植物激素通路分析和绘图-看这一篇就够了

在文章中，植物激素通路分析常以下面两种形式的图片来展示分析结果。其一，依赖于 KEGG pathway 的通路图，在此基础上将通路中的基因用不同颜色来展示其在转录组数据中的上下调情况。

另外一种类型，将通路图简化，绘制一条仅包含关键步骤和关键基因的模式图，在此基础上将关键基因在转录组数据中的表达量情况用热图形式展示。下面我们来具体来实现一下这些通路分析和绘图。

植物激素通路图

1. 基因的KO注释 

因为基于KEGG Pathway数据库来进行植物激素通路分析，首先要对基因进行KEGG数据库的KO注释。需要准备物种的基因组蛋白序列文件，如水稻，可从ensembl plant数据库下载（ftp://ftp.ensemblgenomes.org/pub/plants/release-42/fasta/oryza_sativa/pep/）。通过KEGG的Analysis tools中的BlastKOALA（https://www./blastkoala/），用基因组蛋白序列的FA文件与数据库进行比对，从而对基因进行KO注释，获得基因的KO号。

BlastKOALA

2. 基因与植物激素相关途径关联性分析

首先，整理KEGG数据库中植物激素生物合成和信号转导相关通路的信息。我们已整理好，可在课程资料中下载直接使用，信号转导通路文件为hormone  signal-KO.xlxs，生物合成途径文件为hormone biosyn-KO.xlsx。文件里面包含相关通路中每个基因的KO号和名称。

植物激素信号转导通路信息表

第二步，筛选水稻中参与植物激素生物合成和信号转导通路的基因。分别打开KO注释文件，生物合成和信号转导通路文件hormone  signal-KO.xlxs，hormonebiosyn-KO.xlsx，使用vlookup的公式利用KOID行将信息进行匹配，可整理一个新的输出文件signal-rice.xlxs和 biosyn-ricex.xlxs。该文件可获得水稻 基因ID与激素相关中KO ID的对应关系

水稻基因参与植物激素信号转导通路信息表

3. 差异表达数据在通路中可视化-着色 

首先，筛选差异基因中植物激素通路相关基因。使用excel打开差异基因文件和水稻激素通路注释文件signal-rice.xlxs和 biosyn-ricex.xlxs，使用vlookup的公式利用水稻基因ID行进行匹配，可整理一个新的输出文件DEG-hormone.xlxs。通过该文件可获得水稻差异基因中参与植物激素相关通路的基因ID，以及对应的通路中KO ID信息。

参与植物激素相关通路中的差异基因

第二步，植物激素信号转导通路中基因表达分析。筛选DEG-hormone.xlxs中植物激素信号转导相关基因，并获取上下调信息，整理为新文件DEG-signal。利用KEGG pathway在线着色功能（https://www./kegg-bin/show_pathway?map04075），通过页面上的user data mapping功能将上下调信息在图上用不同颜色展示。需要根据文件DEG-signal中基因的上下调来定义颜色，如下调用绿色green显示，上调用红色Red显示，既有上调又有下调用蓝色显示，示例如下图所示。

KEGG植物激素通路表达可视化-着色

4. 差异表达数据在通路中可视化-热图 

筛选DEG-hormone.xlxs中植物激素通路相关基因，并获取表达量信息（如FPKM），利用R语言绘制基因的表达量层次聚类热图，或者也可以用在线绘制热图工具（http://www2./expression，https://software./morpheus/）。

JA合成和信号转导通路基因表达热图

5. 绘制定制化通路图 

根据KEGG数据中注释信息并结合文献整理植物激素信号转导和合成通路，并利用在线绘图工具（https://www./）绘制通路图；也可参考课程中已经整理好的示例结果直接绘图。

ABA生物合成通路图绘制

更多关于植物激素通路分析和绘制的内容，可观看课程视频，“植物激素通路分析”