基于RNA-seq和WGCNA的玉米抗丝黑穗病候选基因筛选
张习良1
张昌会1
申涛1
王寒蕾1
张晓梅2
邱红波1
李磊鑫3
1.贵州大学 农学院,贵州 贵阳 5500252.云南省德宏州农业技术推广中心,云南 芒市 6784003.辽宁省农业农村发展服务中心,辽宁 沈阳 110034
摘要：以玉米抗丝黑穗病自交系T32和2个感病自交系黄C、交51为试验材料,分别进行丝黑穗病菌接种与不接种处理,取样进行转录组高通量测序(RNA-seq),筛选差异表达基因.基于所有样本的FPKM表达矩阵,经处理后进行加权基因共表达网络分析(WGCNA),构建加权基因共表达网络,识别与抗病表型显著正相关的模块.以模块成员度和基因显著性共同筛选模块-性状交叉枢纽候选基因,并与差异表达基因取交集.对交集基因进行KEGG通路和GO条目富集分析,结合文献报道筛选最终的抗病候选基因,为抗病分子育种提供理论依据.结果表明,通过RNA-seq共获得154 Gb高质量数据,试验重复性良好、数据可靠.基因差异表达分析显示,T32接菌与黄C接菌对比组(YTA vs YHA)中共筛选到10 563个差异表达基因(4 822个基因上调表达,5 741个基因下调表达),T32与交51接菌对比组(YTA vs YJA)中共筛选到10 808个差异表达基因(5 698个基因上调表达,5 110个基因下调表达),T32接菌与不接菌对比组(YTB vs YTA)中共筛选到1 335个差异表达基因(588个基因上调表达,747个基因下调表达).KEGG富集分析发现,这些差异表达基因显著富集于碳代谢、氨基酸生物合成、苯丙烷生物合成和植物MAPK信号通路等通路.WGCNA分析鉴定出棕色和蓝绿色2个与抗病组正相关的共表达模块,共筛选到2 787个模块-性状交叉枢纽候选基因,其中906个基因富集到KEGG通路,主要涉及碳代谢、氨基酸生物合成、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等.模块-性状交叉枢纽候选基因与差异表达基因交集获得35个基因,16个被NCBI注释.对35个基因进行KEGG通路富集分析发现,8个基因富集到代谢通路、植物激素信号转导等通路;进行GO条目富集分析发现,6个基因富集于蛋白质二聚化活性,包括5个转录因子基因(3个MADS、1个bZIP、1个bHLH)和1个生长素响应蛋白基因IAA24.最终综合筛选出10个抗病候选基因,包括直接抗病相关类2个[LOC100283065和LOC100280308(TLP1)]、生长素与类黄酮代谢类3个[LOC100284018(CHI)、LOC100273383和LOC100280600(IAA24)]、转录因子类5个[3个MADS(LOC542257、LOC542040、LOC541765)、1个bZIP(LOC100191786)、1个bHLH(LOC100284818)].
关键词：玉米丝黑穗病RNA-seqWGCNA抗病候选基因
分类号：S513(禾谷类作物)
资助基金：国家自然科学基金(32560488)贵州省粮油作物优质高效增产全省重点实验室项目(ZSYS(2025)037)贵州省科技支撑计划项目(2025)
论文发表日期：2026-04-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 10-22 )
英文信息