茶树茎叶并联变异差异表达基因的WGCNA分析

翟秀明; 李解; 肖富良; 唐敏; 曾乐武; 侯渝嘉; 汤燚; 《茶叶科学 》 2025 北大核心 CSCD

摘要：茶树茎叶并联突变是一种新型变异，是开发芽头茶、特异性茶产品以及食用观赏两用茶的优质材料。因此，研究茶树产生并联变异的原因，挖掘其关键控制基因，可为当前茶树育种多元化的需求提供新的靶点。以发生并联变异的茶树茎叶为研究材料，以正常茎叶为对照，采用石蜡切片的方法进行组织结构观察，并利用转录组测序技术、加权基因共表达网络分析（Weightedgeneco-expressionnetworkanalysis,WGCNA）技术，挖掘茶树发生茎叶并联现象的关键控制基因。组织结构观察结果表明，并联变异除了可以增加茶叶芽头数量，提高产量以外，还可有效增加茶树茎叶导管面积和导管数量，提升茶树光合能力及抗逆性。转录组测序研究发现，差异基因主要富集在ABC转运蛋白和植物与病原体相互作用两个通路上，分析挖掘关键基因9个。WGCNA共鉴定到26个共表达模块，挖掘性状相关特异性模块2个，筛选核心基因8个。这17个关键控制基因通过3种形式进行调控：ABCB(ATPbindingcassettesubfamilyB)和ABCC(ATPbindingcassettesubfamilyC)家族、RAC3(RAC familysmallGTPase3)、FKBP(FK506-bindingproteins)主要通过参与生长素、细胞分裂素等途径调控茶树新梢细胞分裂、分化；ABCG34(ATPbindingcassettesubfamilyG34)、CDPK2(Calcium-dependentprotein kina2)、 KCS2 (β-ketoacyl-CoAsynthase2)、 LAC11 (Laccase11)、 EP1 (Epidermis-specificsecreted glycoprotein1)、LTP(Lipidtransferprotei))等基因介导参与了茶树细胞壁中的纤维素、木质素、果胶等的生物合成，通过调控细胞壁的合成及延展方向等调节细胞形态发生，从而实现茶树茎、叶脉的并联分化；二甲基甲萘醌甲基转移酶以及组蛋白-赖氨酸N-甲基转移酶则通过DNA甲基化调控基因表达，最终导致茶树茎叶并联这一表观形态的发生。

关键词： 茶树 茎叶并联 转录组 WGCNA 关键基因