基于转录组和WGCNA筛选小麦籽粒蛋白质累积相关调控基因

文献类型： 中文期刊

第一作者： 潘丽媛

作者： 潘丽媛;王永军;李海军;侯富;李菁;李丽丽;孙苏阳

作者机构：

关键词： 普通小麦;籽粒发育;蛋白质含量;加权基因共表达网络分析;转录因子

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2025 年 58 卷 006 期

页码： 1065-1082

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】小麦作为重要的粮食作物，鉴定参与籽粒蛋白质合成的基因调控网络，并确定关键候选基因，为小麦品质育种和改良提供理论依据。【方法】以淮麦48的6个发育时期（花后5、10、15、20、25和30 d）的籽粒为研究材料，总结小麦籽粒蛋白质累积规律，利用WGCNA方法分析转录组数据和籽粒蛋白质含量表型数据，构建加权基因共表达网络，筛选关键枢纽转录因子（transcript factors,TFs）。【结果】小麦籽粒蛋白质含量积累过程表现为先减少后升高的趋势，并且在花后25 d达到最低值（12.16%），相邻发育时期的蛋白质含量差异显著。在相邻发育时期之间共鉴定到25 427个差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。通过聚类分析可分为5组（A—E），其中，B组的差异表达基因数量最多（10 906个），包含49个家族的1 022个转录因子，其中，NAC家族的TFs数量最多（107个）。通过WGCNA分析，发现5个与蛋白质含量显著相关的共表达模块。turquoise模块与蛋白质含量的正相关性最高(r=0.80,P=1×10-4)。通过整合差异表达基因和加权基因共表达网络，在2个模块（turquoise和blue）中发现了6个正向调控的枢纽TFs，分别来自MIKC-MADS、TCP、TALE和CPP家族。进一步对淮麦48的蛋白质含量与不同时期的基因表达量进行相关性分析，发现其中5个枢纽TFs的表达量与蛋白质含量存在显著正相关性，并且Traes CS5B03G0740100和Traes CS7D03G0590500在穗和籽粒中特异性高表达。【结论】鉴定到与小麦蛋白质含量累积相关的重要模块turquoise和blue模块，筛选到6个枢纽TFs，并发现2个重要的枢纽基因表达量与蛋白质含量呈显著正相关，且在穗和籽粒组织中特异性高表达，可作为小麦籽粒蛋白质积累调控的候选基因。

分类号： S512.1

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