基于WGCNA的稻谷储藏期间差异基因挖掘与品质调控网络构建

　　

摘要：

【背景】稻谷在长期储藏过程中经历复杂的生理和生化变化，这些变化不仅影响其储藏稳定性，还直接决定其最终的品质。储藏过程中，脂肪氧化、淀粉降解、蛋白质变化、膜稳态失衡及氧化胁迫等因素共同导致稻谷品质劣变。然而，稻谷储藏期间的分子机制尚不明确。【目的】本研究旨在通过WGCNA分析稻谷储藏期间的差异基因（DEGs），构建共表达网络，识别与稻谷储藏过程中品质变化密切相关的核心基因，并探讨其潜在调控机制，揭示稻谷储藏稳定性的关键分子基础。【方法】选取粳稻品种（南粳46号），分别在0、3、6、9和12个月的储藏时间点采样，并对样本进行转录组测序以获取基因表达数据。利用WGCNA分析筛选储藏期间差异较大的基因，构建加权基因共表达网络，并识别与储藏时间显著相关的特异性模块。基于网络连通性分析筛选核心基因，并结合富集分析、生理生化指标测定，以探索核心基因的功能。【结果】从基因表达谱中筛选出9 050个DEGs，其中8 654个基因在储藏不同阶段差异表达，396个为各储藏阶段共有的DEGs。WGCNA识别到17个基因共表达模块，进一步筛选出4个与稻谷储藏过程密切相关的特异性模块。网络连通性分析进一步挖掘出具有调控潜力的核心基因，包括参与脂质代谢的OsOLE4、OsCDAP3，维护细胞稳态的OsLEA32、OsAGP24、OsRHD3，乙烯信号通路调控基因OsERF064，以及控制表观遗传的OsEMF2a以及缺乏功能注释的5个候选基因。【结论】本研究基于转录组学和WGCNA技术，系统解析了稻谷储藏过程中的分子调控网络，表明稻谷通过多层次基因调控机制适应储藏环境。特定模块中的核心基因在抗氧化、营养代谢、膜稳态和细胞功能维持等方面发挥关键作用。