利用WGCNA鉴定玉米株高和穗位高基因共表达模块

• 作者: 马娟 曹言勇 王利锋 李晶晶 王浩 范艳萍 李会勇
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 玉米 加权基因共表达网络 转录组 株高 穗位高
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 385-394
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.93021

摘要

株高和穗位高是玉米株型的重要影响因子, 与产量性状紧密相关。加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)是探索基因网络与特定性状间关联关系的重要方法, 为株高和穗位高相关基因的挖掘提供新途径。本研究利用郑58、掖478、昌7-2和黄早四及其组配的杂交种郑单958、安玉5号、郑58/黄早四和掖478/黄早四, 结合其在45,000株 hm–2和67,500株 hm–2条件下的转录组数据, 采用WGCNA构建了2种密度条件下的共表达网络, 分别得到24个和21个共表达模块, 并鉴定到与株高和穗位高显著且高度相关(相关系数的绝对值>0.50)的共表达模块15个, 其中两性状相同的模块共6个。基因功能富集分析结果表明, 株高和穗位高共表达模块主要参与生长发育、光合作用、响应光刺激、植物激素、碳水化合物合成/代谢等重要活动。根据模块内基因的连接度, 发现乙烯响应因子EREB14、硫胺素酶TENA2、磷酸甘油酸激酶PGK、谷胱甘肽转移酶GST2和琥珀酸脱氢酶SUDH7等是模块内的核心基因。通过构建其局部网络, 发现EREB14与已报道株高基因D8、DWF1和ZmGRF10以及C3H转录因子C3H35、C2C2-GATA转录因子GATA4和乙烯受体同源子ETR40等存在关联关系。此外, 已报道株高基因An1和GA20ox3也存在于共表达模块中。以这5个已报道株高基因为核心, 构建其基因网路, 发现生长素转录因子ARFTF7、ARFTF26、GST39、光合系统II氧进化多肽PspB2和光合系统I N亚基PasN1等与其存在关联。15个共表达模块和核心基因的挖掘以及基因生物学功能和互作网络的解析有助于揭示玉米株高和穗位高的遗传基础。