果实成熟期是果树作物育种计划中的一个重要目标性状。因此，柑橘育种者致力于开发极端早熟品种，以优化柑橘的成熟时期。以不同成熟期的品种为材料使用转录组数据构建加权基因共表达网络可揭示果实成熟关键基因及通路。
2024年7月30日，由赣南师范大学陈健美等人发表在BMC Genomics (IF=3.5)上的题为“Transcriptome and weighted gene co-expression network analyses reveal key genes and pathways involved in early fruit ripening in Citrus sinensis”的文章，通过比较“Newhall”脐橙及其早熟突变体“赣南早”，探索甜橙果实成熟过程中的调控网络，发掘可能是调控果实成熟的关键基因，为甜橙早熟品种的遗传改良提供了理论基础。
该研究内容如下：
赣南早脐橙橙子果实成熟的研究：“Newhall”和“赣南早”脐橙在熟期，品质，植物内源激素和糖尤其是蔗糖等方面存在显著差异。
果皮差异表达基因分析：对“Newhall”和“赣南早”两个品种在果实成熟过程中（花后180、200和220天）的基因表达分析，有18个基因在三个时间点的表达均达到差异。对差异表达基因（DEGs）进行KEGG通路分析，在所有三个阶段富集的几个通路与植物激素信号转导和糖代谢有关。
图4果实成熟相关DEGs的鉴定及富集途径分析。A韦恩图分析，显示了在三个阶段识别的共同和独特DEGs的数量。B-D分别代表在花后180d、200d和220d下“Newhall”和“赣南早”中所有差异表达基因的KEGG富集途径（1级和2级）注释的分类结果。
激素相关DEGs调控果实早熟：果实早熟与信号转导途径，特别是植物激素信号转导途径密切相关，差异表达分析也证明与植物激素信号相关的DEGs参与果实成熟的调控。ABA在果实成熟过程中起主导作用，同时与茉莉酸相关的转录因子也可能参与到调节果实成熟的过程。
果实早熟对糖相关DEGs的响应：柑橘类水果中的糖对果皮软化和成熟有调节作用。KEGG通路分析显示，差异表达基因主要富集于代谢通路，特别是碳水化合物代谢通路。蔗糖和单糖代谢过程在果实的早熟性状形成中起重要作用，涉及多个关键酶的编码基因表达变化。
图5参与ABA代谢和信号转导的关键DEGs表达分析。
共表达网络分析：共表达网络分析，发现与果实成熟过程中早熟性状相关的关键模块中的基因主要富集于遗传信息处理（内质网中的蛋白质加工、RNA转运、蛋白质输出和DNA复制）、糖代谢（半乳糖代谢、N-聚糖生物合成和柠檬酸循环）、JA和ABA生物合成以及细胞壁代谢（几丁质和细胞壁大分子分解代谢）等通路。以此确定了两个与果实早熟相关的乙烯响应因子13（ERF13）基因Cs_ont_5g000690和Cs_ont_5g000700，其在果实成熟过程中与ABA、JA含量及早熟性状显著相关，并可能在下游基因调控中发挥重要作用。
图6利用基因共表达网络及模块-性状关系分析鉴定果实成熟相关模块。(A)加权基因共表达网络分析确定了22个共表达模块。(B)每个模块中的基因数量。(C)模块-特质关系图。
图7深粉色模块中基因的富集分析。(A)深粉色模块中基因的KEGG富集分析。(B)生物过程（GO）富集分析，用于深粉色模块中的基因。
结论：通过对“Newhall”栽培品种及其早熟突变体“赣南早”的转录组数据及加权基因共表达网络分析，可以发掘参与调控果实早熟的关键通路及基因。这些发现为了解与果实早熟相关的遗传结构提供了深入的见解。
