1
• [x] 参数： immune.combined为seurat对象
• [x] 参数： features.plot，为基因名称
• [x] 参数： cols.use为调整小提琴的颜色
• [x] 参数： labs添加坐标轴或者title名字，与普通的ggplot中的一样

正常情况下，这样基本上满足需求，但是之前有个特殊的项目，将项目中的聚类名字修改了，改变顺序，然后画出来的图顺序不对（如下图），因此需要调整顺序。

顺序不对的小提琴图

但是VlnPlot函数中没有找到相关参数，幸亏seurat包功能比较全，那我就提取表达量数据，自己作图就ok了。

提取表达量

seurat提取表达量函数为：FetchData，提取命令也很简单：

exprs <- data.frame(FetchData(object = immune.combined, vars.all = gene))

• [x] 参数： object，为seurat分析对象
• [x] 参数： vars.all，提取数据的名称，可以是向量，比如：c("tSNE_1","tSNE_2", 基因名称)

• [x] 参数： cells.use，提取数据的细胞barcode，这里不用
  提取表达结果如下图：

  
  初始表达量结果
  

  这里提取的数据只有barcode和表达量，没有聚类信息，因此需要增加聚类信息：

exprs$Barcod<-rownames(exprs)
ident<-data.frame()
#barcode与聚类信息提取
ident<-data.frame(Barcod=names(newname.immune.combined@ident),orig.ident=newname.immune.combined@ident)
#通过merge函数，将表达量与聚类号对应起来
c<-merge(exprs,ident,by='Barcod')
#对其进行排序
c$orig.ident<-factor(c$orig.ident,levels=c(sort(unique(immune.combined@ident))))

最终得到如下表达量矩阵：

有聚类信息的表达量矩阵

得到上述表达矩阵，开始画小提琴图：

ggplot(data = c,mapping = aes(x = factor(x = orig.ident),y = c[,2])) +geom_violin(scale = "width",adjust =1,trim = TRUE,mapping = aes(fill = factor(x = orig.ident)))+labs(x='Clusters', y= 'Gene Expresion',title=costmer_gene[m])+scale_colour_manual(values=mycolo)+theme(legend.position = 'none')+theme(panel.grid=element_blank(), legend.background = element_rect(colour = NA),
        legend.title = element_blank(),legend.text = element_text(face="plain", color="black",size = 20),
        axis.text.x = element_text(color="black",size=20),
        axis.text.y = element_text(color="black",size=20),
        axis.title.x = element_text(face="plain", color="black",size=20),
        axis.title.y = element_text(face="plain", color="black",size=20))
ggsave('test.pdf')

错误的小提琴图
开始按照普通的画小提琴进行小提琴绘制：

ggplot(data,aes(x=factor(orig.ident),y=Cdh17,fill=orig.ident))+geom_violin(alpha=0.8,width=1)
ggsave('test.pdf')

得到如下图小提琴图，可以看到数据分别有明显从错误。

错误1小提琴图

正确的小提琴图
通过修改小提琴图画法，找到正确的小提琴图命名：

ggplot(data = data,mapping = aes(x = factor(x = orig.ident),y = Cdh17)) +geom_violin(scale = "width",adjust =1,trim = TRUE,mapping = aes(fill = factor(x = orig.ident)))
ggsave('test.pdf')

得到如下小提琴图：

小提琴图

从图中可以看出，数据分布基本正常，聚类10的表达量明显高于其他聚类，但是与我们直接用VlnPlot函数画图出来的图还是不一样，除了聚类10以外，其他表达量也较高。

最终正确小提琴图

通过查看seurat官网在GitHub上面的SingleVlnPlot源代码，然后发现其他官方对其有一个噪音处理过程，这是与VlnPlot画出来不一样的原因，然后我们也加上噪音处理，可以得到与VlnPlot一样的图。（VlnPlot函数是调用SingleVlnPlot画图）

noise <- rnorm(n = length(x = data[,c('Cdh17')])) / 100000
data[,c('Cdh17')] <- data[, c('Cdh17')] + noise
ggplot(data = data,mapping = aes(x = factor(x = orig.ident),y = Cdh17)) +geom_violin(scale = "width",adjust =1,trim = TRUE,mapping = aes(fill = factor(x = orig.ident))) 
ggsave('test.pdf')

得到与VlnPlot的几乎一致的图：

最终与官方一致的小提琴图

，至于颜色，legend都可以通过ggplot2画图图层修改。

到此，画小提琴图终于完成了。

2019年3月27日