生信分析圖作為基因組、轉(zhuǎn)錄組等組學(xué)研究結(jié)果的可視化核心，常見類型包括火山圖（Volcano Plot）、Deeptools信號(hào)熱圖、IGV的動(dòng)態(tài)變化、PLS-DA圖、相關(guān)性圖、tSNE圖、UMAP圖、柱狀堆疊圖、山巒圖等。這些圖表通過(guò)不同形式展現(xiàn)差異基因、染色質(zhì)開放位點(diǎn)、功能富集等關(guān)鍵信息。對(duì)于剛?cè)腴T的研究者來(lái)說(shuō)，理解這些圖表背后的生物學(xué)信息可能頗具挑戰(zhàn)。今天，將帶您深入解析高分文章中常見的生信分析圖，幫助您掌握它們的應(yīng)用場(chǎng)景和具體含義。

1、火山圖
標(biāo)題：Defining the KRAS- and ERK-dependent transcriptome in KRAS-mutant cancers（揭示KRAS突變癌癥中的KRAS和ERK依賴性轉(zhuǎn)錄組）
發(fā)表時(shí)間：2024年6月7日
發(fā)表期刊：Science（火山圖）
 

影響因子：IF45.8/Q1
DOI：10.1126/science.adk0775

Figure 1 KRAS-dependent gene expression changes upon acute (24 hours) KRAS suppression in eight KRAS-mutant PDAC cell lines transiently transfected with KRAS or control non-specific (NS) siRNA.

圖1在八種KRAS突變型PDAC細(xì)胞系中，經(jīng)KRAS或?qū)φ辗翘禺愋?NS)siRNA瞬時(shí)轉(zhuǎn)染后，急性(24小時(shí))KRAS抑制導(dǎo)致的KRAS依賴性基因表達(dá)變化。

易小結(jié)
火山圖（Volcano plot）將統(tǒng)計(jì)術(shù)語(yǔ)中的顯著性（-log10 P-value）和差異變化倍數(shù)(Fold change)相結(jié)合，直觀地識(shí)別對(duì)照組和處理組中變化幅度較大且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)（基因、蛋白及代謝物等）。常應(yīng)用于研究基因組、表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄組、代謝組和蛋白質(zhì)組等數(shù)據(jù)分析。

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2、柱狀堆疊圖
標(biāo)題：A Gram-negative-selective antibiotic that spares the gut microbiome（一種選擇性針對(duì)革蘭氏陰性菌且不傷害腸道微生物組的抗生素）
發(fā)表時(shí)間：2024年5月29日
發(fā)表期刊：Nature（柱狀堆疊圖）
影響因子：IF48.5/Q1
 

DOI：10.1038/s41586-024-07502-0

Figure 2 Bacterial composition of mouse fecal microbiota obtAIned by full-length 16s rRNA sequencing at the Class level.

圖2通過(guò)全長(zhǎng)16s rRNA測(cè)序在綱水平上獲得的小鼠糞便微生物群細(xì)菌組成。

易小結(jié)
堆疊柱狀圖（Stacked bar chart）多維度展示不同樣本之間的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，還可以探究哪一部分比例（細(xì)菌數(shù)量、基因數(shù)量等）最大，以及每一部分的變動(dòng)情況（從有到無(wú)及從無(wú)到有）。常應(yīng)用于研究基因組、微生物組、表觀遺傳學(xué)等。

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3、山巒圖

標(biāo)題：An atlas of ePIthelial cell states and plasticity in lung adenocarcinoma（肺腺癌上皮細(xì)胞狀態(tài)與可塑性的圖譜）
發(fā)表時(shí)間：2024年2月28日
發(fā)表期刊：Nature（山巒圖）
影響因子：IF48.5/Q1

DOI：10.1038/s41586-024-07113-9

Figure 3 Per sample distribution of malignant cell CytoTRACE scores.
圖3每個(gè)樣本中惡性細(xì)胞CytoTRACE評(píng)分的分布。

易小結(jié)
山巒圖（Ridge plot）直觀展示樣本內(nèi)部不同處理組或者時(shí)間維度內(nèi)相同元素（如某基因、某蛋白及活性分?jǐn)?shù)等）動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。常應(yīng)用于研究表觀遺傳學(xué)、微生物組、代謝組等。

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4、GSEA富集分析圖
標(biāo)題：B-cell specific checkpoint molecules that regulate anti-tumor immunity（調(diào)控抗腫瘤免疫的B細(xì)胞特異性檢查點(diǎn)分子）
發(fā)表時(shí)間：2023年6月21日
發(fā)表期刊：Nature（GSEA富集分析圖）
影響因子：IF48.5/Q1

DOI：10.1038/s41586-023-06231-0

Figure 4 GSEA analysis for the “Response to type II IFN pathway” of tumor-infiltrating TIM-1BKO and CD19Cre/+ B cells.

圖4 TIM-1BKO和CD19Cre/+ B細(xì)胞腫瘤浸潤(rùn)中"II型干擾素反應(yīng)通路"的GSEA分析。

易小結(jié)
GSEA富集分析是基因集富集分析，用來(lái)確定一組先驗(yàn)定義的基因集是否在兩種生物狀態(tài)之間顯示出統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的、一致的差異，相較于傳統(tǒng)的基因功能富集，其主要提供感興趣的通路在你的樣本中的實(shí)際激活情況，可以是正激活和負(fù)激活兩類。常用于表觀遺傳學(xué)、基因組等研究中。

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5、deeptools熱圖
標(biāo)題：c-JUN: a chromatin repressor that limits mesoderm differentiation in human pluripotent stem cells（c-JUN：一種染色質(zhì)阻遏蛋白，可限制人多能干細(xì)胞中胚層分化）
發(fā)表時(shí)間：2025年1月29日
發(fā)表期刊：Nucleic Acids Research（deeptools熱圖）
影響因子：IF13.1/Q1
DOI：10.1093/nar/gkaf001
 

Figure 5 Heatmap shows the signal of WT and c-JUN KO ATAC-seq data during hPSC (D0) differentiated into mesoderm cell (D3), and EOMES, GATA4 ChIP-seq data in dME on EOMES and GATA4 binding sites.

圖5 熱圖顯示了WT和c-JUN KO ATAC-seq數(shù)據(jù)在hPSC（D0）分化為中胚層細(xì)胞（D3）期間的信號(hào)，以及EOMES、GATA4在dME中對(duì)EOMES和GATA4結(jié)合位點(diǎn)的ChIP-seq數(shù)據(jù)。

易小結(jié)
Deeptools熱圖信號(hào)分析是多樣本、多技術(shù)之間不同區(qū)域的信號(hào)值直觀展示，可以用于研究ChIP-seq、ATAC-seq、CUT&RUN及CUT&Tag等染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與開放等信號(hào)值，常用于研究轉(zhuǎn)錄因子或組蛋白修飾在不同樣本之間結(jié)合的變化、染色質(zhì)開放區(qū)域的動(dòng)態(tài)變化等研究。

6、IGV信號(hào)圖
標(biāo)題：c-JUN: a chromatin repressor that limits mesoderm differentiation in human pluripotent stem cells（c-JUN：一種染色質(zhì)阻遏蛋白，可限制人多能干細(xì)胞中胚層分化）
發(fā)表時(shí)間：2025年1月29日
發(fā)表期刊：Nucleic Acids Research（IGV信號(hào)圖）
影響因子：IF13.1/Q1
DOI：10.1093/nar/gkaf001
 

Figure 6 Genome view of the ATAC-seq data during hPSC (D0) differentiated into mesoderm cell (D3), and EOMES (GSM1505630, GSM1505631) , GATA4 (GSM1505644, GSM1505645) ChIP-seq data in dME and c-JUN, MBD CUT&RUN data in hPSC on select target genes.

圖6 ATAC-seq數(shù)據(jù)在hPSC(D0)分化為中胚層細(xì)胞(D3)過(guò)程中的基因組視圖，以及EOMES(GSM1505630, GSM1505631)、GATA4(GSM1505644, GSM1505645)在dME中的ChIP-seq數(shù)據(jù)，和c-JUN、MBD在hPSC中對(duì)選定靶基因的CUT&RUN數(shù)據(jù)。

易小結(jié)
IGV（Integrative Genomics Viewer）信號(hào)分析是展示單個(gè)或多個(gè)基因不同樣本、相同技術(shù)之間基因組區(qū)域的信號(hào)值動(dòng)態(tài)變化，可以用于研究ChIP-seq、ATAC-seq、CUT&RUN及CUT&Tag等染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與開放等信號(hào)值，常用于研究轉(zhuǎn)錄因子或組蛋白修飾在不同樣本之間結(jié)合的變化、染色質(zhì)開放區(qū)域的動(dòng)態(tài)變化等研究。

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7、UMAP
標(biāo)題：Deciphering the regulatory networks of human male germline development from embryo to adulthood（從胚胎到成年的人類雄性生殖細(xì)胞發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析）
發(fā)表時(shí)間：2025年5月21日
發(fā)表期刊：Biochimica et Biophysica Acta-Molecular Basis of Disease（UMAP）
影響因子：IF4.2/Q1
 

DOI：10.1016/j.bbadis.2025.167918

Figure 7 Developmental lineages of germ cells and main somatic cells during the embryonic period.

圖7胚胎時(shí)期生殖細(xì)胞與主要體細(xì)胞的發(fā)育譜系。

易小結(jié)
UMAP（Uniform manifold approximation and projection）降維分析即學(xué)習(xí)高維空間中的流形結(jié)構(gòu)，找到該流形的低維表示，用于數(shù)據(jù)可視化和分析細(xì)胞（單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和空間轉(zhuǎn)錄組等轉(zhuǎn)錄組分析），常用于展示細(xì)胞亞群構(gòu)成、細(xì)胞發(fā)育時(shí)期動(dòng)態(tài)變化、不同樣本之間的主要細(xì)胞亞群構(gòu)成的變化、稀有亞群的分布等等。

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8、PLS-DA圖
標(biāo)題：Mapping pesticide-induced metabolic alterations in human gut bacteria（繪制農(nóng)藥引起的人類腸道細(xì)菌代謝變化圖譜）
發(fā)表時(shí)間：2025年5月10日
發(fā)表期刊：Nature Communications（PLS-DA圖）
影響因子：IF15.7/Q1
 

DOI：10.1038/s41467-025-59747-6
Figure 8 Pesticides elicit growth effects of gut microbiota at 0.05μg/mL, 0.1μg/mL, 0.5μg/mL, and 1μg/mL.

圖8農(nóng)藥在0.05μg/mL、0.1μg/mL、0.5μg/mL和1μg/mL濃度下對(duì)腸道菌群產(chǎn)生生長(zhǎng)影響。

易小結(jié)
偏最小二乘判別分析（PLS-DA）作為結(jié)合偏最小二乘回歸和判別分析的統(tǒng)計(jì)方法，它通過(guò)尋找最大相關(guān)性來(lái)提取最有代表的成分，進(jìn)而用于預(yù)測(cè)和分類，反映在聚類圖的點(diǎn)與點(diǎn)之間的實(shí)際距離，距離越近，樣本越相似。PLS-DA在代謝組學(xué)和微生物組學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可以有效處理共線性和高維數(shù)據(jù)。

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9、tSNE
標(biāo)題：Mapping the single-cell transcriptomic response of murine diabetic kidney disease to therapies（繪制小鼠糖尿病腎病單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組對(duì)治療反應(yīng)的圖譜）
發(fā)表時(shí)間：2022年7月5日
發(fā)表期刊：Cell Metabolism（tSNE）
影響因子：IF30.9/Q1

DOI：10.1016/j.cmet.2022.05.010
Figure 9 Single cell atlas of drug treatments in a mouse model of DKD.
圖9糖尿病腎病小鼠模型中藥物處理的單細(xì)胞圖譜。

易小結(jié)
TSNE（T-distributed stochastic neighbor embedding）通過(guò)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中的樣本（細(xì)胞）在原始高維空間中（細(xì)胞中）距離的概率分布，然后再去低維空間（即圖中）中重建這種概率分布。通過(guò) t-SNE 將高維空間中的數(shù)據(jù)點(diǎn)嵌入到了低維空間，同時(shí)還保留了數(shù)據(jù)點(diǎn)在高維空間中的距離關(guān)系，常用于展示樣本之間的細(xì)胞異質(zhì)性、細(xì)胞亞群圖譜、腫瘤微環(huán)境的變化、不同樣本之間的主要細(xì)胞亞群構(gòu)成的變化、稀有亞群的分布等等。

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10. 相關(guān)性熱圖
標(biāo)題：Structure and function of the global ocean microbiome（全球海洋微生物組的結(jié)構(gòu)與功能）
發(fā)表時(shí)間：2015年5月22日
發(fā)表期刊：Science（相關(guān)性熱圖）
影響因子：IF45.8/Q1
DOI：10.1126/science.1261359
 

Figure 10 Pesticides elicit growth effects of gut microbiota at 0.05μg/mL, 0.1μg/mL, 0.5μg/mL, and 1μg/mL.
圖10表面微生物群落組成的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因素。

易小結(jié)
相關(guān)性熱圖通過(guò)揭示數(shù)據(jù)集中的不同樣本或者細(xì)胞之間的相關(guān)性解釋潛在的關(guān)聯(lián)性，為之后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供良好的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于多組學(xué)研究和表觀遺傳、基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、微生物組等組學(xué)研究中。

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參考文獻(xiàn)：
1.Klomp JA, Klomp JE, Stalnecker CA, Bryant KL, Edwards AC, Drizyte-Miller K, Hibshman PS, Diehl JN, Lee YS, Morales AJ, Taylor KE, Peng S, Tran NL, Herring LE, Prevatte AW, Barker NK, Hover LD, Hallin J, Sorokin A, Kanikarla PM, Chowdhury S, Coker O, Lee HM, Goodwin CM, Gautam P, Olson P, Christensen JG, Shen JP, Kopetz S, Graves LM, Lim KH, Wang-Gillam A, Wennerberg K, Cox AD, Der CJ. Defining the KRAS- and ERK-dependent transcriptome in KRAS-mutant cancers. Science. 2024 Jun 7;384(6700):eadk0775. doi: 10.1126/science.adk0775. Epub 2024 Jun 7.

2. Mu?oz KA, Ulrich RJ, Vasan AK, Sinclair M, Wen PC, Holmes JR, Lee HY, Hung CC, Fields CJ, Tajkhorshid E, Lau GW, Hergenrother PJ. A Gram-negative-selective antibiotic that spares the gut microbiome. Nature. 2024 Jun;630(8016):429-436. doi: 10.1038/s41586-024-07502-0. Epub 2024 May 29. PMID: 38811738; PMCID: PMC12135874.

3. Han G, Sinjab A, Rahal Z, Lynch AM, Treekitkarnmongkol W, Liu Y, Serrano AG, Feng J, Liang K, Khan K, Lu W, Hernandez SD, Liu Y, Cao X, Dai E, Pei G, Hu J, Abaya C, Gomez-Bolanos LI, Peng F, Chen M, Parra ER, Cascone T, Sepesi B, Moghaddam SJ, Scheet P, Negrao MV, Heymach JV, Li M, Dubinett SM, Stevenson CS, Spira AE, Fujimoto J, Solis LM, Wistuba II, Chen J, Wang L, Kadara H. An atlas of epithelial cell states and plasticity in lung adenocarcinoma. Nature. 2024 Mar;627(8004):656-663. doi: 10.1038/s41586-024-07113-9. Epub 2024 Feb 28.

4. Bod L, Kye YC, Shi J, Torlai Triglia E, Schnell A, Fessler J, Ostrowski SM, Von-Franque MY, Kuchroo JR, Barilla RM, Zaghouani S, Christian E, Delorey TM, Mohib K, Xiao S, Slingerland N, Giuliano CJ, Ashenberg O, Li Z, Rothstein DM, Fisher DE, Rozenblatt-Rosen O, Sharpe AH, Quintana FJ, Apetoh L, Regev A, Kuchroo VK. B-cell-specific checkpoint molecules that regulate anti-tumour immunity. Nature. 2023 Jul;619(7969):348-356. doi: 10.1038/s41586-023-06231-0. Epub 2023 Jun 21.

5. Zhang R, Li G, Zhang Q, Wang Z, Xiang D, Zhang X, Chen J, Hutchins AP, Qin D, Su H, Pei D, Li D. c-JUN: a chromatin repressor that limits mesoderm differentiation in human pluripotent stem cells. Nucleic Acids Res. 2025 Jan 24;53(3):gkaf001. doi: 10.1093/nar/gkaf001. PMID: 39876710; PMCID: PMC11760979.

6. Chen J, Yang X, Cui M, Yao Z, Ouyang Z, Qu Z, Huang Y, Zhu Y, Zhao J, Chang G. Deciphering the regulatory networks of human male germline development from embryo to adulthood. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2025 Oct;1871(7):167918. doi: 10.1016/j.bbadis.2025.167918. Epub 2025 May 21. PMID: 40409516.

7. Chen L, Yan H, Di S, Guo C, Zhang H, Zhang S, Gold A, Wang Y, Hu M, Wu D, Johnson CH, Wang X, Zhu J. Mapping pesticide-induced metabolic alterations in human gut bacteria. Nat Commun. 2025 May 10;16(1):4355. doi: 10.1038/s41467-025-59747-6. PMID: 40348778; PMCID: PMC12065874.

8. Wu H, Gonzalez Villalobos R, Yao X, Reilly D, Chen T, Rankin M, Myshkin E, Breyer MD, Humphreys BD. Mapping the single-cell transcriptomic response of murine diabetic kidney disease to therapies. Cell Metab. 2022 Jul 5;34(7):1064-1078.e6. doi: 10.1016/j.cmet.2022.05.010. Epub 2022 Jun 15. PMID: 35709763; PMCID: PMC9262852.

9. Shinichi Sunagawa et.al.,Structure and function of the global ocean microbiome. Science,1261359(2015). DOI:10.1126/science.1261359