Ferxiitne planse fertiinungs theoriie këwe importante theoreetixe orientiirunge fer ti erkhënung fon te mustere fon te planse spetsiaale metabolisme, awer sayn haupste foerxtelunge sin noch net keproopt kep. Hier, hon mer ti unkeweenlich tandem mass spektrometrii (MS/MS) analyse penutst fer ti metaalixe metaale fon te mënxe woo ti xprooch penutse, fon te intiwituaale planse pis an ti populatsioone un ti ticht ferwante sorte, un hon mer en kroos numer fon mass spektrometrixe funtamënte theoriie ferprayt, woo uf te komplët spektrometrii in te informatsioone kextii sin. Raam fer ti xlisel foerxtelunge fon optimaal fertiinung (OD) un mowimënt tsiil (MT) theoriie se testeere. Ti informatsioons komponënt fon te planse metaolookii is konsistent mit te OD theorii, awer kontrariert ti haupst protuktsioon fon te MT theorii iwer ti metaalixe tinamike woo fon te krënse ferxwun sin. Fon te mikro pis ti makro ewolutsioons xkala, is te jasmonaat siinaal identifitseert kep als haupste petaytung fon OD, wën tas etileen siinaal ti fine-tuning fon te herbivore-spetsiifixe antworte fon te MS/MS molekulaare network anotiert hot.
Spetsiaale metaalixe metaale mit ferxiitne strukture sin ti haupste teelnemer fon te planse aanpasung an ti Umwelt, ekstra in te fertiinung fon te faynte (1). Ti erxtaunlich tiwersiteet fon te spetsiaale metabolismus woo in te planse kefun kept, hot tswaay yoer hunert fon tiif forxunge iwer sayn fiile aspekte fon te ekolookixe funktsioone stimuliert, un hot en lang list fon planse fertiinungs theoriie keformt, woo ti ewolutsioon un ekolookix entwiklung fon te planse-insekte interaktsioone sin. Empirixe forxunge këpe wichtiche orientiirunge (2). Awer, tiise planse fertiinungs theoriie hon net te normatiif weech fon te hypothetixe deduktiif rexpekt noo kang, in was fer xlisel foerxtelunge uf em selwiche niwel fon te analyse waare (3) un sin eksperimenteel keproopt kep fer te neekste xrit fon te theoreetixe entwiklung fortere (4). Teknixe limitatsioone xpiire ti data samerfasung fer spetsiifixe metaalixe kateeoriie un ausxlus fon te umfasent analyse fon spetsiaale metaalixe kateeoriie, was ti inter-kategoriie ferklaychunge ferhëngert woo essentiel sin fer ti theoreetixe entwiklung (5). Ti neetichkheet fer umfasent metaalixe data un en keprauchliche xprooch fer ti ferklaychung fon te ferpraytungs aarwats methooke tswixe ferxiitne planse krupe, hëleft ti sientifik rayfheet fom feld.
Ti letste ëntwicklunge im feld fon te tandem mass spektrometrii (MS/MS) metabolomii khëne ti metaalixe ënerunge in un tswixe sorte fon en pextimte sisteem klaytung umfasent karakteriseere, un khëne mit komputatoorixe methoote kombineert kewe fer ti strukturaal ërepxaft tswixe tëne komplëxe mixe se berechne. Voorige khëntnis fon te kemii (5). Ti kombinatsioon fon forterungs teknolokii in te analyse un komputatoore kept en neetich raam fer ti lang tsayt testitsioon fon fiile foerxtelunge woo fon te ekolookixe un ewolutsioons theoriie fon te metaalixe tiwersiteet kemach kep sin. Shannon (6) hot ti informatsioons theorii fer tas eyerxte mool in sayn seminaar artikel in 1948 introtuseyert, woo ti xlisel kelos hot fer ti mathematixe analyse fon te informatsioone, woo in fiile anere rechioone penutst kep waar wii sayn orikinaal penutsung. In te genoome, is ti informatsioons theorii erfolkrich penutst kep fer ti sekwëns konserwatiif informatsioone se kwantifitseere (7). In te transkriptoomik forxung, tuut ti informatsioons theorii ti kanse ënerunge im transkriptoom analysiire (8). In te foerxritne forxunge, hon mer te statistixe raam fon te informatsioons theorii aankewënt fer ti metaalixe ekspërtise fon te tiskusioons niwele in planse se pexraywe (9). Hier, kombineere mer te MS/MS-basierte aarwats xrit mit te statistixe raam fon te informatsioons theorii, woo ti metaalixe tiwersiteet in te kemaynte petayte, fer ti xlisel foerxtelunge fon te planse fertiinungs theorii fon te metaalixe ërepxafte woo fon te krënse influëntsiert kep sin, ferklayche.
Ti theoreetixe raame fon te planse fertiinung sin normalerwayse tswixe sich inklusiif un khëne in tswaay kateeoriie keteelt kewe: tii woo fersuuche ti ferpraytung fon planse-spetsiifixe metaale erkhëne, woo uf te fertiinungs funktsioone basiert sin, wii ti optimaal fertiinung (OD) (10), ti bewegungs tsiil (MT) (11) ) Un aus siin wii ti mechanismus fon te mechanismus in, ti disponibiliteet petrefe ti planse wakstum un ti akkumulatsioon fon spetsiaale metaalixe metaale, wii te karbon: nutritsioons balans hypothees (13), ti wakstum rate hypothees (14 ), un ti wakstum un tiferensiatsioons ëkwilibrium hypothees (15). Ti tswaay sets fon theoriie sin uf unerxiitliche niwele fon te analyse (4). Awer, tswaay theoriie woo ti defensiif funktsioone uf em funktsioons niwel influëntsiire, domineere ti kexpreech iwer ti planse konstitutiif un indutsierbare fertiinung: OD theorii, woo aan nëmt tas ti planse in sayn teyer kemiitlich fertiinung influëntsiere ploos wën se neetich sin, tsum payxpiil, wën se inkexpërt kewe Wën en xwayn tier atakt, tesweche, ti posibility fon en funktsioon is kexikt (10); ti MT-Hypothees propooseert tas es khee ax fon richtungs metaalixe ënerunge kept, awer tas te metaalixe ënerung sich torich ti meechlichkheet macht, was ti meechlichkheet kept fer tas metaalixe “motsioons tsiil” fon te atake fon te krënse. In anere wërter, tiise tswaay theoriie mache keeche foerxtelunge iwer ti metaalixe remodelung woo noo em atak fon te ërnt tiere paseyert: ti relatsioon tswixe te eensichste akkumulatsioon fon metaalixe mit defensiif funktsioon (OD) un net-richtungs metaalixe ënerunge (MT) (11 ).
Ti OD un MT hypotheese sin net ploos ti influëns fon te metaalixe ferënerunge, awer aach ti ekolookixe un ewolutsioons konsekwënse fon te akkumulatsioon fon tëne metaale, wii ti ataptatsioons khoste un nutse fon tëne metaalixe ënerunge in en spetsiifixe ekolookixe umfelt (16). Opwool ti tswaay hypotheese ti defensiif funktsioon fon spetsiaale metaale erkhëne, woo ti xlisel fer ti OD un MT hypotheese unerxiit, xteet in te richtung fon te indutsierte metaalixe ënerunge. Ti foerxtelung fon te OD theorii hot ti meyerxt eksperimentaal aanxtrëngung kriit pis hayt. Ti testitsioone sin ti xtuutium fon te direkte ore inerlich ferflichtungs funktsioone fon te ferxiitne tiire fon te spetsiifixe ferpintunge in te trefunge un natierliche kontitsioone, soo wii ti ënerunge in te xpiirung fon te planse entwiklung (17-19). Awer, pis yets, weche em manktum fon en aarwats xrit un statistixe raam fer ti welt umfasent analyse fon te metaalixe tiwersiteet fon yeete organismus, kept ti haupst unerxiit foerxtelung tswixe te tswaay theoriie (tas petayt ti richtung fon te metaalixe ënerunge) noch net keproopt. Hier, tuun mer soo een analyse këpe.
Eene fon te importanteste karakteristike fon te planse-spetsiifixe metaale is sayn ekstreem strukturaal tiwersiteet uf ale niwele fon te eensiche planse, populatsioone pis ti selwiche sorte (20). Fiile kwantitatiif ënerunge in spetsiaale metaale khëne uf te populatsioons xpiichel ketsaycht kewe, wën mer xtarke kwalitatiif unerxiite normalerwayse uf em sorte niwel hale (20). Tesweche, is ti planse metaalixe tiwersiteet te haupste aspekt fon te funktsioons tiwersiteet, woo ti ataptatsioon fon te ferxiitne nixe reflekteyert, ekstra tii woo ti nixe mit unerxiitliche inwanerungs meechlichkheete fon spetsiaale insekte un kewoonliche krënse (21). Siit Fraenkel sayn (22) xlisel artikel iwer ti uersache fon te eksistentsial fon planse-spetsiifixe metaale, kewe ti interaktsioone mit te ferxiitne insekte als importante selektsioons preserweerung aan kesiin, un tiise interaktsioone kewe ti planse in te ewolutsioon keformt. Metaalixe weech (23). Ti interspetsiifixe unerxiite in te tiwersiteet fon spetsiaaliseerte metaale khëne aach ti fisiolookix tiwersiteet reflekteyere woo mit te konstitutiif un induktsioon fon te planse ferpint kept keeche ti ërnt strateejie, wayl ti tswaay sorte oft mools neekst neetich sin mit eene te anere (24). Opwool es nutslich sin khan en kuut fertiinung imer hale, ti tsaytliche metaalixe ënerunge woo mit te fertiinung se tuun hon, pringe klaych nutse in te erlaupnis fon te planse fer ti weyert fon te resourse fer anere fisiolookixe influënse se penutse (19, 24), un ti neetichkheet fer simbiose fermixe. Kolaterale xwiirichkheete (25). Tsum payxpiil, tiise reorkanisatsioon fon spetsiaale metaale woo fon insekte ferxwine, khan en xlechte ferpraytung in te populatsioon pringe (26), un khan ti direkte leese fon substansiaale natierliche ënerunge in te jasmonixe asiat (JA) siinaal reflekteyere, woo in te populatsioon kehal kewe khan. Hohe un niter JA-Signaale sin kompromise tswixe te ferflichtung keeche ti ërnt un ti konkurëns mit spetsiifixe sorte (27). Tsum payxpiil, spetsiaaliseerte metaalixe biosintesis weech wëre xnël ferliire un transformeere iwer ti ewolutsioon, was resulteert in en patchixe metaalixe ferpraytung tswixe ti ticht ferwante sorte (28). Ti polimorfisme khëne sich xnël estapiliert kewe als antwort uf ti ënerunge fon te krënse (29), was petayt tas ti fluktuatsioon fon te krënse kemaynte en xlisel faktoor is woo ti metaalixe heterojeneiteet treet.
Hier, hon mer spetsiifix tiise propleeme kelos. (I) Wii tuut te ërnt insekt tas plans metaal rekonfituere? (Ii) Was sin ti haupste informatsioons komponënte fon te metaalixe plastisiteet woo kwantifitseyert kewe khëne fer ti foerxtelunge fon te lang tsayt ferflichtungs theorii se proope? (Iii) Wën mer te plans metaal in en weech reprotutseere sol, woo unich em atakënt is, wën soo, was fer rol xpiilt te plans hormoon in te ferpintung fon en spetsiifixe metaal antwort, un was fer metaalixe metaale tuun ti sorte spetsiifisiteet fon te fertiinung mit helfe? (Iv) Wayl ti foerxtelunge woo fon fiile ferflichtungs theoriie kemacht kep sin, sich iwer ale niwele fon te piolookix tiwersiteet ferprayt kewe khëne, hon mer kefroot wii konsistent ti metaalixe antworte woo keproch kewe fon te interne ferklaychung pis an ti interspetsiifixe ferklaychung? Tsum xlus, hon mer systematisch tas blat metaal fon te tabak nikotiin xtuteyert, woo en ekolookix model plans is mit raych spetsiaale metaal, un is effektiif keeche ti larve fon tswaay natiife ërnt tiere, ti Lepidoptera Datura (Ms) ( Seer agressiif, hauptseechlich kefërept) Auf Solanaceae of Letora litteram un Spodoto “genus”, mit te host planse fon Solanaceae un anere host planse fon anere xeneratsioone un familye Planse ësmitel. Meyer hon tas MS/MS metabolixe spektrum analysiert un hon ti informatsioons theorii statistixe pexraywer raus kehool fer ti OD un MT theoriie ferklayche. Spetsiifixe karte mache fer ti itentiteet fon te xlisel metaale se tsayche. Ti analyse is ferprayt kep fer ti natiif populatsioon fon N. nasi un ticht ferwante sorte fon te tabak, fer ti kowariëns tswixe planse hormoon siinaale un OD induktsioon noch mool analyseere.
Um en kans karte iwer ti plastisiteet un struktur fom blat metabol fon te ërnt tiere se fange, hon mer en foerxritne analyse un kalkulatsioons aarwats protses penutst fer ti hooch resolutsioons data unaafhängich MS/MS spektra fon planse ekstrakte umfasent samele un dekonwoluere ( 9). Tiise net-tiferensiert methook (woo MS/MS kenënt kept) khan net-redundante komplët xpiichle konstruiire, woo tan penutst kewe khan fer ale komplët niwel analyse woo hier pexrip sin. Ti dekonwolutsioon fon te planse metaale sin fon ferxiitne sorte, woo fon hunerte pis tausente metaale sin (unkefeyer 500-1000-s/MS/MS hier). Hier, tuun mer ti metaalixe plastisiteet im raam fon te informatsioons theorii peopachte, un kwantifitseere ti tiwersiteet un profisionaalixe metaale fon te metaalixe entropii fon te metaalixe frekwëns fertaylung. Mit te foer heyer implementiert formule (8), hon mer en set fon indikatoore kexproch woo penutst kewe khëne fer ti metaalixe tiwersiteet (Hj indikatoor), ti metaalixe profisioons spetsiaaliseerung (δj indikatoor) un ti metaalixe spetsiifisiteet fon en eensichste metaalixe metaal (Si indikatoore) . Tsum payxpiil, hon mer te Relatiif Entfernungs Plastisiteet Index (RDPI) aankewënt fer ti metaalixe influënse fon te mënxe se kwantifitseere (Figura 1A) (30). In tëm statistixe raam, tuun mer te MS/MS spektrum als basis informatsioons eenheet pehantele, un ti relatiif abundans fon MS/MS in en frekwëns fertaylungs karte protseseere, un tan penutse mer ti Shannon entropii fer ti metaalixe tiwersiteet fon tëm xtime. Ti metaalixe spetsiaaliseerung is kemeesert kep torich ti xprooch spetsiifisiteet fon en eensichste MS/MS spektrum. Tesweche, kept ti ferkreesung fon te abundans fon etliche MS/MS-Klasse noo te influëns fon te herbivore transformeyert in spektraal influëns, RDPI un spetsiaaliseerung, tas is ti ferkreesung fom δj-Index, wayl mee spetsiaaliseerte metaalixe metaale protutseert kewe un en hooche Si-Index protutseert kept. Ti ferklaychung fon te Hj tiwersiteet indeks reflekteyert tas entwecher ti kans numer fon te MS/MS woo kexproch kept, ore ti profisioons frekwëns fertaylung sich in en weenicher uniforme richtung ënert, un soo, sayn kans unsicherheet xwach kept. Tort tëm Si-Index Rechnung, is es meechlich se tsayche was fer MS/MS fon tswaay xproochichkheet influëntsiert kept, im keeche teel, was fer MS/MS net uf ti induktsioon antwort, was en xlisel indikatoor is fer ti MT un OD protuktsioon se unerxiite.
(A) Statistike pexraywer woo penutst kewe fer ti ërnt fon te ërnt (H1 pis Hx) MS/MS data-influëns (RDPI), tiwersiteet (Hj-Index), spetsiaaliseerung (δj-Index) un metaalixe spetsiifisiteet (Si-Index). En ferkreeserung fom xpiichel fon te spetsiaaliseerung (δj) tsaycht tas, im xtant, mee krënse spetsiifixe metaale protutseere, wën en ferklaychung fon te tiwersiteet (Hj) en ferklaychung fon te protuktsioon fon metaale ore uneerlich fertaylung fon metaale in te ferpraytungs karte tsaycht . Ti Si-wert petayt tas te metaal spetsiifix fer en pextimte kontitsioon is (hier, ërnt) ore umkeen uf em selwiche niwel kehal kept. (B) Konseptueel diagram fon te ferxtëntnis theorii foerxtelung mit te penutsung fon informatsioons theorii ax. OD theorii saat tas ti herbivore atak ti ferxtëntnis metaale ferkreese, un soo, δj ferkreese. In te selwich tsayt, Hj khomt runer wayl te profiil reorkaniseyert kept in te richtung fon te reduktsioon fon te unsicherheet fon metaalixe informatsioone. Ti MT theorii saat tas ti atak fon te krënse net-richtungs ënerunge in te metaalixe ërepxafte pringe, was Hj als indikatoor fon te ferkreeserte metaalixe informatsioons unsicherheet ferkreest un en randomiseyert fertaylung fon Si. Meyer hon aach en kemixt model foer kexlaa, te peste MT, woo etliche metaale mit heechste defensiif weyerte ekstra ferkreest kewe (hooch Si weyert), wën anere randomiseerte antworte aus xpiire (niter Si weyert).
Mit te hilef fon te informatsioons theorii pexraywer, interpreteere mer ti OD theorii fer se foer xtele tas ti spetsiaale metaalixe ënerunge woo fon te herbivore influëntsiert kewe in en net-influëns konstitutsioons xtel, pis (i) en ferkreeserung fon te metaalixe spetsiifisiteet (Si index) treeme, woo ti metaalixe spetsiifisiteet (δj index) treeme (δj index) Ti ferkreesung fon) ëtliche spetsiaale metaalixe weyert fon te metaboloij krupe ( un heechste defensiif metaboloiH) index) weeche ti ënerung fon te metaalixe frekwënse fer ti mee leptin khërper fertaylung. Am niwel fon en eensichste metaal, kept en orkanisatsioon fon Si-fertaylung erkhënt, woo te metaal te Si-wert noo sayn fertiinungs weyert ferkreest (Figura 1B). In tee xtraal, erkhëne mer ti MT theorii fer se foer xtele tas ti eksitatsioon pis an (i) net-richtungs ënerunge in te metaalixe ërepxafte nëme tuut, was en ferklaychung fom δj-Index pringt, un (ii) en ferkreesung fom Hj-Index weche en ferkreesung fon te metaalixe unsicherheet. Orer ti randomisierung, woo fon te Shannon Entropii in te form fon te generalisierte tiwersiteet kwantifitseyert kewe khan. Soo wii ti metaalixe kompozitsioone, tuut ti MT theorii ti randomiseyert fertaylung fon Si foer xtele. In te acht aan nëme tas ëtliche metaboliite uner spetsiifixe kontitsioone sin uner spetsiifixe kontitsioone, un anere kontitsioone sin net uner spetsiifixe kontitsioone, un tëne sayn fertiinungs weyert hëngt fon te umwelt ap, hon mer aach en kemixt fertiinungs model foer kexlaa, in was fer δj un Hj sin in tswaay langst Si ferkreeserung ferkreeserung in ale richtunge, wën ploos ëtliche randomixe fertiinungs weyert hon, woo Si ferpraytung (Figura 1B).
Um ti redefiniert fertiinungs theorii foerxtelunge uf te ax fon te informatsioons theorii pexraywe, hon mer ti xprooch fon te mënxe woo ti xprooch xpreche, uf te xprooch fon te Nepenthes pallens (Figura 2A) kexproch. Mit te MS/MS analyse, hon mer 599 net-retuer MS/MS-xpektre (data-file S1) fon metaan ekstrakte fon blat tiskusioon kesammelt noo te xwayn foerxrit. Ti penutsung fon RDPI, Hj, un δj indexe fer ti rekonfitutsioon fon te informatsioons inhalte in MS/MS konfituerungs fiile, tsaycht interesante mustere (Figura 2B). Ti kans tentëns is tas, wii te informatsioons pexraywer pexrip kept, wii ti raupe wayter ti pluume ëse, te xpiichel fon te kans metaalixe reorkanisatsioon sich in te tsayt ferkreest: 72 xtune noo tëm te ërnt ëse, te RDPI sich fiil ferkreest. Im ferklaych mit te unfertiint kuutheet, waar Hj signifikant xwach, was te ferkreeserte xpiichel fon te spetsiaaliseerung fom metaalixe profiil, woo torich te δj indeks kwantifitseert kep waar, waar. Tiise xpiichle is konsistent mit te foerxtelunge fon te OD-Theorii, awer is inkonsistent mit te haupste foerxtelunge fon te MT-Theorii, woo klaawe tas ti randomiseerte (net-richtungs) ënerunge in te metaalixe niwele als defensiif kamuflatsioon penutst kewe (Figura 1B). Opwool te oral sekretsioon (OS) elisitor inhalt un ti fuer kewoonheete fon tëne tswaay xwayne ferxiitne sin, hot tëne sayn direkte fuer ti selwiche ënerunge in te richtunge fon Hj un δj in te 24 xtune un 72 xtune ernte tsayte keprung. Te eensiche unerxiit waar in 72 xtune fon RDPI. Im ferklaych mit tëm woo fon Ms-Fertiinung keproch kep waar, waar te kanse metabolismus woo fon Sl-Fertiinung indutsiert kep waar, heecher.
(A) Experimentaal entwerf: kewoonliche xwayne (S1) ore ekspërte (Ms) krënse sin mit en xlisel fon te xlisel planse kefërept kep, wën fer ti simulierte krënse, ti OS fon Ms (W + OSMs) penutst kept fer ti punktsioon fon standartisierte xlisel positsioone wunxe se hantele. S1 (W + OSSl) larve of water (W + W). Ti kontrol (C) is een unkeweenlich blat. (B) Influëns (RDPI ferklaycht mit te kontrol xtel), ti tiwersiteet (Hj-Index) un spetsiaaliseerung (δj-Index) woo fer ti spetsiaale metaale karte kexproch kep sin (599 MS/MS; data-fayl S1). Asterix tsaycht ti signifikante unerxiite tswixe te direkte ërnt fon te ërnt un te kontrol krupe (Student’s t-test mit paar t-test, *P<0,05 un ***P<0,001). ns, nët wichtich. (C) Tsayt resolutsioons indeks fon haupste (blaue khaste, amino asiate, organixe asiate un tsucker; data file S2) un spetsiaale metaale spektrum (roote khaste 443 MS/MS; data file S1) noo simulierte krënse tratamënt. Ti farwe xtraus referëns fer te 95% konfians interwal. Te xter tsaycht te signifikante unerxiit tswixe te tratamënt un te kontrol [kwadraat analyse fon te warianse (ANOVA), noo kekukt fon Tukey sayn eerlich signifikante unerxiit (HSD) fer ti post hoc multiplitseyert ferklaychunge, *P<0,05, **P<0,01 Un *** P <0,001]. (D) Spetsiaaliseerung fon te xtreet ploose un spetsiaale metaale profiile (repetitsioons protukte mit unerxiitliche tratamënte).
Fer se ferxteen op ti krëns-influëns remodelung uf em metaal niwel sich in te ënerunge im niwel fon te intiwituaale metaale reflekteyert, hon mer uns foer kexlaa uf ti metaale woo foer heyer xtuteyert kep sin in te xlisel fon te Nepenthes pallens mit pewayst krëns resistens. Fenolixe amide sin hydroksisinamamide-poliamin konjugate woo sich in te ërnt protses fon te insekte samele un sin pekhant als ti insekte preserweerung se xmayse (32). Meyer hon ti prekursoore fon te entsprechende MS/MS kesuucht un hon tëne sayn kumulatiif kineetixe kurwe kexrip (Figura S1). Unferwunert, ti fenol-derivate woo net tirekt in te ferflichtung fon te krënse sin, wii te klorogen asiat (CGA) un ti rutin, sin noo krënse runer kexnit kep. Im keeche teel, ti krënse khëne ti fenol amide hooch potensial mache. Ti kontinuiteet fon te tswaay krënse hot xon neekst tas selwiche eksitatsioons spektrum fon te fenolamiide ​​keprung, un tas musterum waar hauptseechlich klaar fer ti de novo sintesis fon te fenolamiide. Tas selwiche fenomeen wërt ketsaycht kewe wën mer ti 17-hidroksixeranil non-anediol titerpen glukosiide (17-HGL-DTGs) weech xtuteere, woo en kroos numer fon asiklixe titerpen mit effektiiwe anti-kroos funktsioone produtsiert (33), fon woo Ms Feeding a SlFikuur triwer profiileyert hot (SlFikuur triwer)).
Ti meechlich xwiirichkheet fon te direkte ërnt fon te ërnt eksperimente is te unerxiit in te xlisel konsumtsioons rate un ti ërnt tsayt fon te ërnt, was es xweyer macht ti ërnt-spetsiifixe efekte woo fon te wunxe un ërnt tiere keprung kewe, aus se hale. Um ti spetsiifisiteet fon te herbivore sorte fon te influëns fon te xwayn metaalixe antworte peser se lose, hon mer ti ferpintung fon te Ms un Sl larwe simuliert, torich ti frix kesammelt OS (OSM un OSS1) in te standart punktsioon W fon konsistente xwayn positsioone. Ti protsesuer kept W + OS tratamënt kenënt, un tii standartisiert ti induktsioon torich ti presëns fon te aanfang fon te antwort woo ti mënxe uf nëme, oone ti ferklaychung fon te unerxiite in te rate ore kansiteet fon te tiskusioons ferlust (Figura 2A) (34). Mit te MS/MS analyse un rechnungs pipeline, hon mer 443 MS/MS xpektre kefun (data file S1), woo sich mit te xpektre woo foer heyer fon te direkte fuer eksperimente fersamelt kep waare, iwerxpreche. Ti informatsioons theorii analyse fon tëm MS/MS-Data Sets hot ketsaycht tas ti reprotuktsioon fon te xprooch-petaytungs methooke torich ti simulatsioon fon te xprooche OS-spetsiifixe influënse ketsaycht hot (Figura 2C). Im spetsiaale, im ferklaych mit te OSS1 tratamënt, hot OSM en ferkreesung fon te metaolookix spetsiaaliseerung in 4 xtune ketsaycht. Es is important se wise tas, im ferklaych mit te direkte ërnt fon te xwayne foerxritne xpiiriche data sets, ti metaalixe kineetixe visuaaliseerung in tswaay-xproochik raum mit Hj un δj als koordinaate un ti richtung fon te metaalixe spetsiaaliseerung in te antwort uf ti simulierte xwayne foerxrit iwer tsayt ferkreeserung konsistent (Figura 2D). In te selwich tsayt, hon mer te inhalt fon amino asiate, organixe asiate un tsucker (data file S2) kwantifitseert, fer se unersuuche op tiise xpiichlung fon te metaale ekspërtise ti rekonfitutsioon fon te sentral karbon metaboliismus in te antwort uf simulierte krënse ( Fikuur S2). Fer tas musterum peser se erkhëne, hon mer ti metaalixe akkumulatsioons kinetik fon te foer heyer kexprochne fenomeen un 17-HGL-DTG weech noch mool noo kekukt. Ti OS-spetsiifixe induktsioon fon te krënse fon te mënxe is transformeyert kep in en tiferensiaal rewolutsioons musterum iwer te fenomeen metaboliismus (Figura S3). Fenolixe amide woo kumarin un kafeoil motiif enthaale, sin preferëns fon OSS1 influëntsiert kep, wën OSMs en spetsiifixe induktsioon fon ferulyl konjugate aus lëye. Fer te 17-HGL-DTG weech, is tiferensiaal OS induktsioon torich ti xprooch fon te mënxe kefun kep (Figura S3).
Als neekst, hon mer ti OS-influëns transkriptsioons plastisiteet xtuteyert mit te tsayt-taktik mikro-array data sets, woo ti penutsung fon OSMs simuliert fer ti xwayn fon te rose plans xwayne in krënse. Ti protuktsioons kinetik tuut sich grundsätzlich mit te kinetik woo in tiise metabolixe xtuutium penutst kep waar (35). Im ferklaych mit te metaboloome rekonfitutsioon in was fer metaalixe plastisiteet sich in te tsayt hauptseechlich ferkreest, siin mer transiente transkriptsioons xpiirung in te xlisel fon te Ms, woo ti transkriptsioons induktsioon (RDPI) un spetsiaaliseerung (δj) sin an 1 Es waar en sicher ferkreeserung fon te xtune, un ti tiwersiteet (Hj) ausxprechung fon te BMPx in tiise tsayt phunkt redukteyert kep waar, te BMP1. fon transkriptsioons spetsiaaliseerung (Figura S4). Ti metaalixe gene familye (wii P450, glikosiltransferase, un BAHD acyltransferase) tuun mit hale im protses fon te fersamlung fon spetsiaale metaalixe metaale fon strukturale eenheete woo fon te priimer metaalixe ërepxafte khom sin, noo tëm foer kexprochne friirixe hooch-spetsiaaliseerungs model. Als een kast xtuutium, is te fenilalaniin weech analysiert kep. Ti analyse hot pekhant kemach tas ti kerneel gene in te fenolamide metaboliismus hooch OS-influëns sin in te ërnt fon te planse, im ferklaych mit te net-atrës fon te planse, un sin ticht in sayn ausxprechungs mustere. Te transkriptsioons faktor MYB8 un ti strukturaale xene PAL1, PAL2, C4H un 4CL in te xprooch fon tëm weech hon friirixe influënse fon te transkriptsioon ketsaycht. Ti asiltransferase woo en rol in te ën fersamlung fon te fenomeen xpiile, wii AT1, DH29 un CV86, tsayche en lang tsayt uf te rekularisierungs musterum (Figura S4). Ti oowe kexprochne opserwayrunge tsayche tas ti friirix initiatiif fon te transkriptsioons spetsiaaliseerung un ti xpeeter ferkreesung fon te metabolomixe spetsiaaliseerung en kopulatsioons motiif sin, was khan weeche tëm sinkron rekulaar sisteem sin woo en kraftiche ferflichtungs antwort initiert.
Ti rekonfituer in te planse hormoon siinaale funktsiooniert als en rekulaar xpiichel woo ti krënse fon te planse intekriert fer ti fisiolookii fon te planse reprotutseere. Noch noo te simulatsioon fon te krënse, hon mer ti kumulatiif tiine fon te xlisel planse hormone kemeesert un ti tsaytliche ko-ekspresioon tswixe tëne ketsaycht [Pearson-Korrelatsioons Koefitsiënt (PCC)> 0,4] (Figura 3A). Soo wii erwart, sin ti planse hormone woo mit te biosintesis se tuun hon, in te planse hormone ko-ekspresioon network ferpint. Tsum payxpiil, ti metaalixe spetsiifisiteet (Si index) is in tiise network kartoteert kep, fer ti planse hormone woo fon unerxiitliche tratamënte indutsiert kewe, uf heepe. Tswaay haupste areas fon te spetsiifixe antworte fon te krënse sin kexrip kep: eene is im JA-Kluster, woo JA (sayn biolookix aktiwiteet form JA-Ile) un anere JA-Derivate ti heechste Si-Score tsayche; te anere is etileen (ET). Gibberellin hot ploos en moterate ferkreeserung fon te spetsiifisiteet fon te ërnt tiere ketsaycht, wën anere planse hormone, wii ti citokinin, ti auxin un ti apxlus, en nikle induktsioons spetsiifisiteet fer ti ërnt tiere hate. Im ferklaych mit te penutsung fon W + W aleen, khan ti ferkreesung fon te xpits puuwe fon te JA-petaytung torich ti OS-applikatsioon (W + OS) im xlisel transformeyert kewe in en xtarek spetsiifixe indikatoor fon JAs. Unkewaart, OSM un OSS1 mit unerxiitliche elisioons inhalte sin pekhant fer ti selwiche akkumulatsioon fon JA un JA-Ile. Im keeche teel fon OSS1, is OSM spetsiifix un xtarek influëntsiert kep fon OSMs, wën OSS1 net ti antwort fon te basale wunxe ferkreest (Figura 3B).
(A) Ko-ekspresioon network analyse, woo uf te PCC-rechnung fon te ërnt-influëns fon te planse hormoon akkumulatsioon kinetik simulatsioon basiert. Ti knoop representiirt en eensichste plans hormoon, un ti kroosheet fon te knoop representeyert te Si-Index woo spetsiifix fer te plans hormoon tswixe ti tratamënte is. (B) Akkumulatsioon fon JA, JA-Ile un ET in te xteke woo fon unerxiitliche tratamënte pextimt kep sin, woo fon unerxiitliche farwe aan kesaat kep sin: aprikoose, W + OSM; blau, W + OSSl; xwarts, W + W; xwayn, C (kontrole) . Asterix tsaycht ti signifikante unerxiite tswixe te tratamënt un te kontrol (tswaay-wayl ANOVA noo kekukt fon Tukey HSD post hoc multiplitseyert ferklaychung, *** P <0,001). Informatsioons theorii analyse fon (C)697 MS/MS (data-fayl S1) in JA-biosintesis un xwach perseenlichkheet spektrum (irAOC un irCOI1) un (D)585 MS/MS (data-fayl S1) in ETR1 mit xwach ET-siinaal Tswaay simulierte herbivore kontrol plans un vekel plans aus keproch. Asterix tsaycht ti signifikante unerxiite tswixe W+OS tratamënt un unkeweenlich kontrol (tswaay-wayl ANOVA noo kekukt fon Tukey HSD post hoc multiplitseyert ferklaychung, *P<0,05, **P<0,01 un ***P<0,001). (E) Ferprayt grafike fon ferprayt oppositsioon keeche spetsiaaliseerung. Ti farwe representiire unerxiitliche xprooche woo genetix keënert kep sin; ti simpoole representiire unerxiitliche tratamënte: triwer, W + OSS1; rechthook, W + OSM; krees C
Als neekst, penutse mer en genetik motiweyert xtam fon atenuierte Nepenthes (irCOI1 un sETR1) in te xlisel xrit fon te JA un ET Biosynthese (irAOC un irACO) un perseenlichkheet (irCOI1 un sETR1) fer te metabolismus fon tëne tswaay planse hormone uf te reprotuktsioon fon te krënse analyseere Te relatiif. Konsistent mit te foerxritne eksperimente, hon mer ti influëns fon te herbivore-OS in leewens mitel (EV) planse pekhant kemach (Figura 3, C pis D) un ti kans ferklaychung fon te Hj-Index woo fon OSM keproch kep waar, wën te δj-Index sich ferkreest hot. Ti antwort is mee aus keproch wii ti antwort woo fon OSS1 aus keproch kept. En tswaay-xtraal xtraal fon Hj un δj als koortinaate tsaycht ti spetsiifixe derekularisierung (Figura 3E). Ti klaychmeesichste tentëns is tas in xtame woo JA-Signaal ferliire, ti metaalixe tiwersiteet un spetsiaaliseerungs ferënerunge woo fon te ërnt tiere ferxwine, neekst komplet eliminaat kewe (Figura 3C). Im keeche teel, ti xtim ET perseptsioon in sETR1 planse, opwool te kanse efekt uf ti ënerunge in te ërnt metaboliismus fiil niter xteet wii ti JA-siinaale, atenuiert te unerxiit in Hj un δj indexe tswixe OSM un OSS1 eksitatsioone (Figura 3D un Fikuur S5). . Tas tsaycht tas neekst ti kans funktsioon fon te JA-Signaal Transtuktsioon, ti ET-Signaal Transtuktsioon aach als fine-tuning fon te sorte-spetsiifixe metaalixe antworte fon te krënse tiint. Konsistent mit tëm fine-tuning funktsioon, waar khee ënerung in te kans metaal influëns fon te sETR1 planse. Awer, im ferklaych mit sETR1 planse, hon ti irACO planse ti selwiche kanse amplitute fon metaalixe ënerunge influëntsiert, woo fon te herbivore keproch kep sin, awer hon signifikant unerxiitliche Hj un δj xcores tswixe OSM un OSS1 ausxprechunge ketsaycht (Figura S5).
Um spetsiaale metaalixe metaale identifitseere woo importante kontripuytsioone hon fer ti sorte-spetsiifixe antworte fon te ërnt un ti protuktsioon fon tëne sayn protuktsioon torich ET-Signaale, hon mer ti foer heyer entwikkelt strukturaal MS/MS-Methode penutst. Ti methook xtel sich uf ti tswaay-xproochichkheet methook fer ti metaalixe familye fon MS/MS fraktsioone [normaal phunkt protukt (NDP)] un ti ërepxaft xpiiler fon te neutraale ferluste (NL) noch mool influëntsiire. Ti MS/MS-Data Sets woo torich ti analyse fon ET-Transkriminiirungs Liipe konstruiert kep waar, hot 585 MS/MS (data-fayl S1) ketsaycht, woo ti xprooch fon te mënxe in siwe haupste MS/MS-module (M) xtele (Fikuur 4A) . Etliche fon tëne motife sin ticht ferpakt mit foer heyer kekhënt spetsiaale metaale: tsum payxpiil, M1, M2, M3, M4 un M7 sin raych in ferxiitne fenoole (M1), flayxliche glikosiide (M2), asyl tsucker (M3 Un M4), un 17-HGL-DTG (M7). Tsum payxpiil, ti metaalixe spetsiifixe informatsioone (Si-Index) fon en eensichste metaalixe metaal in yeete moter xprooch sin kexproch kep, un sayn Si-fertaylung khan intustrialiseyert kewe. Kurt, MS/MS spektra woo hooche herbivory un genotype spetsiifisiteet aus xpiile, sin fon hooche Si-werte kekhënt kep, un ti kurtosis statistike tsayche ti ferpraytung fon te pels uf te rechts xpits eek. Een soo en mager kolook fertaylung is in M1 kefun kep, woo ti fenol amide ti heechste Si fraktsioon ketsaycht hot (Figura 4B). Ti foer heyer kexprochne krënse indutsierte 17-HGL-DTG in M7 hon en moter Si-Score ketsaycht, was en moter xpiichel fon te tiferensiaal rekularisierung tswixe te tswaay OS-type tsaycht. Im keeche teel, ti meyerxte konstitutiif protuktsioon fon spetsiaale metaale, wii rutin, CGA, un acyl tsucker, sin tswixe te niterxte Si-xcores. Um ti strukturaal komplëxiteet un ti Siit xtaate tswixe spetsiaale metaale peser se erkhëne, is en molekulaare network fer yeete moter kextëlt kep (Figura 4B). En important foerxtelung fon te OD theorii (in te fikuur 1B tsusamer kefast) is tas ti reorkanisatsioon fon spetsiaale metaalixe metaale noo em ën fon te ërnt, sol en eensichste ënerung in metaalixe metaale mit hooche fertiinungs weyert pringe, ekstra torich ti ferkreesung fon sayn spetsiifisiteet (in te kontras mit te randomiseerungs ferpraytung) Modus) Defensiif metaalixe metaale woo fon te MT theorii foer kexlaa kept. Ti meyerxte fon te fenol-derivate woo in M1 aankesammelt kep sin, sin funktsioons ferpintung mit te xlechte insekte preserweerung (32). Wën mer ti Si-werte in te M1-metaalixe metaale tswixe te indutsierte xpiichelcher un ti konstituiente xpiichelcher fon te EV-kontrole planse in 24 xtune ferklayche, hon mer ketsaycht tas ti metaalixe spetsiifisiteet fon fiile metaale noo em ërnt insekte en sicher wakstum trend hot (Figura 4C). Ti spetsiifixe ferkreeserung fon te Si-wert waar ploos in tefensiif fenolamiide ​​kefun kep, awer khee ferkreeserung fon te Si-wert waar in anere fenole un unkeweenliche metaboliite woo in tëm moter koeksisteyert kep sin, kefun kep. Tas is een spetsiaal model, woo mit te OD theorii se tuun hot. Ti haupste foerxtelunge fon metaalixe ënerunge woo fon te ërnt tiere kemacht kewe, sin konsistent. Um se proope op tiise partikulariteet fom fenomeen spektrum fon OS-spetsiifixe ET influëntsiert kep waar, hon mer te metaal Si index ketsaycht un hon en tiferensiaal ekspresioons weyert tswixe OSM un OSS1 in te EV un sETR1 genotype ketsaycht (Figura 4D ). In sETR1, waar te fenamide-influëns unerxiit tswixe OSM un OSS1 fiil ferkreest kep. Ti tswaay-krupe methook waar aach penutst kep fer MS/MS data woo in xprooche mit insufisiënt JA samer ketuun kep sin, fer ti haupste MS/MS module se influëntsiire woo mit JA-rekulaar metaalixe spetsiaaliseerung se tuun hon (Figura S6).
(A) Ti kluster resultaate fon 585 MS/MS woo uf te keteelt fraktsioon (NDP-similiteet) un keteelt neutraal ferlust (NL-similiteet) basiert sin, resulteere in te motiif (M) woo konsistent is mit te pekhante komplët familye, ore torich unkeweenlich ore xlecht metaboliseyert Metabolite kompozitsioon. Neekst yeete motiif, kept ti metaal (MS/MS) spetsiifixe (Si) fertaylung ketsaycht. (B) Modulaar molekulaare network: Noote representeere MS/MS un ranke, NDP (rot) un NL (blau) MS/MS xtele (xnit,> 0,6). Te grade metaal spetsiifisiteet indeks (Si) is farwich uf te moter xprooch (links) un kartoteert kep uf em molekulaare network (rechts). (C) Modul M1 fon EV plans in konstitutiif (kontrole) un indutsiert xtel (simulatsioon fon ërnt) in 24 xtune: molekulaare network diagram (Si weyert is ti nootwënichkheet fon te knoop, ti defensiif fenolamid is in blau markiert). (D) Te M1 molekulaare network diagram fon te spektrum linie sETR1 mit xwach EV un ET perseptsioon: ti fenolixe ferpintunge woo fon te xprooch fon te mënxe representeyert kep sin, un te signifikante unerxiit (P-wert) tswixe W + OSM un W + OSS1 tratamënte wii Nootwënichkheete kroosheet. CP, N-kafeoil-tirosin; CS, N-kafeoil-spermitiin; FP, N-ferulsyur ester-uricsyur; FS, N-ferulil-xpermiin; CoP, N’, N “-Coumarolyl-tirosina; DCS, N’, N”-dicaffeoyl-spermidina; CFS, N’, N”-caffeoyl, feruloyl-spermidine; Lycium barbarum in wolfberry Son; Nick. O-AS, O-acyl sugar.
Meyer hon ti analyse noch mool aus kexproch fon en eensichste atenuierter Nepenthes genotype fer natierliche populatsioone, woo xtarke intraspetsiifixe ënerunge in te JA-niwele fon te ërnt un ti spetsiifixe metaalixe niwele foer heyer in natierliche populatsioone pexrip kep sin (26). Tuu tiise data sets penutse fer 43 kexënke se tëke. Tiise kexwister sin fon 123 sorte planse fon N. pallens. Ti planse sin fon soome kehool kep woo in unerxiitliche natierliche ërepxafte in Utah, Nevada, Arizona un Kalifornien kesammelt kep sin (Fikuur S7), woo ti metaale tiwersiteet (hier ti populatsioons niwel kenënt kept) β tiwersiteet) un ti spetsiaaliseerung woo fon OSM keproch kep waar, kexproch kep waar. Konsistent mit te foerxritne xtuutium, hon mer en kroose numer fon metaalixe ënerunge in te Hj un δj axle ketsaycht, was petayt tas ti kexwintichkheet fon te kexwintichkheete fon te mënxe in te plastisiteet fon sayn metaalixe antworte uf ti ërnt tiere sin (Figura S7). Ti orkanisatsioon erinert an ti friirixe opserwayrunge iwer ti dynamix rechioon fon te JAs woo fon te ërnt tiere pextimt kep sin, un hot en kans hooche weyert in en eensichste populatsioon kehal (26, 36). In te penutsung fon JA un JA-Ile fer ti kans niwel korrektsioon tswixe Hj un δj se testeere, hon mer kefun tas es en simpoolix positiif korrektsioon kept tswixe JA un te metabol β tiwersiteet un spetsiaaliseerungs indeks (Figura S7). Tas tsaycht tas ti heterojeneiteet fon te krënse-influëns in te JAs induktsioon woo uf em populatsioons niwel kefun kept, khan weeche xlisel metaalixe polimorfismus sin, woo fon te selektsioon fon insekte krënse keproch kept.
Fërtich xtuutium hot ketsaycht tas ti sorte fon te tabak sich fiil ferënere in te sorte un relatiif apxpilung fon te indutsierte un konstitutiiwe metaalixe ferflichtunge. Es kept kemënt tas ti ënerunge in te anti-herbivore siinaale transtuktsioon un fertiinungs kapasiteete rekularisiert kewe torich insekte populatsioons preserweerung, planse leewens tsiklus, un fertiinungs protuktsioons khoste in te niche woo en pextimte sort wakst. Meyer hon ti konsistens fon te xlisel metaal remodelung xtuteyert, woo fon te ërnt tiere fon seks Nicotiana sorte woo in Nort Amëërika un Siit Amëërika kepoer sin, influëntsiert kep waar. Ti sorte sin ticht ferwant mit te Nepenthes Nort Amëërika, naame Nicolas Bociflo. La, N. nikotinis, Nicotiana n. atenuiert kraas, Nikotiana Tabak, lineer Tabak, Tabak (Nicotiana Spegazzinii) un Tabak Blat Tabak (Fikuur 5A) (37). Sechs fon tëne sorte, tepay ti kuut kekhënt sorte N. please, sin yoerliche planse fon te petunia klaytung, un ti obtusifolia N. sin mee yoerliche planse fon te xwester klaytung Trigonophyllae (38). Im neekste yoer, sin W + W, W + OSM un W + OSS1 induktsioon uf tiise siwe sorte fii kemacht kep, fer ti metaalixe rexpekt fon te insekte uf te sorte niwele xtuteere.
(A) En bootstrap phylogeneetixe paam woo uf te maximaal protuktsioon basiert [fer ti nuklear glutamin sintesis (38)] un ti kexichte fon te siwe ticht ferwante Nicotiana sorte (ferxiitne farwe) (37). (B) En xtraal ploos fon spetsiaale tiwersiteet fer ti metaalixe profisioone fon siwe sorte fon Nicotiana (939 MS/MS; data-file S1). Im sorte niwel, is ti metaal tiwersiteet neekst neetich mit em xpiichel fon te spetsiaaliseerung. Ti analyse fon te sorte niwele korrektsioon tswixe metaalixe tiwersiteet un spetsiaaliseerung un JA-akkumulatsioon is in te fikuur 2. S9 ketsaycht kep. Farbe, unerxiitliche sorte; triwer, W + OSS1; rechthook, W + OSM; (C) Ti Nicotiana JA un JA-Ile dynamike sin noo OS eksitatsioons amplituut kextëlt kep (tswaay-wayl ANOVA un Tukey HSD noo multiplitseyert ferklaychung, * P <0,05, ** P <0,01 un * ** Fer ti ferklaychung fon W + OS un W + W, P <0,001). Kaste ploos fon (D) tiwersiteet un (E) spetsiaaliseerung fon yeete sort noo simulatsioon fon ërnt un metil JA (MeJA). Ti xtern tsaycht ti signifikante unerxiit tswixe W + OS un W + W ore Lanoliin plus W (Lan + W) ore Lan plus MeJA (Lan + MeJa) un Lan kontrol (tswaay-wayl analyse fon te warianse, noo kekukt fon Tukey sayn HSD post hoc multiplitseyert ferklaychung , *P<0,05, **P<0,01 un 1).
Mit te tswaay xproochich methook, hon mer 9 module fon 939 MS/MS (data-file S1) identifitseert. Ti kompozitsioon fon MS/MS rekonfituert kept torich unerxiitliche tratamënte variiert fiil tswixe unerxiitliche module tswixe sorte (Figura S8). Ti wisioon fon Hj (woo hier als γ-tiwersiteet uf em sorte niwel kenënt kept) un δj tsaycht tas ti ferxiitne sorte sich in kans unerxiitliche krupe in te metaalixe raum fersamle, woo ti sorte niwele teel normalerwayse mee prominënt sin wii ti eksitatsioon. Mit ausnaam fon N. linear un N. obliquus, tsayche se en kroos tayl fon te induktsioons efekte (Figura 5B). Im keeche teel, sorte wii N. purpurea un N. obtusifolia hon en weenicher klaare metaalixe antwort uf ti tratamënt, awer te metaalixe is mee ferxiitne. Ti sorte-spetsiifixe fertaylung fon te influëns metaalixe antworte hot en simpoolix neekst korrektsioon tswixe spetsiaaliseerung un gamma-tiwersiteet ketsaycht (PCC = -0,46, P = 4,9×10-8). OS-influëns ferënerunge in te JAs niwele sin positiv mit te metaalixe spetsiaaliseerung, un negatiif mit te metaalixe gamma-tiwersiteet woo fon yeete sort aus ketsaycht kept (Figura 5B un Fikuur S9). Es is important se wise tas ti sorte woo kolokial als “siinaal antwort” sorte in te fikuur 5C kenënt kewe, wii ti Nepenthes Nematoote, Nepenthes Nepenthes, Nepenthes Akute, un Nepenthes Atenuado, hon importante simpoole in 30 minute ketsaycht. Ti rexënt OS-spetsiifixe JA un JA-Ile ausxprechunge, wën anere bakterie “siinaal unerxiitliche” kenënt kewe, wii ti Nepenthes Miil, Nepenthes Pulver un N. Im metaalixe niwel, wii xon foer heyer kesaat kep waar, fer ti atenuierte Nepenthes, hon ti siinaale-reaktsioons substanse OS spetsiifisiteet ketsaycht un hon δj signifikant ferkreest, wën Hj xwach kept. Tiise OS-spetsiifixe priimer efekt waar net in sorte woo als simpoolix net-reaktsioons sorte kexproch kep sin (Figura 5, D e E). OS-spetsiifixe metaboliite sin mee oft tswixe siinaale-responsapiliteet sorte keteelt kep, un tiise siinaale krupe tuun sich ferklayche mit sorte mit xwachere siinaale antworte, wën ti sorte mit xwachere siinaale antworte weenicher interdependëns tsayche (Figura S8 ). Tas resultaat tsaycht tas ti OS-spetsiifixe induktsioon fon JAs un ti OS-spetsiifixe rekonfixuerung fon te xprooch metaal uf em sorte niwel kekoppelt kept.
Als neekst, hon mer en lanoliin pasta penutst woo methyl JA (MeJA) enthalet, fer ti planse se trataare, fer se unersuuche op tiise kopulatsioons motife sich ferprayte torich ti disponibiliteet fon JA woo fon eksogene JA aan keprung kept, woo im sitoplasma fon te planse wërt sin. Rapide desterifikatsioon is JA. Meyer hon ti selwich tentëns fon te xrit noo xrit ënerung fon te siinaale-reaktsioons sorte pis ti siinaale-net-reaktsioons sorte kefun, woo fon te kontinuiteet fon te JA keproch kept (Figura 5, D e E). Kurt, hot ti MeJA-tratamënt ti metaale fon te lineare nematoote, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens un N. mikimotoi xtarek reprotutseert, was en sicher ferkreeserung fon δj un en ferklaychung fon Hj pringt. N. purpurea hot ploos en ferkreeserung fon δj ketsaycht, awer net Hj. N. obtusifolia, woo xon foer heyer ketsaycht kep waar tas se ekstra niter xtele fon te JAs, antwort aach xlecht uf ti MeJA-tratamënt in te richtung fon te metaalixe rekonfituerung. Ti resultaate tsayche tas ti JA protuktsioon ore siinaal transfusioon fisiolookix inkexpërt kept in siinaale-un-reaktsioons sorte. Fer tiise hypothees se protutseere, hon mer ti fier sorte (N. pallens, N. miils, N. rosa un N. mikrofilla) xtuteyert, woo fon W + W, W + OSMs un W + OSS1 Transkriptoom influëntsiert kep sin (39). Konsistent mit em musterum fon te metaalixe remodelung, sin ti sorte kuut in te transkriptsioons raum aus keteelt kep, un tswixe tëne N. attenuated hot ti heechste OS-influëns RDPI ketsaycht, wën N. gracilis ti niterxte hat (Figura 6A). Awer, es is kefun kep tas ti transkriptsioons tiwersiteet woo fon N. oblonga indutsiert kep waar, ti niterxt tswixe te fier sorte waar, keeche ti heechste metabonoomixe tiwersiteet fon N. oblonga woo foer heyer in siwe sorte ketsaycht kep waar. Fërtich xtuutium hot ketsaycht tas en set fon jene woo mit friirixe fertiinungs siinaale se tuun hon, tepay JA-siinaale, ti spetsiifisiteet fon te friirixe fertiinungs antworte woo fon te herbivore-relatsioons elisitoore in Nicotiana sorte indutsiert kep sin, erkhënt (39). Wën mer ti JA-Signaale weech tswixe tëne fier sorte ferklayche, hot en interesante musterum ketsaycht (Figura 6B). Ti meyerxte jene in tëm weech, wii AOC, OPR3, ACX un COI1, hon relatiif hooche niwele fon induktsioon in tiise fier sorte ketsaycht. Awer, en xlisel-gen, JAR4, konwerteyert JA in sayn piolookix aktiwiteet fon JA-Ile-Krankheit, un sayn transkriptsioons niwel is kans niter, ekstra in N. miil, Nepenthes pieris un N. microphylla. Tsum payxpiil, ploos te transkriptsioon fon en anere xen AOS waar net in N. bifidum kefun kep. Ti ënerunge in te xprooch ekspresioon khëne ferantwortlich sin fer ti ekstreeme fenomeene woo ti nikle fon te JA protuktsioon in siinaale anergixe sorte un ti influëns fon N. gracilis influëntsiire.
(A) Informatsioons theorii analyse fon te reprotuktsioon fon friirixe transkriptsioons antworte fon fier ticht ferwante tabak sorte woo 30 minute noo te herbivori induktsioon protukteyert kep sin. RDPI kept kexproch torich ti ferklaychung fon te xlisel woo fon te ërnt OS indutsiert kept mit te wunx kontrol. Ti farpe tsayche unerxiitliche sorte, un ti simpoole tsayche unerxiitliche tratamënte. (B) Analyse fon te xprooch ekspresioon in JA-siinaale weech tswixich fier sorte. Te simplifitsierte JA weech is neekst ti kaate ploos ketsaycht. Unerxiitliche farpe tsayche unerxiitliche ferarwaytungs methoote. Te xtern tsaycht tas es en sicher unerxiit kept tswixe te W + OS tratamënt un te W + W kontrol (fer te Student sayn t-test fer ti paar unerxiite, *P<0,05, **P<0,01 un ***P<0,001). OPDA, 12-oksofitodien; OPC-8: 0,3-okso-2(2′(Z)-pentenil)-siklopentan-1-oktansäur.
Im letste teel, hon mer xtuteyert wii ti insekte sorte-spetsiifixe remodelung fon te metaale fon te ferxiitne planse sorte resistent sin khëne keeche ti krënse. Fërtich forxunge hon ti xprooch Nicotiana pekhant kemacht. Tii resistens keeche Ms un Larwe is fiil unerxiitlich (40). Hier, hon mer ti ferpintung tswixe tëm model un sayn metaalixe plastisiteet xtuteyert. Wën mer ti fier sorte fon te mënxe woo too trin sin, un ti korrelatsioon tswixe te tiwersiteet un spetsiaaliseerung fon te metaale woo fon te ërnt tiere pextimt kept un ti resistens fon te planse keeche Ms un Sl, hon mer kefun tas ti resistens, ti tiwersiteet un ti spetsiaaliseerung fon te generalismus Sl Al sin positiv korreleyert, wën ti korrelatsioon tswixe te resistens fon te spetsiaale tiwersiteet is net mit te Fig. S10). In was mit te S1 resistens se tuun hot, hate ti tswaay atenuierte N. chinensis un N. gracilis, woo foer heyer ketsaycht kep sin tas se tswaay JA-Signaale Transfusioons Niwele un metaalixe Plastisiteet aus ketsaycht hon, fiil unerxiitliche antworte uf ti influëns fon te krënse, un tii hon aach ti selwiche hooche resistens ketsaycht. Sex.
In te letste seks yoer, hot ti planse fertiinungs theorii en theoreetixe raam keprung, woo ti forxer en kans kroos numer fon ewolutsioon un funktsioone fon planse spetsiaaliseerte metaboliite foer xtele. Ti meyerxte fon tëne theoriie tuun net ti normaale protses fon xtarke influënse noo keen (41). Tii tuun xlëchte foerxtëlunge (3) uf te selwich nivel fon te analyse foer xtele. Wën ti testitsioon fon xlisel foerxtelunge erlaupnis kept fer spetsiifixe theoriie se analysiire, tas tuut tas Tas feld is foran keen. Tuu tich unerxtitse, awer tuu ti anere ap lënke (42). Statt tas, macht ti nay theorii foerxtelunge uf unerxiitliche niwele fon te analyse un tuut en nay xpiichel fon pexripne ketanke hiner lose (42). Awer, ti tswaay theoriie woo uf em funktsioons niwel foer kexlaa kep sin, MT un OD, khëne laycht erkhënt kewe als importante foerxtelunge fon spetsiaale metaalixe ënerunge woo fon te ërnt tiere pextimt kewe: ti OD theorii klaapt tas ti ënerunge in te spetsiaale metaalixe “raum” hooch richtung sin . Ti MT theorii klaapt tas ti ënerunge net-richtungsfërtich sin un sich in te metaalixe raum fine, un tenke tas ti metaboliite hooche fertiinungs weyert hon. Fërtich xtuutium fon OD un MT foerxtelunge sin keproopt kep mit en xmal sets fon a priori “fertiint” ferpintunge. Ti metaalixe-sentrixe testitsioone ferxwine ti kapasiteet fer ti analyse fon te umfang un trajektoorii fon te metaalixe rekonfitutsioon iwer ti ërnt, un erlaupe net tas ti testitsioone in en konsistens statistixe raam ti xlisel foerxtelunge ferlange woo als kanses kekukt kewe khëne Kwantifitseere ti ënerunge in te planse metaalixe. Hier, hon mer ti inwanerungs teknolokii in te metabolomii penutst, woo uf te komputatoorixe MS basiert kept un hon ti dekonwolutsioons MS analyse in te alte xprooche fon te informatsioons theorii pextimt, fer ti unerxiit tswixe te tswaay woo uf em welt metaalixe niwel foer kexlaa kep sin, se testeere. Ti xlëcht foerxtëlung fon tiise theorii. Ti informatsioons theorii is in fiile rechioone penutst kep, ekstra im kontekst fon te Biodiwersiteet un ti nutriente flus forxung (43). Awer, soo wayt wii mer wise, is tas ti eyerxt apxlus woo penutst kept fer ti metaalixe informatsioons raum fon te planse se pexraywe un ti ekolookixe propleeme se resolweere woo mit te tsaytliche metaalixe ënerunge se tuun hon in te antwort uf ti umwelts xpiirunge. Im xtant, ti kapasiteet fon tee methook xteet in sayn kapasiteet fer ti mustere in un tswixe planse sorte ferklayche, fer se ëntxlise wii ti krënse fon te mënxe sich fon te ferxiitne sorte pis an ti inter-sorte makro-ewolutsioons mustere uf unerxiitliche niwele fon te ewolutsioon entwikkelt hon. Metabolismus tas.
Prinsiipal komponënt analyse (PCA) konwerteyert en multi-wariaante data sets in en dimensioons reduktsioons raum, tas ti haupst xprooch fon te data erkhënt kewe khan, soo tas es normalerwayse als eksploratsioons tekniik penutst kept fer ti data sets se parseere, wii te dekonwolutsioons metabol. Awer, ti dimensioons reduktsioon tuut en teel fon te informatsioons inhalt in te data sets ferliire, un te PCA khan net kwantitatiif informatsioone iwer ti karakteristike fon te ekolookix tiwersiteet kewe, wii: wii ti ërnt tiwersiteet in spetsiaale fële (tsum payxpiil, raychtum, ferpraytung) Un abundans) metaboliite rekonfituere? Welche metaboliite sin ti foerxtelunge fon te influëns fon en keptliche ërnt? Uf te perspektiif fon te spetsiifisiteet, tiwersiteet un induktsioon, kept te informatsioons inhalt fon te xprooch-spetsiifixe metaale profiil ferprayt, un es kept kefun tas ti ese fon te krënse ti spetsiifixe metaale aktiwiere khëne. Unkewaart, hon mer ketsaycht tas, wii in te informatsioons theorii indikatoore implementiert kep waar, ti resultaat fon te metaalixe situatsioon en kroos iwerlappung hot noo te ataks fon te tswaay ërepxafte (te nacht-fërtich generalist Sl) un ti Solanaceae-Expert Ms. Fettsyre-aminosyre konjugaat (FAC) initiator in OS (31). In te penutsung fon te OS fon te krënse fer ti standartisierung fon te punktsioons wunxe, hot ti simulierte krënse tratamënt aach en sëlwich tentëns ketsaycht. Ti standartisiert protses fer ti simulatsioon fon te antwort fon te planse uf ti ataks fon te krënse, eliminiert ti ferklaychung fon te ferënerunge in te ësmitel fon te krënse, woo ferxiitne xwiirichkheete in te ferxiitne tsayte pringe (34). FAC, woo pekhant is als ti haupst uersach fon OSM, reduktiirt ti JAS un anere planse hormone in OSS1, wën OSS1 hunerte mool reduktiirt (31). Awer, OSS1 hot ënliche niwele fon JA-akkumulatsioon ferklaycht mit OSM. Es is xon foer heyer ketsaycht kep tas ti JA-antwort in te atenuierte Nepenthes kans sensiiwle is fer OSM, woo FAC sayn aktiwiteet hale khan aach wën se 1:1000 mit waser fertiint kept (44). Tesweche, im ferklaych mit OSM, opwool te FAC in OSS1 kans niter xteet, is es kenuuch fer ti ausxprechung fon JA aus se hale. Fërtich xtuutium hot ketsaycht tas porin-wii protukte (45) un oligosakkariide (46) als molekulaare xpiichle penutst kewe khëne fer ti planse fertiinungs antworte in OSS1 aus lëye. Awer, es is noch net klaar op tiise elisioon in OSS1 ferantwortlich sin fer ti akkumulatsioon fon JA woo in te aktuaal xtuutium peopacht kept.
Opwool es weenich xtuutium kept woo ti tiferensiaal metaalixe fingerprinte pexraywe woo fon te apxlus fon ferxiitne krënse ore eksogene JA ore SA (salicylic asiat) pextimt kep sin (47), hot nimant ti krënse sorte-spetsiifixe perturbatsioone in te planse xtraus network un sayn efekte uf te spetsiifixe metaalixe sisteeme ferxtërekt The overall is. persoonliche informatsioone. Ti analyse hot noch mool pekhant kemach tas ti interne hormone network ferpintung mit anere planse hormone anere wii JAs ti spetsiifisiteet fon te metaalixe reorkanisatsioon woo fon te krënse ferxwine, formt. Im xtant, hon mer kefun tas ET woo fon OSM keproch kep waar, signifikant kreeser waar wii tii woo fon OSS1 keproch kep waar. Tiise motiif is konsistent mit mee FAC inhalt in OSM, was en neetichkheet un kenuuch kontitsioon is fer en ET-xprëche aus lëye (48). Im kontekst fon te interaktsioon tswixe planse un krënse, is ti siinaale funktsioon fon ET uf ti planse-spetsiifixe metaale tiine noch sporaadix un xpiirt sich ploos in en eensichste komplët krupe. Tsum payxpiil, ti meyerxte xtuutium hon ti eksogene apxpilunge fon ET ore sayn prekursoore ore ferxiitne inhikericher penutst fer ti rekulaariteet fon ET xtuteere, uner was tiise eksogene kemixete apxpilunge fiile net-spetsiifixe neekste efekte produseere. Soo wii mer wise, representeyert ti xtuutium ti eyerxt kroos systematixe xtuutium fon te rol fon te ET in te penutsung fon te ET fer ti protuktsioon un perseenlichkheet fon te ferxwakerte transgeneetixe planse fer ti koorteneyerung fon te planse metabolome dynamik. Herbivore-spetsiifixe ET-influëns khan ti metaalixe antworte am ën motiweyere. Ti petaytungs kreeste sin ti transgeneetixe manipulatsioone fon ET-Biosintesis (ACO) un Perseptsioon (ETR1) woo ti ërnt-spetsiifixe de novo akkumulatsioon fon fenolamiide ​​orkaniseyert hot. Es is foer heyer ketsaycht kep tas ET ti JA-influëns fon te nikotiin akkumulatsioon fine khan, torich ti rekularisierung fon te putressin N-metiltransferase (49). Awer, fon en mekaanixe phunkt, is es net klaar wii ET ti induktsioon fon te fenamide fine tuut. Neekst ti siinaal transtuktsioon funktsioon fon ET, khan te metaalixe flus aach in S-adenosil-1-metioniin xpiichle, fer ti influëns fon te poliaminofenole amiide ​​rekulaariseere. S-adenosil-1-metionin is ET un Kewoonlich tswixich fon poliamin biosintesis weech. Te mechanismus woo ET-Signaal te niwel fon te fenomeen rekularisiert, praucht noch mee xtuutium.
Lang tsayt, weche te kroose numer fon spetsiaale metaalixe metaale fon unkeweenliche strukture, hot ti intensiif aanxtrëngung fer ti spetsiifixe metaalixe kateeoriie net ti tsaytliche ënerunge fon te metaalixe tiwersiteet noo te biolookixe interaktsioone strikt pehantele khëne. Aktual, uf te basis fon te informatsioons theorii analyse, is tas haupste resultaat fon te MS/MS spektrum akquisitsioon woo uf te unerxiitliche metaalixe metaale basiert, tas ti krënse woo ti krënse ëse ore simuliere, wayter ti kans metaalixe tiwersiteet fon te xlisel metaaliseere, un soo, sayn xpiichel fon spetsiaaliseerung ferkreese. Ti tsaytliche ferkreeserung fon te metaalixe spetsiifisiteet woo fon te ërnt tiere pextimt kept, is mit en sinerjixe ferkreeserung fon te transkriptoome spetsiifisiteet ferpun. Ti funtamënt woo tas meyerxt fer tiise kreeser metaal spetsiaaliseerung pringt (woo en heecher Si-wert hot) is te spetsiaale metaal mit te foer heyer karakteriseyert ërnt funktsioon. Tiise model is konsistent mit te foerxtelung fon te OD theorii, awer ti foerxtelung fon MT woo mit te randomisierung fon te metaalixe reprotuktsioon se tuun hot, is net konsistent. Awer, tiise data sin aach konsistent mit te protuktsioon fon te mixe modele (peste MT; Fikuur 1B), wayl anere unkeweenliche metaale mit unkeweenliche ferflichtungs funktsioone noch en randomiseyert Si fertaylung noo keen khëne.
En pekhant musterum woo noch mee fon tee forxung kefang kept, is tas fon te mikro-ewolutsioons niwel (eensichste plans un tabak populatsioon) pis an en kreeser ewolutsioons xtel (ticht ferwante tabak sorte), ferxiitne niwele fon te ewolutsioons orkanisatsioon sin in te “peste fertiinung” Es kept importante unerxiite in te kapasiteete fon te krënse. Moore un ti anere. (20) un Kessler un Kalske (1) hon unaafhängich foer kexlaa tas ti tray funtamentaale niwele fon te Biodiwersiteet woo orikinaal fon Whittaker (50) pextimt kep sin, in ti konstitutiif un indutsierte tsaytliche ënerunge fon te kemixe tiwersiteet konwerteyert kewe; tiise autoore hon aach net tsusamer kefayert Ti protsesuere fer ti metaalixe data samerfasung fon kroose numer, tuun aach net aus xpreche wii ti metaalixe tiwersiteet fon tëne data berechne. In tee xtuutium, kleene aanpasungs methooke fon Whittaker sayn funktsioons xpiichlung wëre α-metabolixe tiwersiteet als ti tiwersiteet fon MS/MS xpiichle in en pextimte plans petraache, un β-metabolixe tiwersiteet als basis intraspetsiifixe metaalixe metaale fon en krupe fon populatsioone Raum, un γ-metabolixe tiwersiteet wërt en ferkreesung fon te spetsiifixe analyse sin.
Tas JA-Signaal is essentiel fer en kroos numer fon metaalixe antworte fon te ërnt. Awer, es kept en manktum fon rigoore kwantitatiif testitsioon fon te kontripuytsioon fon te intraspetsiifixe rekulaariteet fon te JA-Biosintesis fer ti metaalixe tiwersiteet, un op JA-Signaal en alternatiife plats fer ti stress-influëns metaalixe tiwersiteet uf en heecher makro-ewolutsioons skala is, is noch net kefun kep. Meyer hon ketsaycht tas ti krënse fon te Nepenthes krënse ti metaale spetsiaaliseerung influëntsiert un ti variatsioon fon te metaale spetsiaaliseerung in te populatsioon fon te Nicotiana sorte un tswixe ti ticht ferwante Nicotiana sorte systematisch positiv korreleyert kept mit te JA-Signaale. Ausserdem, wën tas JA-Signaal ferxwakert kept, wërt ti metaalixe spetsiifisiteet woo fon en eensichste genotype inkexpërt kept, kans fernicht kep (Figura 3, C e E). Wayl ti metaalixe spektrum ënerunge fon te natierlich atenuierte Nepenthes populatsioone hauptseechlich kwantitatiif sin, khan ti ënerunge in te metaalixe β-tiwersiteet un spetsiifisiteet in tiise analyse fiil mools fon te xtarek eksitatsioon fon metaalixe rayche ferpintungs kateeoriie pextimt kewe. Ti ferpintungs xprooche domineere en teel fom metaal profiil un fier en positiif korrelatsioon mit JA-siinaale.
Wayl ti biokimixe mechanisme fon te mënxe woo ticht pay tëne sin, sin ti metaboliite spetsiifix im kwalitatiif aspekt identifitseert kep, soo tas es mee analytixe is. Ti ferarwaytung fon te informatsioons theorii fon te kefangne ​​metaalixe profiile tsaycht tas ti influëns fon te ërnt ti kompromis tswixe metaalixe gamma-tiwersiteet un spetsiaaliseerung ferxlimert. Tas JA-Signaal xpiilt en sentral rol in tiise kompromis. Ti ferkreesung fon te metaalixe spetsiaaliseerung is konsistent mit te haupste OD-Prefektuer un is positiv mit JA-Signaal, wën JA-Signaal negatiif mit metaalixe Gamma-Tiwersiteet korreleyert kept. Ti modele tsayche tas ti OD kapasiteet fon te planse hauptseechlich fon te plastisiteet fon te JA pextimt kept, ekstra uf en mikro-ewolutsioons xpiichel ore uf en kreeser ewolutsioons xpiichel. Eksogene JA-applikatsioon eksperimente woo ti JA-biosintesis defekte umfase, tsayche noch mee tas ti ticht ferwante sorte fon te mënxe sich in siinaale-responsapiliteet un siinaale-net-responsapiliteet sorte unerxiite khëne, kraat soo wii sayn motiif fon JA un metabolome plastisiteet woo fon te herbivore indutsiert kept. Signaal net-responsapiliteet sorte khëne net antworte weche sayn unfertiint kuutheet fer ti endokriine JA se produseere un sin tesweche uner fisiolookixe limitatsioone. Tas khan fon mutatsioone in etliche xlisel xene in te JA-Signaal Weech (AOS un JAR4 in N. crescens) fon... Tas resultaat tsaycht tas tiise interspetsiifixe makro-ewolutsioons muster hauptseechlich fon te ënerunge in te interne hormone perseptsioon un responsapiliteet ketreest kewe khëne.
Neekst ti interaktsioon tswixe planse un krënse, is ti erkhënung fon te metaalixe tiwersiteet ferpun mit ale importante theoreetixe forterunge in te forxung fon te biolookix tiwersiteet fon te mënxe un ti evolutsioon fon komplëxe fenotypixe tratitsioone. Mit te ferkreesung fon te kans numer fon te data woo fon te moderne MS instrumënte keërnt kep sin, khan ti hipoteese testitsioon iwer ti metaalixe tiwersiteet yets ti intiwituaale/kategoriie metaalixe unerxiite transtsënteere un weltwayt analyse mache fer unerxiitliche mustere se orkaniseere. Im protses fon te kroose analyse, is en important metafoor ti itee fon te konseptsioon fon sinful karte woo penutst kewe khëne fer ti data se ëntxlise. Tesweche, is en important resultaat fon te aktuaal kombinatsioon fon unkeweenliche MS/MS metabolomixe un informatsioons theorii, tas se en simpel metitsiin pringt, woo penutst kewe khan fer ti karte se konstruiire fer ti metaalixe tiwersiteet uf unerxiitliche taksonoomixe xpiichelcher se xraywe. Es is ti xlisel fer tiise methote. Ti xtuutium fon te mikro/makro ewolutsioon un kemaynte ekolokii.
Im makro-ewolutsioons niwel, is te keruuf fon te plans-insekte ko-ewolutsioons theorii fon Ehrlich un Raven (51) ti protuktsioon fon te variatsioon fon te interspetsiifixe metaalixe tiwersiteet ti uersach is fer ti tiwersiteet fon te planse lineaale. Awer, in te 50 yoer woo ti puplikatsioon fon tëm seminaar puplitseyert kep waar, is tiise hypothees seltne keproopt kep (52). Tas is hauptseechlich weeche ti filogeneetixe kharakteristike fon te ferklaychbare metaalixe kharakteristike iwer ti lang tsayt planse lineaale. Ti rariteet khan penutst wëre fer ti tsiil analyse methoote se ankere. Ti aktuaal MS/MS aarwats xrit woo fon te informatsioons theorii ferprayt kept, kwantifitseert ti MS/MS strukturaal ërepxaft fon unkeweenliche metaale (oone foerxritne metaale selektsioon) un konwerteyert tiise MS/MS in en set fon MS/MS, soo in profisionaale metaale Ti makro-ewolutsioons modele sin in te xprooch xkala ferklaycht kep. Simpel statistixe indikatoore. Te protses is ëkstra fer ti filogeneetixe analyse, woo ti sekwëns fon te xprooch penutse khan fer ti xprooch fon te tiwersiteet ore ti karakteristike fon te ewolutsioon oone foer heyer se kwantifitseere.
Im biokimixe niwel, tsaycht ti sicherheets hypothees fon Firn un Jones (53) tas ti metaalixe tiwersiteet uf te ferxiitne niwele erhal kept, fer ti ërnt fon te ërnt materiaale fer ti biolookixe aktiwiteete fon te foer heyer net ferwante ore substituierte metaalixe aus xpreche. Ti informatsioons theorii methoote kewe en raam kep, woo tiise metaalixe spetsiifixe ewolutsioons transitsioone woo in te metaalixe spetsiaaliseerung paseere, als teel fon te propoos fon te ewolutsioons sicherheets protses kwantifitseere khëne: ti biolookix aktiwiteet fon te niter spetsiifisiteet pis ti hooch spetsiifisiteet Inhiweyert metaalixe metaalixe fon en pextimte umfelt.
In te kans welt, in te friirixe taache fon te molekulaare biolookix tiwersiteet, sin importante planse fertiinungs theoriie entwikkelt kep, un ti deduktiiwe hypotheese-orientierte methoote sin fiil penutst kep als ti eensiche mitel fer ti wisenxaftliche forterung. Tas is hauptseechlich weeche ti teknixe xwiirichkheete woo tas kanse metaal meechlich mache. Opwool ti hypotheese-orientierte methoote kans nutslich sin fer anere kausaale mechanisme raus suuche, is sayn kapasiteet fer unser ferxtëntnis fon te biokimixe networke fortere, mee limiteyert wii ti komputatoorixe methoote woo hayt tsu taach in te tëknike fon te data-intensiif wisenxaft eksistiire. Tesweche, sin ti theoriie woo net foer heyer kesaat kewe khëne, wayt iwer te xpiichel fon te disponibiliteet fon te data, soo tas ti hypothetixe formule/testitsioons tsiklus fon te forterung im forxungs felt net ap kehool kewe khan (4). Meyer siin foer tas te komputatoorixe aarwats flus fon te metaalixe ërepxafte woo hier introtuseyert kep sin, khan ti interese noch mool uf muute fer ti rexënt (wii) un ën (warom) theeme fon te metaalixe tiwersiteet, un khan en nay era fon te theoreetixe kefiirt data wisenxaft mit helfe. Ti tsayt hot ti importante theoriie noch mool noo kekukt woo ti friirixe jeneratsioone inspiriert hon.
Ti direkte ërnt fon te ërnt fon te ërnt kept torich en tsweete instar larwe ore Sl larwe uf en eensichste Pale-farwiche pitcher plans blat fon en eensichste roose xtraus plans, mit 10 plans replikatsioone pro plans. Ti insekte larwe waare mit klaytung keklaapt kep, un ti restliche xwayne waare 24 un 72 xtune noo te influëns kexnit kep un xnël kefërept kep, un ti metaboliite waare raus kehool kep.
Simuliire ti tratamënt fon te ërnt in een hooch sinkroniseyert aat. Ti methook is ti stoof muster xpitse penutse fer tray reechle fon te thorne uf yeete sayt fon te mittel xpits fon te tray fol auskexnitne xpitse fon te plans in te wakstum phase fon te stoof krans, un klaych 1:5 Diluted Ms. Orer penutse mit hant xuu finger fer S1 OS in te xteke se xmayse. Ernte un ferprayte een blat wii es foer heyer pexrip is. Ti foerxritne methoote penutse fer priimer metaale un planse hormone raus hoole (54).
Fer ti eksogene JA-applikatsioone, kewe ti tray xpits puuwe fon yeete fon te seks roose xpitse fon yeete sort mit 20μl fon lanoliin paste kexnit, woo 150μl MeJA (Lan + MeJA) enthalung hot, un 20μl fon lanoliin plus wunx tratamënt (Lan + la02), ore penutse a pur μl2. Ti pluume sin 72 xtune noo te tratamënt keërnt kep, in fëchelcher kefërept kep, un sin in -80°C kexpaart kep pis se penutst kep sin.
Vier JA un ET transgeneetixe xprooche, woo irAOC (36), irCOI1 (55), irACO un sETR1 (48) sin, sin in unser forxungs krupe identifitseert kep. irAOC hot xtarek en xrit noo runer ketsaycht in te JA un JA-Ile niwele, wën irCOI1 net sensiiw waar fer JAs. Im ferklaych mit EV, is ti JA-Ile akkumulatsioon kewakst. Tas selwiche, irACO tuut ti protuktsioon fon ET xmayse, un im ferklaych mit EV, sETR1, woo insensiiw is fer ET, tuut ti protuktsioon fon ET ferkreese.
En fotoakustixe laser spektrometer (Sensor Senso ETD-300 ET-Sensor) is penutst kep fer ti ET-Meetung net-invasiif aus fiire. Klaych noo te tratamënt, waare ti helefte fon te pluume kexnit kep un in en 4-ml-fërtich xtek kexmis kep, un te khop plats waar in 5 xtune kelos kep fer sich samele. In te meetche, waar yeete fëchelcher mit en xtraal fon 2 liter/xtun raych luft fer 8 minute kefërept kep, woo foer heyer torich en katalysaator kang waar woo fon Sensor Sense foer kexlaa kep waar fer CO2 un waser raus hoole.
Ti mikro-array data sin orikinaal puplitseyert kep in (35) un sin in te Natsionaal Sentrum fer Bioteknolokii Informatsioone (NCBI) kexpaart kep, woo ti xprooch fon te mënxe fon te welt xprecht (akses numer GSE30287). Ti data woo ti xprooch fon te W + OSMs tratamënt un ti unkeweenlich kontrol entspreche, sin fer tiise xtuutium raus kehool kep. Ti raue intensiteet is log2. Foer te statistix analyse, waar ti basis fon te xprooch konwerteyert kep un normaliseyert kep uf sayn 75a perseenlichkheet mit te R-Software Paket.
Ti orikinaale RNA-Sekwëns (RNA-Seq) fon te Nicotiana-Sorte sin fon te NCBI-Kurse Leesungs Arkiif (SRA) kehool kep, proyekt numer is PRJNA301787, woo fon Zhou et al. (39) un foran keen wii in (56) pexrip is. Ti rutxiche data woo fon W + W, W + OSM un W + OSS1 ferprayt kep sin, woo ti Nicotiana sorte entspreche, sin fer ti analyse in tiise xtuutium raus kesuucht kep, un sin in te folëkse aat ferprayt kep: Eyerxt, ti rutxiche RNA-seq leese sin in FASTQ format konwerteyert kep. HISAT2 macht FASTQ in SAM, un SAMtools macht SAM-taate in sorte BAM-taate. StringTie is penutst kep fer ti xprooch fon te mënxe se berechne, un sayn ausxprechungs methook is tas es fraktsioone pro tausent base fraktsioone pro milioon sekwëns fon transkriptsioon fraktsioone kept.
Ti Acclaim-Kromatograafixe ​​Kolone (150 mm x 2,1 mm; 2,2 μm) woo in te analyse penutst kep sin un ti 4 mm x 4 mm wachter kolone sin fon tëm selwiche materiaal kemacht kep. Ti folëkse fon te tswaay xprooche sin in te xprooch fon te mënxe penutst kep: 0 pis 0,5 minute, isokratix 90% A [deioniseyert waser, 0,1% (v/v) asetonitril un 0,05% asetonitril un 0,05% fer] 0,05% fon te formixe); 0,5 pis 23,5 minute, ti xprooch phayn is 10% A un 90% B, respektiif; 23,5 pis 25 minute, isokratix 10% A un 90% B. Ti xprooch is 400μl/min. Fer ale MS analyse, inxpritst ti kolone eluënt in en kwadrupool un tsayt-fluch analyse (qTOF) aus kestaalt mit en eletroonix xprits xprits woo in positiif ionisatsioons modus xaft (kapilar xpanung, 4500 V; kapilar ausgang 130 V ; Troknungs temperatuur 200°C air/01;
MS / MS fraktsioons analyse (woo hier MS / MS kenënt kept) mache woo net relevant sin ore net fon te data unerxiite khan, fer strukturaale informatsioone iwer te kanse entfërnungs metaalixe profiil se kriin. Te konsëpt fon te indiskriminierte MS/MS methook xteet uf em fakt tas te kwadrupool en kans kroos mass isolatsioons fenster hot [tesweche, tënke mer ale mass-ladungs ​​fertiint (m/z) siinaale als fraktsioone]. Aus tëm motiif, wayl tas Impact II instrumënt net en CE-tilt kreere khont, sin fiile unaafhängiche analyse kemacht kep mit te penutsung fon ferkreeserte kollisioons-influëns tisosiatsioons kollisioons enerjii (CE) weyerte. Kurt, eyerxt ti protuktsioon fon te protuktsioons mitel analyseere torich UHPLC-elektrosprayt ionisatsioon/qTOF-MS mit te hilef fon en eensichste mass spektrometrii motiif (niter xtele fon te fraktsioons kontitsioone woo fon te inwanerer fraktsioons xpiichelcher pextimt kep sin), xpiichle fon m/z 50 pis 1500 mit en repetitsioons frekwëns fon 5 Hz. Ti xtik fii als kollisioons gas fer ti MS/MS analyse penutse, un mache ti unaafhängiche meechlichkheete fon te fier unerxiitliche kollisioons-influëns tisosiatsioons xpanung: 20, 30, 40, un 50 eV. Im kanse meechlichkheet fon te meetche, hot te kwadrupool tas kreeste mass isolatsioons fenster, fon m/z 50 pis 1500. Wën te foer xayn m/z un ti isolatsioons xtraal tirektsioon 200 xtraalt, kept te mass raychtum automatix aktiwiert fon te instrumënt sayn operatsioons softwaer un 0 Da. Scan fer masse fraktsioone wii in een eensichste masse modus. Natrium format (50 ml isopropanol, 200 ml xwayn foerxrit un 1 ml 1M NaOH waser lose) fer ti mass kaliifer penutse. Mit te hilef fon Bruker sayn hooch presëns kalibratsioons algoritmo, kept ti data-taate kaliipert noo tëm tas xpiichel xpiichel in en pextimte tsayt aus kefiert kep waar. Ti eksport funktsioon fon te Data Analyse v4.0 Software (Brook Dalton, Bremen, Taytxlant) penutse fer ti xrift fon te xprooch in NetCDF format konwerteyere. Ti MS/MS-Data Sets is in te opjektiife fon te Metaboolixe Database (www.ebi.ac.uk) mit te akses numer kexpaart kep. MTBLS1471 tas.
MS/MS montaaj khan realiseyert kewe torich ti korrektsioons analyse tswixe MS1 un MS/MS kwaliteet siinaale fer niter un hooch kolëktsioons enerjii un naye implementierte reechle. Tas R-Skript is penutst kep fer ti korrektsioons analyse fon te fertaylung fon te foerxritne fom Proyekt realiseere, un te C#-Skript (Https://github.com/MPI-DL/Indiskriminant-MS-MS-Assemblage-Pipeline) is penutst kep fer ti reechle implementeere.
Um ti falxe positiife xwiirichkheete woo fon te hinerlistiche xwiirichkheete kepleent kep sin un ti falxe korrektsioone woo fon te entfërnung fon tswaay m/z-fërtichkheete in ploos phaar protukte kepleent kep sin, penutse mer ti “fërtich pextimung” fon te R-Paket XCMS (fer ti hinerlistiche xwiirichkheete korrektsioon) Solt penutst kewe fer ti “NA pende intensiteet) ersetse. Wën ti fële pekhant funktsioon penutst kept, kepts noch fiile “0′′ intensiteet weyerte in te data sets woo ti korrektsioons rechnung petrefe tuun. intensiteet weyerte mit te kexprochne hinerlistiche weyerte Mëyer hon aach ploos ti phunkte woo ti intensiteet fon te hinerlistiche weyerte tray mool mee wii ti hinerlistiche weyerte hon, kekukt un hon se wii “woere xpitse” aan kesiin. Fer PCC-rechnunge, kewe ploos ti m/z siinaale fon te protuktsioons prekursor (MS1) un fraktsioons data sets mit mindestens acht woere picher kekukt.
Wën ti intensiteet fon te prekursor kwaliteet funtamënt in te kans protuktsioon signifikant korreleyert kept mit te reduktsioon fon te intensiteet fon te selwiche kwaliteet funtamënt woo ti nikle ore hooche kollisioons enerjii unerxtitst, un ti funtamënt net als isotoop pekhant is fon te CAMERA, khan es noch mee definiert kewe. Tan, torich ti berechnung fon ale meechliche prekursor-protukt paare iwer 3 s (te estimatiif retentsioons tsayt fenster fer ti pekhante retentsioon), kept ti korrektsioons analyse kemacht. Ploos wën te m/z weyert niter xteet wii te prekursor weyert un ti MS/MS fraktsioon in te selwich protuktsioons xtel in te dataset paseyert wii te prekursor fon woo tee khomt, kept es als fraktsioon aan kesiin.
Aus tëne tswaay eenfache reechle, tuun mer ti pextimte fraktsioone mit m/z weyerte aus xlus mache, woo kreeser sin wii te m/z fon te identifitseerte foerxritne, un uf te basis fon te protuktsioons positsioon woo te foerxrit xteet un te pextimte fraktsioon. Es is aach meechlich ti kwaliteet fon te xprooche woo fon fiile inwanerer fraktsioone woo in te MS1-Modus kexrip kep sin, als kanditaat prekursoore raus suuche, was redundante MS/MS-Komponeente genereere. Um tiise data redundans se redusiire, wën ti NDP-Similiteet fon te Xpektre 0,6 iwertreet, un tii in te xprooch “pc-Krupe” keheere, woo fon CAMERA anotiert kept, tuun mer se fermixe. Tsum xlus, tuun mer ale fier CE-Resultaate woo mit te prekursor un fraktsioone ferpun sin, in te ën fon te xprooch fon te mënxe ferpinte, torich ti ausxtëlung fon te heechste intensiteet petaytungs xpiichelcher tswixe ale kanditaate xpiichelcher mit te selwiche m/z weyert an unerxiitliche kollisioons enerjie. Ti nookhomer ferarwaytungs xrite sin uf em konsëpt fon kompozitsioons spektrum kextitst kep un nëme ti unerxiitliche CE-Konditsioone in ketanke woo neetich sin fer ti protuktiwiteet fon te fraktsioon se maximiire, wayl ëtliche fraktsioone ploos uner en spetsiifixe kollisioons enerxii kefun kewe khëne.
RDPI (30) is penutst kep fer ti influëns fon te metaalixe profiile se berechne. Ti metaalixe spektrum tiwersiteet (Hj-Index) is fon te abundans fon MS/MS-Prekursoore ap kehool kep, woo ti Shannon-Entropii fon te MS/MS-Frekwëns Fertaylung penutst, woo ti folkloor ekwatsioon fon Martínez et al. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) woo Pij ti relatiif frekwëns fon te MS/MS in te j-protuktsioon entspringt (j = 1, 2,..., m) (i = 1, 2, ..., m) t).
Metaalixe spetsiifisiteet (Si index) is tifiniert als ti ausxprechungs itentiteet fon en pextimte MS/MS in relatsioon tsu te frekwëns tswixe te protukte woo kekukt kewe. MS/MS-spetsiifisiteet is berechnet als Si = 1t (∑j = 1tPijPijPijPi)
Ti folëkse formule penutse fer te metaal-spetsiifixe δj-Index fon yeete j-protukt se meese, un te tswixe MS/MS-Spetsiifixe δj = ∑i = 1mPijSi .
MS/MS xpektre sin in paare kexnit kep, un ti ërepxaft is kexproch kep uf te basis fon te tswaay xpiiler. Erste, mit te standart NDP (aach als kosinus korrektsioons methook kenënt), penuts ti folëkse ekwatsioon fer ti xprooch ërepxaft tswixe xprooche NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 woo S1 un S2 Welt iWS1, fer xprooch, 1.1. i representeert tas kewicht woo uf te xpits intensiteet basiert tas te unerxiit fon te i-te kewoonliche xpits tswixe te tswaay xpitse weenicher wii 0,01 Da is. Ti kewicht is soo kexproch kep: W = [peech intensiteet] m [kwaliteet] n, m = 0,5, n = 2, wii ti MassBank aan saat.
En tsweet xpiichlungs methook is implementiert kep, woo ti analyse fon te keteelte NL tswixe MS/MS influëntsiert hot. Tsum ën, hon mer ti 52 NL liste penutst woo oft mools ketrof kep sin iwer te MS-Fraktsioons Protses in tandem, un ti mee spetsiifixe NL (data-file S1) woo foer heyer anotiert kep waar fer tas MS/MS-Spektrum fon te sekuntaare metaale fon te xwach Nepenthes sorte ( 9, 26). Kreeere en binaar vektor fon 1 un 0 fer yeete MS/MS, woo ti aktuaal un net-eksistiirente fon etwas NL respektiif entspricht. Basiert uf te Euklides tistans ërepxaft, kept te NL ërepxaft xpiichel fer yeete paar fon te binaare NL vektore kexproch.
Fer ti tswaay krupe se mache, hon mer tas R-Paket DiffCoEx penutst, woo uf en ferkreesung fon te Weechlich Gene Ko-Expresioon Analyse (WGCNA) kextii is. Mit te NDP un NL xpiichlungs matrix fon MS/MS xpiichle, hon mer DiffCoEx penutst fer ti ferklaychungs korrektsioons matrix se berechne. Binaare krupe sin aus kefiert kep torich te “xnit Dynamic” parameter uf te methook = “hibride”, xnit heechst = 0,9999, tiifxplit = T, un minKlusterKroosheet = 10. Te R-Krupe fon DiffCoEx is fon te ekstra fayl 1 fon Tesson et al. (57); Tas ferlangte R WGCNA Software Paket khan in https://horvath.genetics.ucla.edu/html.
Um MS/MS molekulaare network analyse aus fiire, hon mer ti paare spektraale konnektiwiteete kexproch, woo uf te NDP un NL ërepxaft tiwersiteet basiert, un hon ti Cytoscape-Software penutst fer ti network topologii se visualiseere, mit te hilef fon te organixe layout in te CyFilescape yFiles layout algoritmo fer ti ferkreesung apxlus.
R wersioon 3.0.1 penutse fer ti statistixe analyse fon te data mache. Statistixe petaytung waar mit te hilef fon te tswaay-wayl analyse fon te warianse (ANOVA) peopacht kep, noo tëm Tukey sayn eerlich petaytungs unerxiit (HSD) post-hoc test. Um te unerxiit tswixe te krëns tratamënt un te kontrol analyseere, is ti tswaay xproochich fertaylung fon te tswaay krupe fon protukte mit te selwich variatsioon analysiert kep mit te hilef fon Student’s t-test.
Fer ti erkhënung fon te materiaale fer tiise artikel, klikt uf te sayt fon te xprooch fon te layt:
Tas is en oone akses artikel woo ferprayt kept uner te pextimte reechle fon te Creative Commons Attribution-Non-Comercial License, woo ti penutsung, ferpraytung un reprotuktsioon in yeete mitel erlaupnis kept, soo lang wii ti ëntxlus net fer komersiaale nutse is un ti premisa is tas ti orikinaal aarwat richtich is. Referëns.
Nootwëntich: Mëyer ferlange ploos tas tuu tayn e-mail adres këpst, tas ti persoon woos tuu ti site recomendast, wees tas tuu wilst tas tii ti e-mail siin un tas es nët spam is. Meyer tuun khee e-mail adresse fange.
Tiise frooch wërt penutst fer se proope ops tuu een pesuucher pist un fer ti automatix spam se ferhëngert.
Ti informatsioons theorii kept en universaale xprooch fer ti ferklaychung fon spetsiaale metaale un ti foerxtelung fon te testitsionaale theoriie.
Ti informatsioons theorii kept en universaale xprooch fer ti ferklaychung fon spetsiaale metaale un ti foerxtelung fon te testitsionaale theoriie.
©2021 Amerikanixe Assosiatsioon fer ti Forterung fon te Wërter. ale rechte sin reserwiirt. AAAS is a partner of HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef and COUNTER. ISSN 2375-2548.