中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (22): 4506-4522.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.22.012
陈敏氡(), 王彬, 刘建汀, 李永平, 白昌辉, 叶新如, 裘波音, 温庆放(
), 朱海生(
)
收稿日期:
2023-04-10
接受日期:
2023-09-05
出版日期:
2023-11-16
发布日期:
2023-11-17
通信作者:
朱海生,E-mail:zhs0246@163.com。联系方式:
陈敏氡,E-mail:1053870789@qq.com。
基金资助:
CHEN MinDong(), WANG Bin, LIU JianTing, LI YongPing, BAI ChangHui, YE XinRu, QIU BoYin, WEN QingFang(
), ZHU HaiSheng(
)
Received:
2023-04-10
Accepted:
2023-09-05
Published:
2023-11-16
Online:
2023-11-17
摘要:
【目的】 鉴定丝瓜果长和果径发育基因共表达模块并筛选关键调控基因,为后续丝瓜果形控制的分子机制研究提供理论依据。【方法】以丝瓜9个发育阶段(开花前2 d以及花后0、2、4、6、8、10、15和20 d)果实为研究材料,测定各阶段的果长和果径,利用WGCNA方法联合分析转录组与果长和果径数据,鉴定与果长和果径发育相关的共表达基因模块,筛选关键调控基因。【结果】利用WGCNA鉴定出14个共表达模块,与果长和果径显著相关(相关系数的绝对值=0.9)的共表达模块有2个,显著正相关的模块为Turquoise模块,显著负相关的模块为Lightpink4模块。KEGG富集分析发现,Turquoise模块显著富集在内吞作用和苯丙烷生物合成通路,与果实膨大、伸长调控密切相关,可作为研究丝瓜果长和果径的关键基因模块。根据Turquoise模块内基因的连接度以及功能注释,筛选出10个关键调控基因,包括木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶基因XTH23、肌动蛋白解聚因子基因ADF2、伴侣蛋白基因DnaJ10、扩展蛋白基因(EXPA1、EXPA4和EXLA5)、驱动蛋白基因Kinesin-13A、生长素反应基因SAUR21和Aux/IAA11。RT-qPCR结果显示,10个调控基因的表达量均在果实进入快速生长期(花后8 d)后显著升高,增加倍数约为2—50倍。通过构建基因互作网络,发现部分调控基因与WRKY、bHLH和HSF转录因子家族存在互作关系。【结论】获得了丝瓜果长和果径基因共表达重要模块Turquoise模块,筛选到10个调控基因可作为丝瓜果形控制的潜在候选基因,并发现丝瓜果长和果径的发育调控主要涉及细胞壁的重构、细胞的发育与分化、生长素的调控等过程。
陈敏氡, 王彬, 刘建汀, 李永平, 白昌辉, 叶新如, 裘波音, 温庆放, 朱海生. 基于转录组和WGCNA筛选丝瓜果长和果径发育调控相关基因[J]. 中国农业科学, 2023, 56(22): 4506-4522.
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表1
本研究所用实时荧光定量PCR引物"
基因ID Gene ID | 上游引物 Upstream primer(5'-3') | 下游引物 Downstream primer(5'-3') |
---|---|---|
Maker00007620 | GAACCAGCCGATGAGGAT | TAGGACGCAGTGAAGGGA |
Maker00033581 | TGATTTCGACTTTGTTACTG | TGAATCTGTCTTTGGAGC |
Maker00000726 | CAGATGGACGAGTTTGTG | TCCCGAGTTCCTTAGCAG |
Maker00000768 | ATGCTCTTCCCAACGACA | CCTGATTCCTCCCTGCTT |
Maker00039481 | TCGCAGCCAATCTTTCAG | ACCGCCCACGTTTGTTAT |
Maker00026031 | GCCTTGGTTTCCTCTGTT | TGTTCCATAGCCTTGACTG |
Maker00009740 | GCCCTCCGAACTACGCTCTT | TGAACCTGATTCCTCCCTGT |
Maker00024997 | TTTCTTCAGTTCCGTCTATT | TCTGCAACCCTTCTACCC |
Maker00001372 | TTTCAAGGACCTGCTAAG | ATAGTCAAGCCTCCCATA |
Maker00038241 | GCGATTCCGCACGCAAGA | TCCACGAAGCGACGACGAG |
18sRNA | GCTTGGGTGCTCGACAAACT | TCCACAGAGCAATGTCAATGG |
表2
丝瓜果长和果径发育调控的候选基因"
基因名 Gene ID | 染色体 Chromosome | 基因功能描述 Gene description | 基因连通性在Turquoise模块的排名 Gene connectivity in turquoise module ranking |
---|---|---|---|
Maker00007620 | 2 | 木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶23 Xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase protein 23 (XTH23) | 1 |
Maker00033581 | 5 | 肌动蛋白解聚因子2 Actin-depolymerizing factor 2 (ADF2) | 4 |
Maker00000726 | 8 | 伴侣蛋白DnaJ10 Chaperone protein DnaJ10 (DnaJ10) | 7 |
Maker00026031 | 7 | 扩展蛋白A1 Expansin-A1 (EXPA1) | 50 |
Maker00009740 | 7 | 扩展蛋白A4 Expansin-A4 (EXPA4) | 155 |
Maker00024997 | 12 | 驱动蛋白13A Kinesin-13A (Kinesin-13A) | 266 |
Maker00000768 | 8 | 扩展蛋白A4 Expansin-A4 (EXPA4) | 351 |
Maker00039481 | 10 | 类扩展蛋白A5 Expansin-like-A5 (EXLA5) | 373 |
Maker00001372 | 8 | 生长素反应蛋白SAUR21 Auxin-responsive protein SAUR21 (SAUR21) | 416 |
Maker00038241 | 12 | 生长素反应蛋白IAA11 Auxin-responsive protein IAA11 (AUX/IAA11) | 453 |
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