基于转录组和WGCNA筛选小麦籽粒蛋白质累积相关调控基因.pdfVIP

中国农业科学2025,58(6):1065-1082

ScientiaAgriculturaSinicadoi:10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.003

基于转录组和WGCNA筛选小麦籽粒蛋白质累积相关

调控基因

1111111,2,3

潘丽媛，王永军，李海军，侯富，李菁，李丽丽，孙苏阳

123

江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏淮安223001；江苏省农业科学院生物育种钟山实验室，南京210014；扬州大学江苏省粮食作物现代产

业技术协同创新中心，江苏扬州225009

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30d）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（transcriptfactors，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25d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25427个

差异表达基因（differentiallyexpressedgenes，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（10906个），包含49个家族的1022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（-4

r=0.80，P=1×10）。

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TraesCS5B03G0740100和TraesCS7D03G0590500

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。

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

ScreeningRegulatoryGenesRelatedtoWheatGrainProtein

AccumulationBasedonTranscriptomeandWGCNAAnalysis

1111111,2,3

PANLiYuan,WANGYongJun,LIHaiJun,HOUFu,LIJing,LILiLi,SUNSuYang

1HuaiyinInstituteofAgriculturalSciencesofXuhuai