黃瓜共表達(dá)基因模塊的識(shí)別及其特點(diǎn)分析.pdf

1、黃瓜（Cucumis sativusL.）是我國(guó)最大的保護(hù)地栽培蔬菜作物，也是植物性別發(fā)育和維管束運(yùn)輸研究的重要模式植物。黃瓜基因組序列圖譜已經(jīng)構(gòu)建完成，并且在此基礎(chǔ)上又完成了全基因組SSR標(biāo)記開(kāi)發(fā)和涵蓋330萬(wàn)個(gè)變異位點(diǎn)變異組圖譜，成為黃瓜功能基因研究的重要平臺(tái)和工具，相關(guān)轉(zhuǎn)錄組研究也有很多報(bào)道，不過(guò)共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)研究還是空白。
　　本實(shí)驗(yàn)以溫室型黃瓜9930為研究對(duì)象，選取10個(gè)不同組織，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，獲得10份轉(zhuǎn)錄組原始數(shù)據(jù)。

2、在對(duì)原始數(shù)據(jù)去除接頭與低質(zhì)量讀段后，將高質(zhì)量讀段用Tophat2回貼到已經(jīng)發(fā)表的栽培黃瓜基因組序列上。用Cuff links對(duì)回貼后的數(shù)據(jù)計(jì)算FPKM值，獲得10份組織的24274基因的表達(dá)量數(shù)據(jù)。計(jì)算結(jié)果中的回貼率比較理想，不過(guò)有些基因的表達(dá)量過(guò)低。為了防止表達(dá)量低的基因?qū)Y(jié)果的影響，將10份組織中表達(dá)量最大小于5的基因去除，得到16924個(gè)基因，進(jìn)行下一步分析。
　　共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建過(guò)程是將上步獲得的表達(dá)量數(shù)據(jù)，利用R語(yǔ)言中W

3、GCNA(weighted gene co-expression network analysis)包構(gòu)建共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果得到的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)包括1134個(gè)模塊。這些模塊中的基因表達(dá)模式類(lèi)似，可以認(rèn)為是共表達(dá)關(guān)系。不過(guò)結(jié)果中一些模塊內(nèi)基因間相關(guān)性同其他模塊相比比較低，在分析過(guò)程中，將模塊中基因相關(guān)性平均值低于0.9的模塊都去除，最終得到839個(gè)模塊，一共11，844個(gè)基因。共表達(dá)的基因因其表達(dá)模式類(lèi)似而聚在一起，這些基因可能與10份組織存在

4、特異性關(guān)聯(lián)。為了計(jì)算模塊與組織間的相關(guān)性，首先要對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行主成分分析(PCA)，獲得特征基因(ME)，特征基因可以表示這個(gè)模塊所有基因共有的表達(dá)趨勢(shì)。通過(guò)計(jì)算特征基因與組織間的相關(guān)性，從而挑選出組織特異性模塊，這些模塊一共有323個(gè)。利用topGO功能富集分析的結(jié)果表明這些特異性模塊所富集的功能與組織相關(guān)。共表達(dá)基因在染色體上的物理位置經(jīng)常是成簇分布的。按照基因間隔小于25kb為標(biāo)準(zhǔn)。分別對(duì)839個(gè)模塊進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在71個(gè)模塊

5、中共有220個(gè)cluster，這些cluster一般有2～5個(gè)基因，cluster中的基因在功能上也表現(xiàn)出一定的聯(lián)系。共表達(dá)基因可能受到相同的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，這些基因在啟動(dòng)子前2kb可能會(huì)存在有相同的motif以供反式作用元件的結(jié)合起到調(diào)控作用。對(duì)839個(gè)模塊中的基因，提取啟動(dòng)子前2kb的序列，上傳到PLACE網(wǎng)站進(jìn)行motif分析。顯著性分析的結(jié)果表明一共有367個(gè)motif存在富集，其中6個(gè)motif已經(jīng)證實(shí)在黃瓜屬植物中發(fā)揮作用。