生物信息绘图基础-吴红龙
生物工程制图 制图基本知识
标准标题栏及明细栏（GB 10609.2-1989）
标题栏的简化格式
二、比例（GB/T 14690-1993）
图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比称为比例。
二、比例（GB/T 14690-1993）
不论采用缩小或放大的比例绘图，图样中所标注的尺寸均为 机件的实际尺寸!
二、比例（GB/T 14690-1993）
五、尺寸注法（GB 4458.4 - 2003）
2、尺寸要素
尺寸数字
尺寸箭头
尺寸界线
尺寸线
五、尺寸注法（GB 4458.4 - 2003）
2、尺寸要素
(1) 尺寸界线 ① 细实线绘制 ② 可由轮廓线、轴线、 对称中心线的引出线作 为尺寸界线 ③ 可由轮廓线、轴线、 对称中心线本身作为尺 寸界线 ④ 尺寸界线超出箭头约2-3毫米
2、尺寸要素
(4) 尺寸数字
③ 线性尺寸数字的方向，一般应按 上图所示方向注写，并尽可能 避免在图示30°范围内标注尺 寸，无法避免时应引出标注。
五、尺寸注法（GB 4458.4 - 2003）
2、尺寸要素
(4)
尺寸数字
④ 尺寸数字不可被任何图线所通过，否则必须将该图线断开。
Φ10
2. 角度、弦长和弧长尺寸
幅面代号 A0 A1 A2 A3
（GB/T 14689-2008）
mm
A4
A5
B×L
a c
841×1189
594×841
420×594
25
297×420
210×297
148×210
10
5
e
20
10
注意：必要时可以加长幅面。
一、图纸幅面及格式
生物信息绘图基础
添加标题
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清晰性：使用简洁明了的设计和布 局，使信息易于理解和记忆。
可读性：选择适当的字体、字号和 颜色，确保文本易于阅读。
选择合适的颜色和字体
颜色选择：根据数据和背景选择对 比度适中、易于辨识的颜色
字体大小：根据绘图内容和观看距 离选择合适的字体大小
添加标题
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热力图
定义：热力图是一种可视化数据的方式，通过颜色的深浅表示数据的大小。 适用场景：适用于展示大量数据的分布和变化，例如基因表达数据、人口分布等。 绘制步骤：通常需要先对数据进行归一化处理，然后使用特定的软件或编程语言进行绘制。 解读方法：观察颜色的深浅和分布，可以快速了解数据的大小和变化趋势。
箱线图
高级绘图技能
交互式绘图
定义：允许用户通 过鼠标、键盘等交 互方式进行绘图
优点：提高绘图效 率，方便修改和调 整
常用工具：Python 绘图库matplotlib 、交互式绘图库 Bokeh等
应用场景：数据可 视化、科学计算等 领域
动态绘图
定义：通过编程语言和绘图软件实 现动态效果的绘图技术
实现方式：使用Python等编程语 言和绘图库，如Matplotlib、 Seaborn等
网络图
定义：网络图是 一种用点和线表 示事物之间关系 的图形，常用于 展示生物信息数 据之间的关系。
特点：网络图可 以清晰地展示多 个数据点之间的 相互关系，有助 于理解复杂生物 信息数据的结构 和功能。
应用场景：网络 图在生物信息学 中广泛应用于基 因调控网络、蛋 白质相互作用网 络和代谢网络等 方面的研究。
生物信息绘图基础
汇报人：XX
生物信息学教程(黄英武-过涛)
生物信息学教程撰稿人：黄英武（解放军306医院）过涛（清华大学生物信息学研究所）审稿人：孙之荣（清华大学生物信息学研究所）1 概述当前人类基因组研究已进入一个重要时期，2000年将获得人类基因组的全部序列，这是基因组研究的转折点和关键时刻，意味着人类基因组的研究将全面进入信息提取和数据分析阶段，即生物信息学发挥重要作用的阶段。
到1999年12月15日发布的第115版为止，GenBank中的DNA碱基数目已达46亿5千万，DN A序列数目达到535万；其中EST序列超过339万条； UniGene的数目已达到7万个；已有25个模式生物的完整基因组被测序完成，另外的70个模式生物基因组正在测序当中；到2000年1月28日为止，人类基因组已有16%的序列完成测定，另外37.7%的序列已经初步完成；同时功能基因组和蛋白质组的大量数据已开始涌现。
如何分析这些数据，从中获得生物结构、功能的相关信息是基因组研究取得成果的决定性步骤。
生物信息学是在此背景下发展起来的综合运用生物学、数学、物理学、信息科学以及计算机科学等诸多学科的理论方法的崭新交叉学科。
生物信息学是内涵非常丰富的学科，其核心是基因组信息学，包括基因组信息的获取、处理、存储、分配和解释。
基因组信息学的关键是“读懂”基因组的核苷酸顺序，即全部基因在染色体上的确切位置以及各DNA片段的功能；同时在发现了新基因信息之后进行蛋白质空间结构模拟和预测，然后依据特定蛋白质的功能进行药物设计。
了解基因表达的调控机理也是生物信息学的重要内容，根据生物分子在基因调控中的作用，描述人类疾病的诊断、治疗内在规律。
它的研究目标是揭示"基因组信息结构的复杂性及遗传语言的根本规律"，解释生命的遗传语言。
生物信息学已成为整个生命科学发展的重要组成部分，成为生命科学研究的前沿。
近来的研究表明，基因组不仅是基因的简单排列，它有其特有的组织结构和信息结构，这种结构是在长期的演化过程中产生的，也是基因发挥其功能所必须的。
浙江余杭高中《基因工程》课堂观察课例 - 副本汇编
浙江省余杭高级中学——生物课例课堂观察课例：基因工程操作的基本步骤一、背景任教教师：屠飞燕（浙江省余杭高级中学生物老师，教龄四年，专业素养较好，学生非常喜欢她的课。
）内容主题：基因工程操作的基本步骤（普通高中生物课程·模块Ⅰ）观察者：生物组课堂观察合作体二、课前会议： 11月8日（一）屠飞燕老师说课1．教材分析本课时内容为基因工程的第二课时，学习基因工程操作的基本步骤。
基因工程是现代生物科技中的热点，该内容的学习将有助于学生对这一前沿科技的了解，有助于理解科学、技术、社会三者的关系，为学生的人生规划提供一种新的视角。
本课时内容是在基因工程工具的基础上的深化和应用，是必修教材中的“基因”和“基因重组”知识的深化，是学习“基因工程的成果与发展前景”的基础，与发酵工程也有联系。
基因工程操作的过程是微观而复杂的。
而教材中本节内容的呈现方式主要是通过文字叙述展开的，缺少每个步骤的具体操作情境，使得知识的呈现比较抽象，给阅读和理解带来一定的困难。
教材中有一个基因工程操作示意图，但它的作用意在给学生一个基因工程的整体认识，且因教材叙述四个步骤的过程发散性不够，故也显得作用不够突出。
需要特别说明的是，在学习本节内容前，我们已结束了细胞工程、发酵工程知识的学习。
2．学情分析基因工程是在分子水平上按照人们的意愿对生物进行改造，技术要求高，过程复杂，又是一个有机的整体，远离学生的生活经验，加上知识的呈现比较抽象，很难体验知识发生的过程。
这对学生获取知识、整理知识及空间想象能力提出了很高的要求。
高三（4）班的学生思维比较活跃，学生上课发言积极，敢于提出问题，师生和生生互动比较好，大家在观察时可特别关注下表中的15位同学。
3、学习目标本节课的学习目标是：简述基因工程的概念，举例说明获得目的基因的方法，举例说明目的基因导入受体细胞的方法，举例说出目的基因的检测和表达，写出重组DNA的过程。
本节课的难点是“获取目的基因”、“重组DNA”、“目的基因的检测与表达”。
生物信息学概论ppt课件
2018/11/25
生物信息学
8
生命科学学院 吕巍
生物信息学（ Bioinformatics ）这 个名词有许多不同的定义。
从字面上来看，生物信息学是将信
息科学和技术应用于生物学。 一般提到的 " 生物信息学 " 是就指这 个狭义的概念，准确地说应该是分 子 生 物 信 息 学 （ Molecular Bioinformatics）。
2018/11/25
生物信息学
31
生命科学学院 吕巍
2018/11/25
生物信息学
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生命科学学院 吕巍
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生物信息学
33
生命科学学院 吕巍
海 鞘 (ciona intestinalis) 是人类的一种无脊椎近 亲，它们的心脏、神经 系统就像是人类的简化 版。
2018/11/25
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生物信息学
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生命科学学院 吕巍
生物信息学的产生
20世纪后期，生物科学技术迅猛发展，无论从数量上 还是从质量上都极大地丰富了生物科学的数据资源。 寻求一种强有力的工具去组织这些数据，以利于储存、 加工和进一步利用。 另一方面，以数据分析、处理为本质的计算机科学技 术和网络技术迅猛发展，并日益渗透到生物科学的各 个领域。 于是，一门崭新的、拥有巨大发展潜力的新学科—— 生物信息学——悄然兴起。
2018/11/25
生物信息学
11
生命科学学院 吕巍
生物信息学主要研究两种信息载体
核酸分子（DNA、RNA） 蛋白质分子
生物分子至少携带着三种信息
遗传信息 与功能相关的结构信息 进化信息
2018/11/25
应用ISSR分子标记绘制红麻种质资源DNA指纹图谱
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(6): 1116 1123 /zwxb/ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9E-mail: xbzw@本研究由福建省科技重点项目(2008N0005), 福建省科技重点项目(2007N0011), 国家麻类产业技术体系建设(nycytx-19-s12)和国家公益性行业(农业)科研专项(nyhyzx07-018-3)资助。
*通讯作者(Corresponding author): 祁建民, E-mail: qijm863@, Tel: 0591-********第一作者联系方式: E-mail: wangbin_doc@ ** 共同第一作者 Received(收稿日期): 2010-09-16; Accepted(接受日期): 2011-03-06.DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.01116应用ISSR 分子标记绘制红麻种质资源DNA 指纹图谱汪 斌1 祁 伟1,** 兰 涛1 陈惠端2 徐建堂1 粟建光3 李爱青4 祁建民1,*1福建农林大学 / 作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室, 福建福州 350002; 2福建农林大学机电工程学院, 福建福州 350002; 3 中国农业科学院麻类研究所, 湖南长沙 410205; 4安徽省种子管理总站, 安徽合肥 230001摘 要: 以6份红麻种质资源为材料, 对UBC807~UBC890等80个ISSR 引物进行筛选, 筛选出多态性好的ISSR 引物20个。
利用这20个ISSR 引物扩增来自国内外84份红麻种质资源, 共获得230条谱带, 平均每个引物扩增出11.5条谱带, 其中多态性谱带185条, 多态性条带比率为80.43%, 表明供试的红麻种质资源遗传多样性较丰富。
以供试84份红麻种质资源的ISSR 扩增谱带为基础, 建立了供试材料扩增条带指纹数据库的Excel 文件。
绘图教学法提高高三生物复习的有效性——以“细胞的基本结构和功
的放矢的目的。 别外 由教师展示规范的细胞结构模式 图 （ 图１ ） ，让学生在 自己绘制 图形的基础上进行修
饰、 完善 。最后 ， 在掌 握 了细胞 结 构 的基 础上 ， 教 师 引
的特点 ； ③ 细胞膜 的成分 、 结构 和功能 上一致 性 ； ④ 各细 胞器 含生 物膜 的层 数 。
１ ． ３ 绘 制 细胞 功 能模 式 图
做 到化 繁为 简 ， 快 速 地重建 出生物 结构 的 主要特 征 和
通 过对 各部 分结 构及功 能 的掌握 ， 学生 把简 洁 的 线 条 和文字 活化 成 了有生命 的细胞 ， 然 后深 入复 习细
生物过程中最关键的信息 。学生通过知识再现 ， 用清 晰、 简 洁 的线 条 ， 主 动 绘 制一 系 列 的 生 物 简 图 ， 既 快
学 生 各 自存 在 的问 题 ， 进 而 进 行 差 异 化教 学 ， 达 到有
停 留在结构的水平 ， 显然无法将细胞上升到有生命的
系统 层面 。 因此 ， 在学 生 完善 所绘 图形 的基 础上 ， 教 师
应引导学生深入 比较复习各部分结构具体在细胞生 命活动中所起的作用 ， 最终落实到考点 ： ① 细胞核的 结构与功能 ，② 各 细胞器的结构与功能的相适应性
图 １ 细 胞 结 构 模 式 图
生继续进入第二阶段的绘图。
虽然细胞是一个完整的系统， 但是细胞在生命活 动 中发 生 的复 杂 的物质 和能 量 的变化 ， 是 通 过多 个相
对独立 的结构（ 细胞核 、 细胞器及细胞质基质 ） 来完成 的 。细胞 核 和细胞 器 的形态 结 构及 功能 是教 学 重点 ， 因此 ， 绘图要从整体到局部 ， 化整为零 ， 要求学生接着
《生物信息学》上机作业
《生物信息学》上机作业题目：对人血红蛋白（HBA1）编码基因序列的生物信息分析目录引言 .............................................................................................................................................. - 1 -1 正文......................................................................................................................................... - 2 -1.1 NCBI上对相关核苷酸序列的查找............................................................................ - 2 -1.2 BLAST运行及其结果.................................................................................................. - 2 -1.3 BLASTX运行及其结果................................................................................................ - 6 -2 其他软件的运行及其结果..................................................................................................... - 8 -2.1 Clustal W运行及其结果 ............................................................................................. - 9 -2.2 MEGA4.0运行及其结果............................................................................................. - 10 -结论 ............................................................................................................................................ - 10 -引言血红蛋白又称血色素，是红细胞的主要组成部分，能与氧结合，运输氧和二氧化碳。
(生物信息学课件)第14讲-2信息可视化培训资料
常用的信息可视化工具
图表和图像
生物信息学中常用的图表和图像包括折线图、柱 状图、散点图、热图和基因网络图。
数据可视化软件和工具的比较
生物信息可视化的案例研究
基因组可视化案例
使用可视化方法展示基因组数据的结构、编码区域、 功能元素等，帮助研究人员进行基因组分析。
第14讲-2信息可视化培训 资料
本课程培训资料是关于生物信息学中的信息可视化概念和应用的介绍，帮助 你理解并掌握这一重要的技能。
信息可视化概述
信息可视化是将抽象和复杂的数据转化为易于理解和解释的视觉形式的过程。在生物信息学中，信息可视化起 着至关重要的作用。
通过图表、图像和交互式工具等可视化方法，我们可以更好地展示和分析生物信息，帮助研究人员发现模式和 关联。
蛋白质结构可视化案例
通过可视化技术展示蛋白质的二级结构、三级结构 和功能区域，帮助研究人员研究蛋白质的功能和相 互作用。
生物绘图的基本要公开课获奖课件百校联赛一等奖课件
• 先绘草图再绘成图。用尖旳软铅笔（HB）轻轻地在图纸上勾 画出图形轮廓旳草图，以便于修改。勾画时，要注意对照观 察所画轮廓大小是否与实物相符合。正式绘制时要用2H或3H 旳绘图硬铅笔，按顺手旳方向动笔，描出与物体相吻合旳线 条。线条要均匀，最佳一次成图，不绘重线，以免模糊。
• 概绘全图、细绘局部。在绘生物旳宏观解剖图时要先绘全形 图，后绘部分旳解剖图。边解剖观察，边描绘作图，严格地 按一定顺序解剖绘图。因材料放置旳时间越短，特征就越明 显，越不易漏掉。
• 精确旳标注。 图注一律用正楷书写，应尽量详细，并要求用水平旳直线引出， 最佳在图旳右侧，必须整齐一致。作为试验报告，图及图注一律要求用铅笔， 一般用2H或3H铅笔，不要用钢笔、有色水笔或圆珠笔。试验题目写在绘图报 告纸旳上方，图题和所用生物材料旳名称和部位写在图旳下方。
生物绘图旳一般环节
• 构图。根据所要体现生物材料旳内容要求，设计好所要绘制 旳各个部分各自所占位置，防止因画面设计不合理造成排列 旳混乱与失衡，影响绘图旳质量。
生物绘图旳基本要求
• 科学性和精确性。 绘生物图不同于一般旳美术创作，必须具有高度旳科学性和 精确性。这就要求我们必须仔细观察要画旳对象——切片或标本等，学习与之 有关旳文字记载及描述，正确了解了各部分旳特征，然后还要选出正常旳经典 材料，才干在绘图时确保形态构造旳精确性。
• 点、线要清楚流畅。 线条要一笔画出，粗细均匀，光滑清楚，接头处无分叉和 重线条痕迹，切忌反复描绘。生物图一般用圆点衬阴，表达明暗和颜色旳深浅， 予以立体感。点要圆而整齐，大小均匀，根据需要灵活掌握疏密变化，不能用 涂抹阴影旳措施替代圆点。
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常见Table 格式
科学文章中的表格： 需采用三线表的格式(必要时可加辅线)， 表格中的字体采用Arial,所有的内容要居 中，如果有必要对内容进行排序。 表头标注一定要简明扼要，字体采用黑 体。
绘制图表的基本要求
常见图表要求
1.长宽比例合适(3:2或者4：3) 2.图片颜色格式(RGB or CMYK) 3.字体类型以及大小(Arial ) 4.图例标注 5.图表格式(根据表达的意思进行调整) 6.存储格式(一般在没有特殊要求的条件下为pdf) 7.图片的四周不要留有过多的空白 … 当图片缩放到放在文章上的比例的时候必须能够看清楚刻 度，图例，标注(~8.9 cm)
数据类型及图示
条形图及柱形图
• • • • 用宽度相同的条形的高度或长短来表示各类别数据的图形 有单式条形图、复式条形图等形式 主要用于反映分类数据的频数分布 绘制时，各类别可以放在纵轴，称为条形图，也可以放在横轴， 称为柱形图
环形图
• 环形图中间有一个“空洞”， 总体中的每一部分数据用环 中的一段表示 • 环形图与圆形图类似，但 又有区别： –圆形图只能显示一个总 体各部分所占的比例 –环形图则可以同时绘制多个 总体的数据系列，每一个总体 的数据系列为一个环
常用绘图工具及图表格式
常用的绘图工具
1.Excel 2.Photoshop 3.Illustrator CS4 4.Origin,Tecplot 5.R ,Matlab,Gnuplot 6.SVG,…
常见的图表格式
1.散点图，柱形图，饼图 2.Venn 图，圆环图 3. 构造图、示意图、图解、框图、流程图、 记录图、布置图、地图、照片、图版 4.热图，曲面图，曲线图、火山图…
Excel的图形总体看来只有三种,第一种是表现绝对 数值大小,如条形图,柱形图,折线图等; 第二种是表 现比例,如饼图;第三种则是表现二维平面上的变量 关系,如X-Y散点图.
/ /
学习资料
手册: /manuals.html 2. 《Ｒ for Beginners 》 3. 《统计建模与R软件》 4. 统计图形与数据可视化 /cn/forum/27
IBM: /developerworks/cn/linux /l-gnuplot/index.html User guide: /dsectest/dsec_cn/gnupl ot/
Software of Data visualization
最常用函数
１，par() eg :par(b=1,font.axis=1,b=1.5,cex.axis=1. 5,mar=c(5.1,3.2,1,0.5)） ２，read.table() eg : a<-read.table(“*.txt”) ３，plot() eg : plot(V2~V1,data=a,ylab=“Mean Mehtylation”,xlab=“”,xaxt=“n”,type=“p”,pch=20,col=“ red”,cex=0.5)；axis(); ４，pdf() eg : pdf(“out”,height=6,width=8)
生物信息绘图基础
吴红龙 wuhonglong@
绘图的主要目的
• 表达数据特征
–实验数据中蕴含着各种显著或潜在的规律和特征。生物信息领域 中的海量离散数据尤其如此，并且这些规律或特征通常被淹没在 随机信号和实验误差之中。特征分布图可以形象化的展现数据中 的抽象规律及特征。（正态分布、双峰分布….） •
1.
5.http://bm2.genes.nig.ac.jp /RGM2/index.php?clear=all
6.R 语言与统计分析- 汤银才
7./R/Rdoc/
Tips
1, ？ Eplot)
Thank you
WEBLOGO: /examples.html
CIRCOS
http://mkweb.bcgsc.ca/circos/
STRUCTURE
/structure.html
MATLAB是一种由美国MathWorks公司出品的商业数学软 件，是一种数值计算环境和编程语言，主要包括MATLAB 和Simulink两 大部分。它在数学类科技应用软件中在数值 计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运 算、绘制函 数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言 的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与 通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 ……
2 . 盒形图
a<-read.table("int.add") boxplot(V2~V1,data=a,xlab="Frequence",ylab="Frequence",pch=1,cex=0.5)
Gnuplot
GNUPLOT 是在 1986 年由 Colin kelley 和 Thomas Williams 所发展的绘图 公用程式， 可将数学函数或数值资料以平面或立体 的图形画在不同种类终端机 或绘图输出 装置上. GNUPLOT 是一个命令导向的交 谈式绘图程式. GNUPLOT 执行使用者输 入的每一项命令， 可逐步设定或修改绘 图环境。它以图形表达数据或函数，使 我们藉由图形 做更进一步的分析。
连接关系图
KEGG Pathway
SVG绘图
• SVG----Scalable Vector Graphics • 一种开放标准的矢量图形语言 • 代码来描绘图像，可以用任何文字处理工具打开SVG图像， 通过改变部分代码来使图像具有互交功能，并可以随时插 入到HTML中通过浏览器来观看。 • 可以任意放大图形显示 • 字在SVG图像中保留可编辑和可搜寻的状态 • SVG文件比JPEG和GIF格式的文件要小很多 • SVG的开发将会为Web提供新的图像标准。 • /svg/viewer/install/ • / （SVG中国） • /w3school/svg/svg_reference.htm （SVG参考手册）
表示数据关系
–数据之间存在着各种直接或间接的联系，例如包含、延伸、对 照、线性等等关系。生物信息领域中，我们通常用连接关系图和 线性关系图来表示数据元素间的这种关系的细节。（进化树、蛋 白代谢途径、染色体上基因排布…..）
图表
插图和表格是科技论文撰稿中常用的重 要辅助手段。图表使用得当，设计合理， 不仅可以使论文论述清楚、明白，还可 以起到活跃、美化、节省版面，提高读 者阅读兴趣的效果。图应具有“自明 性”，即只看图、图题和图例，不阅读 正文，就可理解图意。
Excel 图表： 1. 饼图 2. 柱形图 3. 折线图 4. 条形图 5. XY散点图 ……
饼图（pie Chart）
• 也叫圆形图，是用圆形及圆内扇形的角度来表示数值大小的图形 • 主要用于表示总体或样本中各组成部分所占的比例，对于研究结 构性问题十分有用 • 绘制圆形图时，总体中各部分所占的百分比用园内的各个扇形角 度表示，这些扇形的中心角度，是按各部分数据百分比占360°的 相应比例确定的
实例：柱状图
• YH与NA18507 基因组结构性变异 （structure variations）长度分布图 • 首先对原始数据进行处理，按不同档计算出 每个档下SV的个数。
曲线图
曲线图是用平滑的曲线将各数据点连接 起来而组成的图形，以曲线方式显示数 据的变化趋势。曲线图可以显示随参量 （根据常用比例设置）而变化的连续数 据。
Excel
Excel是微软公司出品的Office系列办公软 件中的一个组件，确切地说，它是一个 电子表格软件，可以用来制作电子表格、 完成许多复杂的数据运算，进行数据的 分析并且具有强大的制作图表的功能。 OpenOffice下的Calc具有类似功能，可以 作为Excel的替代品
Excel 作图
1 . 散点图
pdf("freq.plot.pdf",height=6,width=8);par(b=1.5,cex.axis=1.5);a<read.table("result2.add");plot(V7~V6,data=a,xlim=c(0,0.5),xlab="Frequence",ylab=" Frequence",pch=1,cex=0.5);dev.off()
1. CIRCOS Circos is a software package for visualizing data and information. Circos creates data visualization with a circular layout 2. STRUCTRUE The program structure is a free software package for using multi-locus genotype data to investigate population structure.