基于转录组和WGCNA筛选丝瓜果长和果径发育调控相关基因

[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DnaJ 10、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.