R可視化：三元圖

介紹

三元圖通常用于三組數(shù)據(jù)兩兩比較猴蹂，可以展示三組間的相對基因表達(dá)或者物種豐度等。三元圖是重心圖的一種宵统，它有三個(gè)變量晕讲，但需要三者總和為恒定值。在一個(gè)等邊三角形坐標(biāo)系中马澈，圖中某一點(diǎn)的位置代表三個(gè)變量間的比例關(guān)系瓢省。常用于物理化學(xué)、巖石學(xué)痊班、礦物學(xué)勤婚、冶金學(xué)和其它物理科學(xué)，用于表示在同一個(gè)系統(tǒng)中三組分間的比例涤伐。在群體遺傳學(xué)中馒胆，它被稱做Finetti圖；在博弈論中凝果，常被稱為simplex圖祝迂。

A ternary plot, ternary graph, triangle plot, simplex plot, Gibbs triangle or de Finetti diagram is a barycentric plot on three variables which sum to a constant. It graphically depicts the ratios of the three variables as positions in an equilateral triangle. It is used in physical chemistry, petrology, mineralogy, metallurgy, and other physical sciences to show the compositions of systems composed of three species. In population genetics, it is often called a de Finetti diagram. In game theory, it is often called a simplex plot.

解讀

位置信息：點(diǎn)的位置信息反映了點(diǎn)與組分（某個(gè)角）之間的距離信息，距離反映了相對比例的高低
解讀三組比例：

雙平行線/小等邊三角形法：由點(diǎn)向底邊做兩條平行線建立小正三角形器净，將底邊分成三段型雳，中間為頂部組所占比例，左段為右側(cè)組比例，右段為左側(cè)組比例纠俭。

垂線法：點(diǎn)向三條邊做垂線沿量，穿越的格數(shù)，即對角組中所占比例冤荆；

向各邊零坐標(biāo)方向作平行線法：按坐標(biāo)系組的顏色和數(shù)值直接讀各組比例朴则；(圖中所示方法，A和B均略大于0.3钓简，而C接近0.4)

規(guī)律：
1. 三角形邊平等線上的點(diǎn)乌妒，在平行線對應(yīng)的頂點(diǎn)組所占比例是恒定的。
2. 頂點(diǎn)到底邊直線上的點(diǎn)外邓，上面任意點(diǎn)中兩底角組相對比例恒定芥被。
點(diǎn)大小：為了防止點(diǎn)過大或者過小坐榆，在基因或者物種豐度分析時(shí)候拴魄，需要進(jìn)行l(wèi)og10轉(zhuǎn)換
優(yōu)點(diǎn)：
1. 打破了普通兩兩比較火山圖展示方式，可將三組兩兩比較和三組的相對關(guān)系展示在同張圖中席镀；
2. 兩組只能比較一次匹中，三組可以比較三次，可説的結(jié)果非常多豪诲；
3. 三是個(gè)非常好的數(shù)字顶捷，2組比較太常見且單調(diào)，4組及以上信息量大讓人暈屎篱，三組正好高端大氣上檔次服赎，而且還有內(nèi)涵

案例

百脈根根瘤的微生物組成，同時(shí)在根瘤缺失突變體條件下發(fā)現(xiàn)根和根際微生物均有較大差異的變化交播。

圖4.A/B 三元圖展示同一基因型百脈根不同取樣區(qū)域/生態(tài)位(Compartment)中特異OTU重虑。
C/D 用箱線圖進(jìn)一步展示上面發(fā)現(xiàn)的每類顯著富集OTU的總體相對豐度

圖中元素解釋，以A圖為例

最上方的黑體加粗Wild-type表示此圖的材料類型為野生型秦士，與B圖中的Mutant突變體對應(yīng)缺厉；

圖中三角頂點(diǎn)分別為三種compartment，括號(hào)中數(shù)量為此組中顯著富集的OTU數(shù)量隧土；

圖中點(diǎn)的大小代表三組樣品的組內(nèi)平均值提针，再求平均值的相對豐度，

位置代表在三組中相對比例曹傀，離那個(gè)頂點(diǎn)近就是其在此頂點(diǎn)組相對于其它組更高辐脖；

顏色代表OTU在三組中兩兩比較的顯著富集情況，與上圖只比較了兩次不同皆愉；此圖比較了6次嗜价，以Soil特異富集的棕色OTU為例說明：先進(jìn)行Soil與Root比較確定Soil中顯著富集的OTU落萎，再將Soil與Rhizosphere比較確定Soil中顯著富集的OTU，再將這兩組顯著富集OTU取交集炭剪，并將圖中相應(yīng)的點(diǎn)標(biāo)記為棕色；同理另外兩組Root和Rhizosphere中標(biāo)記顯著富集的OTU翔脱，都是需要兩次比較奴拦，再取并集得出來的〗煊酰可見此圖的計(jì)算過程有多大的工作量错妖。圖中其它非兩次比較顯著富集共有OTU均標(biāo)為灰色，作為背景色疚沐。

下面的箱線圖對應(yīng)上方的三元圖暂氯，展示這些找到的各compartment特異的OTU在不同部分中的相對豐度分布；

圖表結(jié)果：圖中顯示了各實(shí)驗(yàn)組中相對于其它兩組特異富集的OTU的數(shù)量和相對豐度情況亮蛔，而且看到了野生型(A)和突變體(B)中明顯的變化痴施，如突變體中根特異的OTU減少，而根際特異增加這種明顯的樣式究流，以說明該基因?qū)Ω透H微生物組的影響辣吃。

經(jīng)驗(yàn)和技巧：三元圖三組特異富集圖(本圖樣式)，本質(zhì)上是6次兩兩比較和三次韋恩圖比較的結(jié)果芬探，信息高度概括神得，并從多方面展示，非常值得使用偷仿；同時(shí)兩個(gè)三元圖并列哩簿，讓讀者去找差異，即讓讀者參與酝静，又讓發(fā)現(xiàn)的差異深入人心节榜；本圖結(jié)合箱線圖，進(jìn)一步展示找到的差異别智，從豐度水平進(jìn)行對比全跨，結(jié)果更直觀.

實(shí)現(xiàn)

使用ggtern包，修飾圖請看引用2.

library(ggtern)
library(dplyr)

data(Feldspar)
Feldspar <- Feldspar %>% arrange(desc(P.Gpa))
ggtern(data = Feldspar, aes(x = Ab, y = An, z = Or)) +

  #the layers
  geom_mask() + #MASK UNDER POINTS
  geom_point(aes(fill = T.C,
                 size = P.Gpa,
                 shape = Feldspar)) +
  #scales
 scale_shape_manual(values = c(21, 24)) +
  scale_size_continuous(range = c(2.5, 7.5)) +
 scale_fill_gradient(low = 'green', high = 'red') +
  #tweak guides
 guides(shape= guide_legend(order   =1,
                             override.aes=list(size=5)),
         size = guide_legend(order   =2),
         fill = guide_colourbar(order=3)) +
  #labels and title
  labs(size = 'Pressure/GPa',
       fill = 'Temperature/C') +
  #theme tweaks
 theme_bw()  +
  theme_showarrows() + 
  theme(legend.position      = c(0, 1),
        legend.justification = c(0, 1),
        legend.box.just      = 'left')

Ternary包亿遂，

library(Ternary)
TernaryPlot(point="up", atip='A', btip='B', ctip='C',
              alab='Aness', blab='Bness', clab='Cness')
TernaryText(list(A=c(10, 1, 1), B=c(1, 10, 1), C=c(1, 1, 10)),
              col=cbPalette8[4], font=2)

引用

擴(kuò)增子圖片解讀7三元圖
ggtern
ggtern參數(shù)
Ternary