如何绘制按门级着色带梯度的微生物组堆叠柱状图

步骤1：关联分类信息到重塑后的数据 #

将melt后的宽表数据与门-科对应表合并，让每个科（variable列）都带上所属门的信息：

# 合并分类映射
df_melt <- merge(df_melt, df_taxa, by.x = "variable", by.y = "Family", all.x = TRUE)

all.x=TRUE会自动过滤掉数据中不存在的科（比如示例里的Family1、Family2）。

步骤2：自定义门级梯度色生成函数 #

实现函数为每个门分配基础色，下属科生成该基础色的连续梯度：

ColourPalleteMulti <- function(df, phylum_col, family_col) {
  # 为每个门指定基础主色（可自行替换）
  phylum_base_cols <- c("Phyla1" = "#1f77b4", "Phyla2" = "#ff7f0e", "Phyla3" = "#2ca02c")
  
  # 按门分组，为每组科生成梯度色
  color_list <- lapply(split(df, df[[phylum_col]]), function(sub_df) {
    family_count <- nrow(sub_df)
    # 生成从基础色到白色的梯度，可改为深色梯度如c("white", phylum_base_cols[...])
    colorRampPalette(c(phylum_base_cols[unique(sub_df[[phylum_col]])], "white"))(family_count)
  })
  
  # 转换为科-颜色的映射向量
  unlist(color_list)
}

# 仅针对数据中存在的科生成颜色
target_taxa <- df_taxa[df_taxa$Family %in% df_melt$variable, ]
df_cols <- ColourPalleteMulti(target_taxa, "Phylum", "Family")

步骤3：按门级排序并绘图 #

先按门对科排序，确保同门科在堆叠柱中聚集，再绘图：

library(reshape2)
library(ggplot2)
library(ggforce) # 加载facet_grid_paginate所需包

# 按门和科排序，保证同门科堆叠在一起
df_melt <- df_melt[order(df_melt$Phylum, df_melt$variable), ]

ggplot(df_melt, aes(x = ID, y = value, fill = variable, group = interaction(Phylum, variable))) +
  geom_bar(position = "fill", stat = "identity") +
  scale_fill_manual("", values = df_cols) +
  facet_grid_paginate(. ~ Group, scales = "free_x") +
  labs(y = "相对丰度") +
  theme_bw()

核心逻辑说明 #

• 分类信息关联是基础：必须让每条数据都带上所属门的标签，才能实现按门配色和分组
• 梯度色可灵活调整：修改phylum_base_cols更换门的主色，调整colorRampPalette的颜色参数改变梯度方向（比如从浅到深）
• 排序不可省略：不按门排序的话，同门科会分散在堆叠柱中，无法实现视觉上的门级分组效果

内容的提问来源于stack exchange，提问作者btredcup