黄瓜(Cucumis sativus L.)是我国最大的保护地栽培蔬菜作物,也是植物性别发育和维管束运输研究的重要模式植物。黄瓜基因组序列图谱已经构建完成,并且在此基础上又完成了全基因组SSR标记开发和涵盖330万个变异位点变异组图谱,成为黄瓜功能基因研究的重要平台和工具,相关转录组研究也有很多报道,不过共表达网络研究还是空白。本实验以温室型黄瓜9930为研究对象,选取10个不同组织,进行转录组测序,获得10份转录组原始数据。在对原始数据去除接头与低质量读段后,将高质量读段用Tophat2回贴到已经发表的栽培黄瓜基因组序列上。用Cufflinks对回贴后的数据计算FPKM值,获得10份组织的24274基因的表达量数据。计算结果中的回贴率比较理想,不过有些基因的表达量过低。为了防止表达量低的基因对结果的影响,将10份组织中表达量最大小于5的基因去除,得到16924个基因,进行下一步分析。共表达网络的构建过程是将上步获得的表达量数据,利用R语言中WGCNA(weighted gene co-expression network analysis)包构建共表达网络。结果得到的共表达网络包括1134个模块。这些模块中的基因表达模式类似,可以认为是共表达关系。不过结果中一些模块内基因间相关性同其他模块相比比较低,在分析过程中,将模块中基因相关性平均值低于0.9的模块都去除,最终得到839个模块,一共11,844个基因。共表达的基因因其表达模式类似而聚在一起,这些基因可能与10份组织存在特异性关联。为了计算模块与组织间的相关性,首先要对每个模块进行主成分分析(principle component analysis,PCA),获得特征基因(module eigengene,ME),特征基因可以表示这个模块所有基因共有的表达趋势。通过计算特征基因与组织间的相关性,从而挑选出组织特异性模块,这些模块一共有323个。利用topGO功能富集分析的结果表明这些特异性模块所富集的功能与组织相关。共表达基因在染色体上的物理位置经常是成簇分布的。按照基因间隔小于25kb为标准。分别对839个模块进行分析,结果发现在71个模块中共有220个cluster,这些cluster 一般有2～5个基因,cluster中的基因在功能上也表现出一定的联系。共表达基因可能受到相同的转录调控,这些基因在启动子前2kb可能会存在有相同的motif以供反式作用元件的结合起到调控作用。对839个模块中的基因,提取启动子前2kb的序列,上传到PLACE网站进行motif分析。显著性分析的结果表明一共有367个motif存在富集,其中6个motif已经证实在黄瓜属植物中发挥作用。最后结合已经发表的黄瓜苦味生物合成途径研究,找到了 3个模块,已经找到的11个基因中,有10个基因在这4个模块中。这些模块的功能富集也显示与苦味合成相关,同时这些参与合成的基因在染色体上也成簇分布。本论文所描述的方法结合了转录组测序与网络分析方法,发现了黄瓜中的共表达基因模块,为黄瓜基因的共表达分析提供了非常重要的研究基础和数据支持。