如何保持行列顺序绘制符合预期的基因表达z-score热图？

问题出在heatmap()默认会对行进行聚类，即便你设置了cluster_columns=FALSE，行的顺序还是会被内置的聚类算法打乱，和你的PAM聚类结果不匹配。要生成和示例一致的热图，需要手动按PAM聚类结果排序行，并关闭行聚类功能，具体步骤如下：

1. 预处理数据 #

首先把表达数据和PAM聚类结果分离，确保表达矩阵是纯数值类型，同时将基因名称设为行名（如果还没设置的话）：

# 假设你的数据框名为df，基因名称在第一列，最后一列是PAM_cluster
rownames(df) <- df[, 1]  # 将基因名称设为行名
expr_data <- df[, -c(1, ncol(df))]  # 提取表达数据（去掉基因名和聚类列）
pam_clusters <- df$PAM_cluster  # 提取PAM聚类结果

2. 按PAM聚类结果排序行 #

把同一聚类组的基因放在一起，确保热图的行顺序和你的聚类结果一致：

# 按聚类标签排序行索引
sorted_row_idx <- order(pam_clusters)
# 生成排序后的表达矩阵
sorted_expr_mat <- as.matrix(expr_data[sorted_row_idx, ])

3. 绘制符合要求的热图 #

调用heatmap()时，关闭行、列的自动聚类（Rowv=NA和Colv=NA），同时可以添加行侧颜色条标记聚类分组：

# 定义z-score对应的颜色映射（蓝色负、红色正）
z_color_palette <- colorRampPalette(c("darkblue", "white", "darkred"))(100)

# 为不同聚类组分配颜色（根据你的聚类数量调整颜色数量）
cluster_color_map <- c("#1b9e77", "#d95f02", "#7570b3")[pam_clusters[sorted_row_idx]]

# 绘制热图
heatmap(sorted_expr_mat,
        Rowv = NA,  # 关闭行聚类，保持自定义排序
        Colv = NA,  # 关闭列聚类
        scale = "none",  # 数据已是z-score，无需再缩放
        col = z_color_palette,
        RowSideColors = cluster_color_map,  # 行侧添加聚类分组颜色条
        margins = c(12, 10),  # 调整边距避免标签截断
        xlab = "组织样本",
        ylab = "基因名称")

关键说明 #

• Rowv=NA是核心：这个参数会禁用heatmap()的行自动聚类，强制使用你预先排序好的行顺序，这也是你之前设置cluster_columns=FALSE但结果不符的原因——只关了列聚类，行聚类还在生效。
• 如果需要更灵活的注释（比如列注释、更美观的颜色条），可以改用gplots包的heatmap.2()函数，它支持更多自定义选项，但上述基础方法已经能满足你的核心需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alphonse Charbel