基于WGCNA发掘谷子穗部类黄酮合成途径调控关键基因

类黄酮是植物重要的次生代谢物质,在植物生长发育中发挥着重要的作用,此外,类黄酮具有抗氧化活性,对人体十分有益.谷子籽粒营养丰富全面,是一种保健型杂粮,深受我国人民喜爱.谷子作为C4模式植物,正在受到越来越多的关注.目前谷子籽粒类黄酮代谢及调控机制研究较少.本研究利用高类黄酮品种晋谷21(JG21)及低类黄酮品种牛毛白(NMB)谷穗为材料,分析JG21与NMB小穗发育不同阶段类黄酮靶向代谢组及JG21小穗发育不同阶段转录组,结合加权基因共表达网络分析挖掘可能参与调控类黄酮代谢的转录因子,并在不同水平的类黄酮品种中进行表达分析初步验证.结果发现,2个品种小穗中主要富集的类黄酮组分为芹菜素、牡荆素及柚皮素,三者共占总类黄酮含量的79％以上.类黄酮代谢基因共表达网络中包含38,921个基因,共划分为32个模块,其中turquoise模块、green模块及magenta模块与类黄酮代谢显著相关.利用类黄酮代谢通路差异表达基因作为关键基因筛选出与类黄酮代谢调控相关的27个转录因子家族,并通过启动子结合基序分析筛选获得11个转录因子.Pearson相关性分析表明,11个转录因子中有7个候选转录因子可能参与类黄酮代谢,分别为WRKY38、MYB4a、PI、WRKY15、WRKY62、MYB46、WRKY23.以上结果为研究谷子类黄酮代谢通路转录调控机制提供了新的候选基因,为深入揭示类黄酮代谢调控机制奠定基础.