园艺学报 ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (12): 2601-2618.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0769
王炫榛, 陈敏氡, 刘建汀, 曾美娟, 叶新如, 李永平, 温庆放, 朱海生*()
收稿日期:
2023-10-18
修回日期:
2023-12-10
出版日期:
2023-12-25
发布日期:
2023-12-29
通讯作者:
基金资助:
WANG Xuanzhen, CHEN Mindong, LIU Jianting, ZENG Meijuan, YE Xinru, LI Yongping, WEN Qingfang, ZHU Haisheng*()
Received:
2023-10-18
Revised:
2023-12-10
Published:
2023-12-25
Online:
2023-12-29
摘要:
为研究普通丝瓜[Luffa cylindrica(L.)Roem.]在低温弱光胁迫下基因共表达网络,引入权重基因共表达分析网络的方法(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA),筛选出响应低温弱光的核心基因。以普通丝瓜低温弱光处理的15个转录组测序样本为基础,以低温弱光样本为处理性状,创建表型矩阵,聚类分成了29个板块,其中有13个板块与低温弱光处理性状相关。对正向相关性最高的3个板块进行预测,得到108个转录因子,其中占比前3类的分别是ERF(18个)、MYB(10个)、NAC(10个)。通过KEGG通路富集发现,3个板块分别涉及到过氧化物酶体、植物激素信号转导、光合作用以及MAPK信号通路等途径。根据TOM值(topological overlap matrix)、MM值(module member-ship)和连通度(K.in)在板块中筛选出3个核心基因,并经蛋白质同源性分析鉴定为ATPβ、G6PDH、PER5;对3个核心基因的上、下游差异表达基因(DEG)分析发现在G6PDH下游基因中下调表达基因数量占比达到93.97%,G6PDH基因被低温弱光诱导上调表达后可能会抑制下游关联基因表达;3个核心基因的启动子中具有低温响应、茉莉酸甲酯响应、赤霉素响应以及光响应等元件;3个核心基因的共表达网络都预测到了ERF转录因子。
王炫榛, 陈敏氡, 刘建汀, 曾美娟, 叶新如, 李永平, 温庆放, 朱海生. 普通丝瓜幼苗响应低温弱光核心基因共表达网络的WGCNA鉴定[J]. 园艺学报, 2023, 50(12): 2601-2618.
WANG Xuanzhen, CHEN Mindong, LIU Jianting, ZENG Meijuan, YE Xinru, LI Yongping, WEN Qingfang, ZHU Haisheng. Identification of Luffa Under Low Temperature and Weak Light Stress Gene Co-expression Modules by WGCNA[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2023, 50(12): 2601-2618.
图1 Power值曲线图 红线表示相关系数0.9,蓝线表示相关系数0.8。
Fig. 1 Power value curve diagram The red line indicates a correlation coefficient of 0.9 and the blue line indicates a correlation coefficient of 0.8.
基因ID Gene | 正向引物(5′-3′) Forward sequence | 反向引物(5′-3′) Reverse sequence | 参考文献 Reference |
---|---|---|---|
18S | GTGTTCTTCGGAATGACTGG | ATCGTTTACGGCATGGACTA | 朱海生 等, |
Maker00022921 | CCTTCGGCTGTGGGTTAT | GTCAAATCGTCCGCAGGT | |
Maker00001558 | GGCGTTTCAATCCCAGAG | AAGCGACTTCAGTTCACC | |
Maker00035320 | TTTGGGTATGGCTTGTGATG | AAACAGTCGTGGAAATGGAG |
表1 引物信息
Table 1 Primer information
基因ID Gene | 正向引物(5′-3′) Forward sequence | 反向引物(5′-3′) Reverse sequence | 参考文献 Reference |
---|---|---|---|
18S | GTGTTCTTCGGAATGACTGG | ATCGTTTACGGCATGGACTA | 朱海生 等, |
Maker00022921 | CCTTCGGCTGTGGGTTAT | GTCAAATCGTCCGCAGGT | |
Maker00001558 | GGCGTTTCAATCCCAGAG | AAGCGACTTCAGTTCACC | |
Maker00035320 | TTTGGGTATGGCTTGTGATG | AAACAGTCGTGGAAATGGAG |
图4 低温弱光特异性状关联相关性图 用Pearson相关系数作图。下方括号里的数字代表显著性P value,数值越小,显著性越强。
Fig. 4 The Correlation Map of specificity of low temperature and weak light The graph is made by Pearson Correlation Coefficient. The deeper the color,the stronger the correlation. The lower the number in the brackets,the more significant P value. The lower the value,the stronger the significance.
图5 低温弱光特异性状板块GO富集结果 括号内的数字表示发现错误率。
Fig. 5 GO Enrichment of the specificity of low temperature and weak light In parentheses the number represent the false discovery rate.
图6 低温弱光特异性状板块KEGG富集结果 括号内的数字表示发现错误率。
Fig. 6 KEGG enrichment of the specificity of low temperature and weak light In parentheses the number represent the false discovery rate.
图7 3个核心基因的互作网络 A:以ATPβ(ID:Maker00022921)为核心基因;B:以PER5(ID:Maker00035320)为核心基因;C:以G6PDH (ID:Maker00001558)为核心基因。图形大小代表基因连通性。
Fig. 7 The interaction network of three hub genes A:The coexpression network of ATPβ transcription factor(ID: Maker00022921)was used as the core gene;B:Coexpression network of PER5(ID:Maker00035320);C:Coexpression network of G6PDH(ID:Maker00001558). The graph size represents gene connectivity.
基因名称 Gene ID | 鉴定基因名称 Gene | 功能注释 Description | 相关性E-value | 相似度/% Perident | NCBI登记号 Accession | 物种 Species |
---|---|---|---|---|---|---|
Maker00001558 | G6PDH | 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 Glucose-6-phosphatedehy- drogenas | 0 | 95.74 | XP_008442193.1 | 甜瓜 Cucumismelo L. |
0 | 94.77 | XP_023543556.1 | 西葫芦 Cucurbita pepo L. | |||
0 | 94.77 | XP_022928729.1 | 中国南瓜 Cucurbita moschata | |||
Maker00022921 | ATPβ | ATP合成酶β亚基 ATP Synthase β subunit | 0 | 100.00 | QIT04057.1 | 埃及丝瓜 Luffa aegyptiaca |
0 | 96.11 | TKS05977.1 | 银白杨 Populus alba | |||
0 | 95.91 | RWR97779.1 | 沉水樟Cinnamomum micranthum(Hay.)Hay | |||
Maker00035320 | PER5 | 木质素阴离子过氧化物酶 Lignin peroxidase | 0 | 91.48 | XP_022931633.1 | 中国南瓜 Cucurbita moschata |
0 | 91.08 | XP_022158970.1 | 苦瓜 Momordica charantia L. | |||
0 | 87.97 | XP_038876931.1 | 冬瓜 Benincasa hispida (Thunb.)Cogn |
表2 3个核心基因的蛋白质同源性分析结果
Table 2 Results of protein homology analysis of three hub genes
基因名称 Gene ID | 鉴定基因名称 Gene | 功能注释 Description | 相关性E-value | 相似度/% Perident | NCBI登记号 Accession | 物种 Species |
---|---|---|---|---|---|---|
Maker00001558 | G6PDH | 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 Glucose-6-phosphatedehy- drogenas | 0 | 95.74 | XP_008442193.1 | 甜瓜 Cucumismelo L. |
0 | 94.77 | XP_023543556.1 | 西葫芦 Cucurbita pepo L. | |||
0 | 94.77 | XP_022928729.1 | 中国南瓜 Cucurbita moschata | |||
Maker00022921 | ATPβ | ATP合成酶β亚基 ATP Synthase β subunit | 0 | 100.00 | QIT04057.1 | 埃及丝瓜 Luffa aegyptiaca |
0 | 96.11 | TKS05977.1 | 银白杨 Populus alba | |||
0 | 95.91 | RWR97779.1 | 沉水樟Cinnamomum micranthum(Hay.)Hay | |||
Maker00035320 | PER5 | 木质素阴离子过氧化物酶 Lignin peroxidase | 0 | 91.48 | XP_022931633.1 | 中国南瓜 Cucurbita moschata |
0 | 91.08 | XP_022158970.1 | 苦瓜 Momordica charantia L. | |||
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