如何通过Bio.Phylo与Matplotlib调整轴实现正确环形进化树？

一、调整Phylo.draw布局让树向上生长 #

Biopython默认的树布局是根在左、叶子在右的左右方向，要改成向上生长（根在下、叶子在上），可以通过Matplotlib的坐标变换实现，无需修改Phylo核心逻辑：

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.transforms import Affine2D
import numpy as np
from Bio import Phylo

# 加载你的进化树文件（示例为newick格式）
tree = Phylo.read("your_tree.nwk", "newick")

fig, ax = plt.subplots()
# 先绘制树但不显示
Phylo.draw(tree, ax=ax, do_show=False)

# 应用坐标旋转变换：将整个树逆时针旋转90度
trans = Affine2D().rotate_deg(90) + ax.transData
for line in ax.get_lines():
    line.set_transform(trans)

# 调整坐标轴范围适配旋转后的树
max_depth = max(tree.depths().values())
ax.set_xlim(-max_depth, 0)
ax.set_ylim(0, len(tree.get_terminals()))
# 隐藏原坐标轴刻度（可选）
ax.set_xticks([])
ax.set_yticks([])

plt.show()

这段代码先按默认布局绘制树，再通过旋转变换把树转成向上生长的方向，最后调整坐标轴范围让树完整显示。

二、修改Matplotlib极坐标轴映射（x为径向，y为角度） #

要让极坐标以原树的x轴（进化深度）为径向、y轴（叶子位置）为角度，需要手动交换绘图数据的x/y，并调整极坐标参数：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from Bio import Phylo

# 加载进化树
tree = Phylo.read("your_tree.nwk", "newick")

fig, ax = plt.subplots(subplot_kw={"polar": True})
# 以普通笛卡尔坐标绘制树，暂时隐藏标签避免混乱
Phylo.draw(tree, ax=ax, do_show=False, label_func=lambda _: "")

# 遍历所有线条，交换x/y数据并转换角度为极坐标所需的弧度
for line in ax.get_lines():
    orig_x, orig_y = line.get_data()
    # 将原y轴（叶子位置）归一化到0~2π的角度范围
    angle = (orig_y - min(orig_y)) / (max(orig_y) - min(orig_y)) * 2 * np.pi
    # 原x轴（进化深度）作为径向长度
    radius = orig_x
    line.set_data(angle, radius)

# 调整极坐标显示：角度起点向上，逆时针排列
ax.set_theta_zero_location("N")
ax.set_theta_direction(-1)
# 隐藏径向刻度（可选）
ax.set_yticklabels([])
# 添加叶子标签（手动对应位置）
for idx, tip in enumerate(tree.get_terminals()):
    tip_angle = (idx / len(tree.get_terminals())) * 2 * np.pi
    tip_radius = tree.depths()[tip] + 0.1  # 标签略超出末端
    ax.text(tip_angle, tip_radius, tip.name, ha="center", va="center")

plt.show()

这段代码先在极坐标轴上按默认笛卡尔布局绘制树，然后把每个线条的x/y数据交换，将原y轴的叶子位置转换成极坐标的角度，原x轴的深度作为径向长度，最后调整极坐标的角度方向和添加标签，实现类似ete3的环形树效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Roger V.