转录组分析能揭示上万种基因的表达模式变化，代谢组能揭示代谢物积累的变化，二者通过KEGG注释和富集分析，可以共同揭示如糖代谢等途径的变化。除此之外，也可以考虑用WGCNA将二者关联起来。WGCNA依据基因相似的表达模式，将上万基因归类到十几个模块中，与代谢组学中关键通路的显著变化代谢物丰度作为性状数据进行相关性分析，从而找到与关注的代谢过程最相关的模块，并构建共表达调控网络，鉴定关键基因和转录因子。让我们以一篇基迪奥客户文章为例，看一下这种思路的实际应用。
结合转录组学和代谢组学分析，揭示PEG诱导的干旱胁迫下青钱柳幼苗糖代谢的响应机制
青钱柳是一种多功能树种，用于功能性食品和有价值的木材生产。本文重点研究了PEG诱导的干旱胁迫对青钱柳幼苗糖代谢调控机制的影响。（Tips：PEG是一种乙醇聚合物，分子量在6000以上，不容易被健康的根系吸收，在短期内可以迅速降低水势。）
PEG6000在0、2、6、12、48h处理叶片样本，收集对照和2个干旱处理的中上部完全展开的叶片，每个处理3个重复。一部分用于RNA-seq，一部分用于生理检测。CK-0h、MD-12h、MD48h、SD-12h、SD-48h处理叶片后，用于代谢组检测。
青钱柳幼苗叶片形态和生理指标受到PEG显著影响（p＜0.05）。如SD（重度干旱）处理24 h后，叶片枯萎，颜色发生变化。PEG 诱导的干旱胁迫导致青钱柳幼苗出现明显的脱水现象，相对含水量（RWC）降低，并激活了渗透调节机制。脯氨酸含量升高，可溶性蛋白含量升高，降低细胞渗透势，维持水分平衡，丙二醛（MDA）含量升高。同时，干旱胁迫也导致叶片中活性氧（ROS）的积累，引起氧化损伤。
测序共获得42-49M clean reads，Q20-Q30超过97%和93%。参考基因组比对率89.63%到91.56%，86.19%唯一比对率，29192（82.88%）个已知基因，2259个新基因。
PC1和PC2分别解释了所有样本中基因表达的60.9%和18.7%的变异。每个处理时间生物学重复高相关性（R
2
＞0.84）。
通过3个PEG6000水平（0%、15%、25%）和4个处理时间（0 h、2 h、12 h、48 h）的差异表达分析，共鉴定出18348个DEGs。随着处理时间的延长，SD诱导的表达基因多于MD。然而，下调基因的数量大于上调基因的数量，表明下调基因可能在干旱胁迫响应中发挥更重要的作用。
基于GO数据库，注释DEGs三类功能。总共20个GO terms显著富集到所有比较组，均匀分布到3个Ontology中，主要富集到刺激响应、核酸结合转录因子活性、膜稳定性。
KEGG富集通路主要对干旱胁迫积极响应，还包括植物激素信号转导过程和淀粉、蔗糖代谢通路，更少的DEGs富集到光合作用过程、TCA循环、在PEG诱导的短期干旱中代谢和类胡萝卜素生物合成途径。
转录因子（TFs）通过调控靶基因水平在植物干旱响应中发挥重要作用。共2141个TFs丰度发生显著变化，划分到56个TF家族，ARR-B、AP2-EREBP、bHLH、NAC、WRKY家族TFs更多，EIL、Tify、Sigma70-like等TF家族表达更高。
所有样本共测到10775个代谢物，正离子模式（POS）5981个，负离子模式（NEG）4794个，QC、PCA、相关性热图、总离子色谱图质控，均说明样本重复性好。脂类、有机酸类、酚类、醇类、共聚物、核苷类及其衍生物等是两种模式下代谢产物的主要成分。KEGG富集Top3通路分别是氨基酸代谢、碳水化合物代谢和其它次生代谢物生物合成。共30种糖代谢相关代谢物，和CK相比，大多数在12h干旱处理后SD组中丰度上调。
对转录组中所有的DEGs进行WGCNA分析，去掉离群值，共16478基因，共聚类到17个模块。根据糖代谢物与对照相比在干旱程度增加和处理时间延长时的变化趋势（增加或减少），筛选初始糖代谢物。对符合上述变化趋势的各糖代谢物进行ANOVA分析，挑选p＜0.05的代谢物进行WGCNA分析，共7种。将代谢物丰度作为性状数据，和各模块进行相关性分析，黑色、红色和黄绿色模块和大多数物质相关性更高。排名前20位的特征基因主要与碳水化合物代谢（如光合作用过程、半乳糖代谢、糖酵解/糖异生途径）和氨基酸代谢（如苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成、精氨酸的生物合成）有关。绿黄模块中渗透胁迫相关信号通路特征基因的富集，包括有丝分裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路和植物激素信号转导通路。
为了获得关键调控基因，从各模块筛选Top 20%高连通性基因进行相关性网络分析。黑色模块241个基因有更高的相关性，黄绿色模块有525个共表达基因，红色模块有276个共表达基因。从这些模块中共鉴定出8个糖代谢途径中不同表达的结构基因（p < 0.05），14个TFs，彼此间有很强相关性。
