基于WGCNA发掘茶树糖苷类香气前体含量性状相关的候选基因

　　

摘要：

通过分析秋季茶树不同品种新梢的转录组信息, 可以挖掘调控糖苷类香气前体(glycoside aroma precursor, GAP)合成的关键基因, 为研究茶树GAP的合成机制和指导高GAP含量品种选育提供理论参考。本研究以茶树14个品种的新梢为研究材料, 测定8种不同类型的GAP含量, 利用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)转录组数据与新梢GAP含量的表型数据, 鉴定出与GAP合成积累相关的共表达模块与候选基因。8种GAP的含量在茶树新梢中的分布是不均匀的, 其中苯丙烷GAP的含量要远高于萜烯类GAP含量。在低GAP含量品种与高GAP含量品种之间进行比较, 共鉴定出4277个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)。DEGs的实时荧光定量PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)变化趋势与转录组基本一致, 利用该转录组数据获得的分析结果可信。利用WGCNA对过滤后的高表达基因进行划分, 共获得26个共表达模块, 确定了关键模块MEorange、MEyellow、MEdarkturquoise和MElightcyan与8个主要的GAP化合物显著相关(P < 0.01)。对模块中的基因进行GO与KEGG富集分析, 根据基因的连接度以及功能注释, 筛选出16个关键基因, 包括13个结构基因(4个GST、3个GT、3个TPS、1个CYP450、1个CHI和1个DFR)与3个转录因子基因(2个NAC和1个WRKY)。萜烯类GAP与苯丙烷GAP在茶树秋季新梢中的积累具有显著的差异性, 联合分析筛选到与GAP化合物合成积累密切相关的13个结构基因和3个转录因子基因, 这些基因可能在调控茶树秋季新梢GAP的合成积累中起关键作用。