פארשידענע פלאנצן פארטיידיגונג טעאריעס גיבן וויכטיגע טעארעטישע אנווייזונגען פארן דערקלערן די מוסטערן פון פלאנצן ספעציאליזירטן מעטאבאליזם, אבער זייערע שליסל פאראויסזאגונגען בלייבן צו ווערן געטעסט. דא, האבן מיר גענוצט אומפארטייאישע טאנדעם מאסע ספעקטראמעטרי (MS/MS) אנאליז צו סיסטעמאטיש אויספארשן דעם מעטאבאלאם פון טאבאק פארשוואכטע שטאמען פון יחיד פלאנצן צו פאפולאציעס און ענג פארבינדענע מינים, און פארארבעט א גרויסע צאל מאסע ספעקטראמעטרישע אייגנשאפט טעאריעס באזירט אויף קאמפאונד ספעקטרא אין די אינפארמאציע. פריימווערק צו טעסטן די שליסל פאראויסזאגונגען פון אפטימאלע פארטיידיגונג (OD) און באוועגלעכע ציל (MT) טעאריעס. די אינפארמאציע קאמפאנענט פון פלאנצן מעטאבאלאמיקס איז קאנסיסטענט מיט OD טעאריע, אבער סותר די הויפט פאראויסזאגונג פון MT טעאריע אויף מעטאבאלאמיקס דינאמיק געפארכט דורך הערביווארעס. פון די מיקרא ביז די מאקרא עוואלוציאנערע סקאלע, איז די יסמאנאט סיגנאל געווארן אידענטיפיצירט אלס די הויפט דעטערמינאנט פון OD, בשעת די עטילען סיגנאל האט צוגעשטעלט פיין-טונינג פון די הערביוואר-ספעציפישע רעאקציע אנאטירט דורך די MS/MS מאלעקולארע נעץ.
ספּעציעלע מעטאַבאָליטן מיט פֿאַרשידענע סטרוקטורן זענען די הויפּט באַטייליקטע אין פלאַנצן אַדאַפּטאַציע צו דער סביבה, ספּעציעל אין פֿאַרטיידיקונג פֿון שונאים (1). די אַמייזינג דיווערסיפיקאַציע פֿון דעם ספּעציעלן מעטאַבאָליזם געפֿונען אין פלאַנצן האָט סטימולירט יאָרצענדליקער פֿון טיפֿער פֿאָרשונג אויף זיינע פֿילע אַספּעקטן פֿון עקאָלאָגישע פֿונקציעס, און האָט געשאַפֿן אַ לאַנגע רשימה פֿון פלאַנצן פֿאַרטיידיקונג טעאָריעס, וואָס זענען די עוואָלוציאָנערע און עקאָלאָגישע אַנטוויקלונג פֿון פלאַנצן-אינסעקט אינטעראַקציעס. עמפּירישע פֿאָרשונג גיט וויכטיקע גיידאַנס (2). אָבער, די פלאַנצן פֿאַרטיידיקונג טעאָריעס האָבן נישט געפֿאָלגט דעם נאָרמאַטיוון וועג פֿון היפּאָטעטישער דעדוקטיווער ריזאַנינג, אין וועלכן שליסל פֿאָרויסזאָגן זענען געווען אויף דער זעלבער מדרגה פֿון אַנאַליז (3) און זענען געטעסט געוואָרן עקספּערימענטאַל צו פֿאָרשריטן דעם קומענדיקן ציקל פֿון טעאָרעטישער אַנטוויקלונג (4). טעכנישע לימיטאַציעס באַגרענעצן דאַטן זאַמלונג צו ספּעציפֿישע מעטאַבאָלישע קאַטעגאָריעס און אויסשליסן קאָמפּרעהענסיווע אַנאַליז פֿון ספּעציאַליזירטע מעטאַבאָליטן, אַזוי פֿאַרמיידנדיק אינטער-קאַטעגאָריע פֿאַרגלייַכן וואָס זענען וויכטיק פֿאַר טעאָרעטישער אַנטוויקלונג (5). דער מאַנגל פֿון קאָמפּרעהענסיווע מעטאַבאָלאָמיקס דאַטן און אַ געמיינזאַמע קראַנטקייט צו פֿאַרגלייַכן די פּראַסעסינג וואָרקפֿלאָו פֿון דעם מעטאַבאָלישן פּלאַץ צווישן פֿאַרשידענע פלאַנצן גרופּעס שטערט די וויסנשאַפֿטלעכע צייַטיקייט פֿון דעם פֿעלד.
די לעצטע אַנטוויקלונגען אין דעם פעלד פון טאַנדעם מאַסע ספּעקטראָמעטרי (MS/MS) מעטאַבאָלאָמיקס קענען קאָמפּרעהענסיוו כאַראַקטעריזירן די מעטאַבאַליק ענדערונגען אין און צווישן מינים פון אַ געגעבענער סיסטעם קלאַד, און קענען זיין קאַמביינד מיט קאַמפּיוטיישאַנאַל מעטהאָדס צו רעכענען די סטרוקטוראַל ענלעכקייט צווישן די קאָמפּלעקס מיקסטשערז. פריערדיקע וויסן פון כעמיע (5). די קאָמבינאַציע פון ​​אַוואַנסירטע טעקנאַלאַדזשיז אין אַנאַליסיס און קאַמפּיוטינג גיט אַ נייטיק ראַם פֿאַר לאַנג-טערמין טעסטינג פון פילע פאָרויסזאָגן געמאכט דורך די עקאַלאַדזשיקאַל און עוואָלוציאָנער טעאָריעס פון מעטאַבאַליק דייווערסיטי. שאַנאָן (6) האָט באַקענט אינפֿאָרמאַציע טעאָריע פֿאַר די ערשטער מאָל אין זיין סעמינאַל אַרטיקל אין 1948, לעגינג די יסוד פֿאַר די מאַטעמאַטיק אַנאַליסיס פון אינפֿאָרמאַציע, וואָס איז געניצט אין פילע פעלדער אנדערע ווי זייַן אָריגינעל אַפּלאַקיישאַן. אין גענאָמיקס, אינפֿאָרמאַציע טעאָריע איז געווען הצלחה געווענדט צו קוואַנטיפיצירן סיקוואַנס קאָנסערוואַטיווע אינפֿאָרמאַציע (7). אין טראַנסקריפּטאָמיקס פאָרשונג, אינפֿאָרמאַציע טעאָריע אַנאַליזירט די קוילעלדיק ענדערונגען אין די טראַנסקריפּטאָם (8). אין פריערדיקע פאָרשונג, מיר געווענדט די סטאַטיסטיש ראַם פון אינפֿאָרמאַציע טעאָריע צו מעטאַבאָלאָמיקס צו באַשרייַבן די מעטאַבאַליק עקספּערטיז פון די געוועב מדרגה אין געוויקסן (9). דאָ, מיר קאָמבינירן דעם MS/MS-באַזירטן וואָרקפלאָו מיטן סטאַטיסטישן ראַם פון אינפאָרמאַציע טעאָריע, כאַראַקטעריזירט דורך דער מעטאַבאַלישער דייווערסיטי אין דער געמיינזאַמער קראַנטקייַט, צו פאַרגלייַכן די שליסל פאָרויסזאָגן פון דער פלאַנצן-פאַרטיידיקונג טעאָריע פון ​​דעם מעטאַבאַלאָם וואָס ווערט אינדוצירט דורך הערביוואָרן.
די טעאָרעטישע ראַמען פון פלאַנצן-פאַרטיידיקונג זענען געוויינטלעך איינס-אייניג אינקלוסיוו און קענען צעטיילט ווערן אין צוויי קאַטעגאָריעס: די וואָס פּרוּוון צו דערקלערן די פאַרשפּרייטונג פון פלאַנצן-ספּעציפֿישע מעטאַבאָליטן באַזירט אויף פאַרטיידיקונג פונקציעס, אַזאַ ווי אָפּטימאַלע פאַרטיידיקונג (OD) (10), באַוועגלעך ציל (MT) (11) און אויסזען (12) טעאָריע, בשעת אַנדערע זוכן מעכאַנישע דערקלערונגען פון ווי ענדערונגען אין רעסורסן אַוויילאַביליטי ווירקן פלאַנצן וווּקס און די אַקיומיאַליישאַן פון ספּעציאַליזירטע מעטאַבאָליטן, אַזאַ ווי טשאַד: נוטריאַנט וואָג היפּאָטעזע (13), וווּקס קורס היפּאָטעזע (14), און די וווּקס און דיפערענציאַציע גלייכגעוויכט היפּאָטעזע (15). די צוויי סעטס פון טעאָריעס זענען אויף פאַרשידענע לעוועלס פון אַנאַליז (4). אָבער, צוויי טעאָריעס וואָס אַרייַנציען פאַרטיידיקונג פונקציעס אויף די פאַנגקשאַנאַל מדרגה דאָמינירן די שמועס וועגן פלאַנצן קאָנסטיטוטיוו און ינדוסיבלע פאַרטיידיקונגען: OD טעאָריע, וואָס נעמט אָן אַז פלאַנצן ינוועסטירן אין זייער טייַער כעמישע פאַרטיידיקונגען בלויז ווען נייטיק, למשל, ווען זיי זענען סינדזשערד ווען אַ גראָז כייַע אַטאַקירט, דעריבער, לויט די מעגלעכקייט פון צוקונפֿט אַטאַק, די קאַמפּאַונד מיט אַ פאַרטיידיקונג פונקציע איז אַסיינד (10); די MT היפּאָטעזע פֿאָרשלאָגט אַז עס איז נישטאָ קיין אַקס פֿון ריכטונגס-מעטאַבאָליט ענדערונג, נאָר דער מעטאַבאָליט ענדערט זיך צופֿעליק, און אַזוי שאַפֿט די מעגלעכקייט צו שטערן דעם מעטאַבאָלישן "באַוועגונגס-ציל" פֿון אַטאַקירנדיקע הערביוואָרן. מיט אַנדערע ווערטער, די צוויי טעאָריעס מאַכן קעגנגעזעצטע פֿאָרויסזאָגן וועגן דעם מעטאַבאָלישן רעמאָדעלינג וואָס פּאַסירט נאָך דעם אַטאַק פֿון הערביוואָרן: די באַציִונג צווישן דער איינריכטונגס-אַקומולאַציע פֿון מעטאַבאָליטן מיט דעפֿענסיווער פֿונקציע (OD) און נישט-געריכטעטע מעטאַבאָלישע ענדערונגען (MT) (11).
די OD און MT היפּאָטעזן אַרייַננעמען ניט בלויז די אינדוצירטע ענדערונגען אין די מעטאַבאַלאָם, אָבער אויך די עקאָלאָגישע און עוואָלוציאָנערע קאַנסאַקווענסאַז פון די אַקיומיאַליישאַן פון די מעטאַבאָליטן, אַזאַ ווי די אַדאַפּטיוו קאָס און בענעפיץ פון די מעטאַבאַליק ענדערונגען אין אַ ספּעציפיש עקאַלאַדזשיקאַל סוויווע (16). כאָטש ביידע היפּאָטעזן דערקענען די דיפענסיוו פונקציע פון ​​ספּעשאַלייזד מעטאַבאָליטן, וואָס קען אָדער קען נישט זיין טייַער, די שליסל פאָרויסזאָגן וואָס אונטערשיידט די OD און MT היפּאָטעזן ליגט אין די ריכטונג פון די אינדוצירטע מעטאַבאַליק ענדערונגען. די פאָרויסזאָגן פון OD טעאָריע האט באַקומען די מערסט עקספּערימענטאַל ופמערקזאַמקייט ביז איצט. די טעסץ אַרייַננעמען די לערנען פון די דירעקט אָדער ומדירעקט דיפענס פאַנגקשאַנז פון פאַרשידענע געוועבן פון ספּעציפיש קאַמפּאַונדז אין גרינכאַוזיז און נאַטירלעך באדינגונגען, ווי געזונט ווי ענדערונגען אין די בינע פון ​​​​פלאַנץ אַנטוויקלונג (17-19). אָבער, ביז איצט, רעכט צו דער פעלן פון אַ וואָרקפלאָו און סטאַטיסטיש פריימווערק פֿאַר גלאבאלע קאָמפּרעהענסיוו אַנאַליסיס פון מעטאַבאַליק דייווערסיטי פון קיין אָרגאַניזם, די הויפּט חילוק פאָרויסזאָגן צווישן די צוויי טעאָריעס (דאָס איז, די ריכטונג פון מעטאַבאַליק ענדערונגען) בלייבט צו זיין טעסטעד. דאָ, מיר צושטעלן אַזאַ אַן אַנאַליסיס.
איינע פון ​​די מערסט באַדייטנדיקע כאַראַקטעריסטיקס פון פלאַנצן-ספּעציפֿישע מעטאַבאָליטן איז זייער עקסטרעמע סטרוקטורעלע דייווערסיטי אויף אַלע לעוועלס פון איין פלאַנצן, פּאָפּולאַציעס ביז ענלעכע מינים (20). פילע קוואַנטיטאַטיווע ענדערונגען אין ספּעציאַליזירטע מעטאַבאָליטן קענען באמערקט ווערן אויף דער פּאָפּולאַציע וואָג, בשעת שטאַרקע קוואַליטאַטיווע אונטערשיידן ווערן געוויינטלעך מיינטיינד אויף דער מינים מדרגה (20). דעריבער, פלאַנצן מעטאַבאַליק דייווערסיטי איז דער הויפּט אַספּעקט פון פאַנגקשאַנאַל דייווערסיטי, וואָס שפּיגלט די אַדאַפּטאַביליטי צו פאַרשידענע נישעס, ספּעציעל יענע נישעס מיט פאַרשידענע ינוואַזיע מעגלעכקייטן דורך ספּעציעלע ינסעקטן און פּראָסט הערביוואָרעס (21). זינט פרענקעל'ס (22) גרונטברייקינג אַרטיקל וועגן די סיבות פֿאַר דער עקזיסטענץ פון פלאַנצן-ספּעציפֿישע מעטאַבאָליטן, ינטעראַקשאַנז מיט פאַרשידענע ינסעקטן זענען באַטראַכט ווי וויכטיק סעלעקציע דרוק, און די ינטעראַקשאַנז זענען געגלויבט צו האָבן געפאָרעמט פלאַנצן בעשאַס עוואָלוציע. מעטאַבאַליק פּאַטוויי (23). ינטערספּעסיעס אונטערשיידן אין דער דייווערסיטי פון ספּעציאַליזירטע מעטאַבאָליטן קען אויך שפּיגלען די פיזיאַלאַדזשיקאַל וואָג פארבונדן מיט קאַנסטיטוטיוו און ינדוסיבלע פלאַנצן פאַרטיידיקונג קעגן הערביוואָראָוס סטראַטעגיעס, ווייַל די צוויי מינים זענען אָפט נעגאַטיוו קאָרעלירט מיט יעדער אנדערער (24). כאָטש עס קען זיין נוצלעך צו האַלטן אַ גוטע פאַרטיידיקונג אין אַלע צייטן, צייטיקע מעטאַבאַלישע ענדערונגען וואָס זענען פֿאַרבונדן מיט פאַרטיידיקונג צושטעלן קלאָרע בענעפיטן אין דערלויבן פלאַנצן צו אַלאָקירן ווערטפולע רעסורסן צו אַנדערע פיזיאָלאָגישע ינוועסטמענץ (19, 24), און ויסמיידן די נויט פֿאַר סימבייאָז. קאָלאַטעראַל שעדיקן (25). אין דערצו, די רעאָרגאַניזאַציעס פון ספּעציאַליזירטע מעטאַבאָליטן געפֿירט דורך ינסעקט הערביוואָרעס קען פירן צו דעסטרוקטיווע פאַרשפּרייטונג אין דער באַפעלקערונג (26), און קען שפּיגלען דירעקטע לייענונגען פון באַדייטנדיקע נאַטירלעכע ענדערונגען אין די יאַסמאָניק זויער (JA) סיגנאַל, וואָס קען זיין מיינטיינד אין דער באַפעלקערונג. הויך און נידעריק JA סיגנאַלן זענען טרייד-אָפס צווישן פאַרטיידיקונג קעגן הערביוואָרעס און קאָנקורענץ מיט ספּעציפֿישע מינים (27). אין דערצו, ספּעציאַליזירטע מעטאַבאָליט ביאָסינטעטישע פּאַטווייז וועלן דורכגיין שנעל אָנווער און טראַנספאָרמאַציע בעשאַס עוואָלוציע, ריזאַלטינג אין פּאַטשי מעטאַבאַליק פאַרשפּרייטונג צווישן ענג פֿאַרבונדענע מינים (28). די פּאָלימאָרפיזאַמז קענען זיין שנעל געגרינדעט אין ענטפער צו טשאַנגינג הערביוואָר פּאַטערנז (29), וואָס מיטל אַז די פלוקטואַציע פון ​​הערביוואָר קהילות איז אַ שליסל פאַקטאָר וואָס דרייווז מעטאַבאַליק העטעראָגעניטי.
דאָ, האָבן מיר ספּעציפֿיש געלייזט די פֿאָלגנדיקע פּראָבלעמען. (I) ווי אַזוי רעקאָנפֿיגורירט דער גראָז-עסנדיקער אינסעקט דעם פלאַנצן-מעטאַבאַלאָם? (Ii) וואָס זענען די הויפּט אינפֿאָרמאַציע קאָמפּאָנענטן פֿון מעטאַבאַלישער פּלאַסטיסיטי וואָס קענען קוואַנטיפֿיצירט ווערן צו פּרובירן די פֿאָרויסזאָגן פֿון דער לאַנג-טערמין פֿאַרטיידיקונג טעאָריע? (Iii) צי צו רעפּראָגראַמירן דעם פלאַנצן-מעטאַבאַלאָם אויף אַ וועג וואָס איז יינציק צום אַטאַקירער, אויב יאָ, וואָס ראָלע שפּילט פלאַנצן-האָרמאָן אין צופּאַסן אַ ספּעציפֿישע מעטאַבאַלישע רעאַקציע, און וועלכע מעטאַבאָליטן ביישטייערן צו דער ספּעציפֿישקייט פֿון פֿאַרטיידיקונג? (Iv) זינט די פֿאָרויסזאָגן געמאַכט דורך פֿילע פֿאַרטיידיקונג טעאָריעס קענען אויסגעברייטערט ווערן איבער אַלע לעוועלס פֿון ביאָלאָגישע געוועבן, האָבן מיר געפֿרעגט ווי קאָנסיסטענט די מעטאַבאַלישע רעאַקציע וואָס איז געפֿירט געוואָרן איז פֿון אינערלעכן פֿאַרגלייַך צו אינטערספּעסיעס פֿאַרגלייַך? צו דעם צוועק, האבן מיר סיסטעמאטיש שטודירט דעם בלעטער מעטאבאלאם פון טאבאק ניקאטין, וואס איז אן עקאלאגישע מאדעל פלאנץ מיט א רייכן ספעציאליזירטן מעטאבאליזם, און איז עפעקטיוו קעגן די לארווא פון צוויי געבוירענע הערביווארעס, לעפידאפטערע דאטורא (Ms) (זייער אגרעסיוו, מערסטנס געגעסן). אויף סאָלאַנאַסעאַע און ספּאָדאָפּטעראַ ליטאָראַליס (Sl), זענען וואַטע בלעטער וואָרעמס א סארט "גענוס", מיט די באַלעבאָס פלאַנצן פון סאָלאַנאַסעאַע און אנדערע באַלעבאָסים פון אנדערע גענעס און משפּחות פלאַנצן עסן. מיר האבן געפּאַרסט דעם MS/MS מעטאבאלאמיקס ספּעקטרום און עקסטראַקטירט אינפֿאָרמאַציע טעאָריע סטאַטיסטישע דיסקריפּטאָרס צו פאַרגלייַכן OD און MT טעאָריעס. שאַפֿן ספּעציפֿישקייט מאַפּס צו אַנטדעקן די אידענטיטעט פון שליסל מעטאבאליטן. די אַנאַליז איז געווען פארברייטערט צו דער געבוירענער באַפעלקערונג פון N. nasi און ענג פארבונדענע טאבאק מינים צו ווייטער אַנאַליזירן די קאָוואַריאַנס צווישן פלאַנצן האָרמאָן סיגנאַלינג און OD אינדוקציע.
כּדי צו כאַפּן אַן אַלגעמיינע מאַפּע וועגן דער פּלאַסטיסיטי און סטרוקטור פון דעם בלאַט מעטאַבאָלאָם פון הערביוואָראָוס טאַבאַק, האָבן מיר גענוצט אַ פריער דעוועלאָפּט אַנאַליז און קאַלקולאַציע וואָרקפלאָו צו קאָמפּרעהענסיוולי זאַמלען און דעקאָנוואַלוטירן הויך-רעזאָלוציע דאַטן אומאָפּהענגיק MS/MS ספּעקטראַ פון פלאַנצן עקסטראַקטן (9). די אַנדיפערענצירטע מעטאָד (גערופן MS/MS) קען קאַנסטרויִרן ניט-רעדונדאַנט קאַמפּאַונד ספּעקטראַ, וואָס קענען דאַן ווערן גענוצט פֿאַר אַלע קאַמפּאַונד-לעוועל אַנאַליזעס באַשריבן דאָ. די דעקאָנוואַלוטירטע פלאַנצן מעטאַבאָליטן זענען פון פֿאַרשידענע טיפּן, באַשטייענדיק פון הונדערטער ביז טויזנטער מעטאַבאָליטן (וועגן 500-1000-s/MS/MS דאָ). דאָ, באַטראַכטן מיר מעטאַבאַליק פּלאַסטיסיטי אין די ראַם פון אינפֿאָרמאַציע טעאָריע, און קוואַנטיפיצירן די דייווערסיטי און פּראָפעסיאָנאַליזאַם פון דעם מעטאַבאָלאָם באַזירט אויף די שאַנאָן ענטראָפּיע פון ​​​​די מעטאַבאָליק אָפטקייַט פאַרשפּרייטונג. ניצן די פריער ימפּלאַמענטאַד פאָרמולע (8), האָבן מיר קאַלקיאַלייטיד אַ סכום פון ינדיקאַטאָרן וואָס קענען ווערן גענוצט צו קוואַנטיפיצירן מעטאַבאָלאָם דייווערסיטי (Hj ינדיקאַטאָר), מעטאַבאָליק פּראָפיל ספּעשאַלאַזיישאַן (δj ינדיקאַטאָר) און מעטאַבאָליק ספּעסיפיסיטי פון אַ איין מעטאַבאָליט (Si ינדיקאַטאָר). דערצו, האבן מיר אנגעווענדעט דעם רעלאטיוון דיסטאנץ פלאסטיסיטי אינדעקס (RDPI) צו קוואנטיפיצירן די מעטאבאלאם אינדוצירבארקייט פון הערביווארעס (פיגור 1A) (30). אין דעם סטאטיסטישן פריימווערק, באהאנדלען מיר MS/MS ספעקטרום אלס די גרונט אינפארמאציע איינהייט, און פארארבעטן די רעלאטיווע שעפע פון ​​MS/MS אין א פרעקווענץ פארשפרייטונג מאפע, און דערנאך ניצן מיר שאנאן ענטראפי צו שאצן מעטאבאלאם דייווערסיטי דערפון. די מעטאבאלאם ספעציאליזאציע ווערט געמאסטן דורך די דורכשניטליכע ספעציפיטי פון אן איינציקן MS/MS ספעקטרום. דעריבער, די פארגרעסערונג אין די שעפע פון ​​געוויסע MS/MS קלאסן נאך הערביוואר אינדוקציע ווערט טראנספארמירט אין ספעקטראלע אינדוצירבארקייט, RDPI און ספעציאליזאציע, דאס הייסט, די פארגרעסערונג אין דעם δj אינדעקס, ווייל מער ספעציאליזירטע מעטאבאליטן ווערן פראדוצירט און א הויך Si אינדעקס ווערט פראדוצירט. די נידעריגערע פארגרעסערונג פון דעם Hj דייווערסיטי אינדעקס שפיגלט אפ אז אדער די צאל פון גענערירטע MS/MS ווערט פארקלענערט, אדער די פראפיל פרעקווענץ פארשפרייטונג ענדערט זיך אין א ווייניגער איינהייטליכער ריכטונג, בשעת פארקלענערן איר אלגעמיינע אומזיכערהייט. דורך די Si אינדעקס קאַלקולאַציע, איז עס מעגלעך צו הויכפּונקט וועלכע MS/MS ווערן אינדוצירט דורך געוויסע הערביוואָרן, פאַרקערט, וועלכע MS/MS רעאַגירט נישט צו דער אינדוקציע, וואָס איז אַ שליסל אינדיקאַטאָר צו אונטערשיידן MT און OD פאָרויסזאָגן.
(א) סטאַטיסטישע דעסקריפּטאָרן גענוצט פֿאַר הערביוואָראַס (H1 צו Hx) MS/MS דאַטן-ינדוסיביליטי (RDPI), דייווערסיטי (Hj אינדעקס), ספּעציאַליזאַציע (δj אינדעקס) און מעטאַבאָליט ספּעציפֿישיטי (Si אינדעקס). א פאַרגרעסערונג אין דעם גראַד פון ספּעציאַליזאַציע (δj) ינדיקייץ אַז, אין דורכשניטלעך, מער הערביוואָראַס ספּעציפֿישע מעטאַבאָליטן וועלן ווערן פּראָדוצירט, בשעת אַ פאַרקלענערונג אין דייווערסיטי (Hj) ינדיקייץ אַ פאַרקלענערונג אין דער פּראָדוקציע פון ​​מעטאַבאָליטן אָדער אומגלייכע פאַרשפּרייטונג פון מעטאַבאָליטן אין דער פאַרשפּרייטונג מאַפּע. דער Si ווערט אַססעסס צי דער מעטאַבאָליט איז ספּעציפֿיש צו אַ געגעבענעם צושטאַנד (דאָ, הערביוואָראַס) אָדער פאַרקערט מיינטיינד אויף דער זעלביקער מדרגה. (ב) קאָנצעפּטואַל דיאַגראַמע פון ​​פאַרטיידיקונג טעאָריע פאָרויסזאָגן ניצן אינפֿאָרמאַציע טעאָריע אַקס. OD טעאָריע פאָרויסזאָגט אַז הערביוואָר אַטאַק וועט פאַרגרעסערן פאַרטיידיקונג מעטאַבאָליטן, דערמיט ינקריסינג δj. אין דער זעלביקער צייט, Hj פאַרקלענערט ווייַל דער פּראָפיל איז ריאָרגאַנייזד צו די רידוסט אַנסערטאַנטי פון מעטאַבאַליק אינפֿאָרמאַציע. די MT טעאָריע פאָרויסזאָגט אַז דער אַטאַק פון הערביוואָרן וועט פאַראורזאַכן ניט-דירעקציאָנעלע ענדערונגען אין דעם מעטאַבאַלאָם, דערמיט פאַרגרעסערנדיק Hj ווי אַן אינדיקאַטאָר פון פאַרגרעסערטער מעטאַבאַלישער אינפֿאָרמאַציע אומזיכערקייט און פאַראורזאַכנדיק אַ ראַנדאָם פאַרשפּרייטונג פון Si. מיר האָבן אויך פארגעשטעלט אַ געמישט מאָדעל, די בעסטע MT, אין וועלכן עטלעכע מעטאַבאָליטן מיט העכערע דיפענסיווע ווערטן וועלן זיין באַזונדערס פאַרגרעסערט (הויך Si ווערט), בשעת אַנדערע ווייַזן ראַנדאָם רעאַקציעס (נידעריקער Si ווערט).
ניצנדיק אינפארמאציע טעאריע דעסקריפּטאָרן, אינטערפּרעטירן מיר די OD טעאריע צו פאָרויסזאָגן אַז הערביוואָר-ינדוסט ספּעציעלע מעטאַבאָליט ענדערונגען אין אַן אַנינדוסט קאָנסטיטוטיוו שטאַט וועט פירן צו (i) אַ פאַרגרעסערונג אין מעטאַבאַליק ספּעציפֿישקייט (Si אינדעקס) וואָס טרייבט מעטאַבאָנאָמיש ספּעציפֿישקייט (δj אינדעקס) די פאַרגרעסערונג פון) זיכער ספּעציעלע מעטאַבאָליט גרופּעס מיט העכער פאַרטיידיקונג ווערט, און (ii) די פאַרקלענערונג פון מעטאַבאָלאָם דייווערסיטי (Hj אינדעקס) רעכט צו דער ענדערונג פון מעטאַבאַליק אָפטקייַט פאַרשפּרייטונג צו מער לעפּטין גוף פאַרשפּרייטונג. אויף דער מדרגה פון אַ איין מעטאַבאָליט, אַן אָרדערד Si פאַרשפּרייטונג איז דערוואַרט, וווּ דער מעטאַבאָליט וועט פאַרגרעסערן די Si ווערט לויט זיין פאַרטיידיקונג ווערט (פיגור 1B). צוזאמען דעם שורה, מיר דערקלערן די MT טעאריע צו פאָרויסזאָגן אַז עקסייטיישאַן וועט פירן צו (i) ניט-דירעקשאַנאַל ענדערונגען אין מעטאַבאָליטן ריזאַלטינג אין אַ פאַרקלענערונג אין די δj אינדעקס, און (ii) אַ פאַרגרעסערונג אין די Hj אינדעקס רעכט צו אַ פאַרגרעסערונג אין מעטאַבאַליק אַנסערטאַנטי. אָדער ראַנדאָם, וואָס קענען זיין קוואַנטיפיצירט דורך שאַנאָן ענטראָפּי אין די פאָרעם פון גענעראַליזעד דייווערסיטי. וואָס שייך די מעטאַבאַליק קאַמפּאַזישאַן, די MT טעאריע וועט פאָרויסזאָגן די ראַנדאָם פאַרשפּרייטונג פון Si. נעמענדיג אין באטראכט אז געוויסע מעטאבאליטן זענען אונטער ספעציפישע באדינגונגען אונטער ספעציפישע באדינגונגען, און אנדערע באדינגונגען זענען נישט אונטער ספעציפישע באדינגונגען, און זייער פארטיידיקונג ווערט איז אפהענגיק פון דער סביבה, האבן מיר אויך פארגעשלאגן א געמישטן פארטיידיקונג מאדעל, אין וועלכן δj און Hj זענען פארשפרייט אין צוויי צוזאמען Si פארגרעסערן זיך אין אלע ריכטונגען, נאר געוויסע מעטאבאליט גרופעס, וואס האבן העכערע פארטיידיקונג ווערטן, וועלן באזונדער פארגרעסערן Si, בשעת אנדערע וועלן האבן א צופעליגע פארשפרייטונג (פיגור 1B).
כּדי צו פּרובירן די איבערגעדיפֿינירטע פֿאַרטיידיקונג טעאָריע פּראָגנאָז אויף דער אַקס פֿון דעם אינפֿאָרמאַציע טעאָריע דעסקריפּטאָר, האָבן מיר אויפֿגעהויבן עקספּערט (Ms) אָדער גענעראַליסט (Sl) הערביוואָר לאַרוואַ אויף די בלעטער פֿון Nepenthes pallens (פֿיגור 2A). ניצנדיק MS/MS אַנאַליז, האָבן מיר באַקומען 599 נישט-איבערייִדיקע MS/MS ספּעקטראַ (דאַטן טעקע S1) פֿון מעטאַנאָל עקסטראַקטן פֿון בלאַט געוועב געזאַמלט נאָך קאַטערפּילער פֿיטערונג. ניצנדיק RDPI, Hj, און δj אינדעקסן צו וויזואַליזירן די איבערקאָנפֿיגוראַציע פֿון אינפֿאָרמאַציע אינהאַלט אין MS/MS קאָנפֿיגוראַציע טעקעס אַנטפּלעקט אינטערעסאַנטע מוסטערן (פֿיגור 2B). די אַלגעמיינע טענדענץ איז, ווי באַשריבן דורך דעם אינפֿאָרמאַציע דעסקריפּטאָר, ווי די קאַטערפּילערס פֿאָרזעצן צו עסן בלעטער, דער גראַד פֿון אַלע מעטאַבאַלישע איבערקערענישן וואַקסט איבער צייט: 72 שעה נאָך דעם ווי דער הערביוואָר עסט, דער RDPI וואַקסט באַדייטנד. פֿאַרגליכן מיט דער נישט-געשעדיגטער קאָנטראָל, איז Hj באַדייטנד פֿאַרקלענערט געוואָרן, וואָס איז געווען רעכט צו דעם געוואקסענעם גראַד פֿון ספּעציאַליזאַציע פֿון דעם מעטאַבאַלישן פּראָפֿיל, וואָס איז געווען קוואַנטיפֿיצירט דורך דעם δj אינדעקס. די אויסזעהענדיקע טענדענץ איז קאנסיסטענט מיט די פאראויסזאגונגען פון דער OD טעאריע, אבער איז נישט קאנסיסטענט מיט די הויפט פאראויסזאגונגען פון דער MT טעאריע, וואס גלויבט אז צופעליגע (נישט-ריכטונגספולע) ענדערונגען אין מעטאבאליט לעוועלס ווערן גענוצט אלס א פארטיידיגונגס קאמאפלאגע (פיגור 1B). כאטש דער אינהאלט פון מויל סעקרעציע (OS) אויסרופער און עסן-געוואוינהייט פון די צוויי הערביווארן זענען אנדערש, האט זייער דירעקטע עסן רעזולטירט אין ענלעכע ענדערונגען אין די ריכטונגען פון Hj און δj בעת די 24-שעה און 72-שעה שניט-פעריאדן. דער איינציגער אונטערשייד איז פארגעקומען ביי 72 שעה פון RDPI. אין פארגלייך מיט דעם וואס איז געפארזאט געווארן דורך Ms עסן, איז דער אלגעמיינער מעטאבאליזם וואס איז אינדוצירט געווארן דורך Sl עסן געווען העכער.
(א) עקספּערימענטאַלער פּלאַן: געוויינטלעכע חזיר (S1) אָדער עקספּערט (Ms) הערביוואָרן ווערן געפיטערט מיט דעזאַלינירטע בלעטער פון קרוג פלאַנצן, בשעת פֿאַר סימולירטע הערביוואָריע, די OS פון Ms (W + OSMs) ווערט גענוצט צו שעפּן די פּאַנגקטשער פון סטאַנדאַרדיזירטע בלאַט פּאָזיציעס וואונד. S1 (W + OSSl) לאַרוואַ אָדער וואַסער (W + W). די קאָנטראָל (C) איז אַן אומבאַשעדיגט בלאַט. (ב) ינדוסיביליטי (RDPI קאַמפּערד מיט די קאָנטראָל טשאַרט), דייווערסיטי (Hj אינדעקס) און ספּעשאַליזאַציע (δj אינדעקס) אינדעקס קאַלקיאַלייטיד פֿאַר די ספּעציעלע מעטאַבאָליט מאַפּע (599 MS/MS; דאַטן טעקע S1). שטערן ווייַזן באַטייַטיק דיפעראַנסיז צווישן די דירעקט הערביוואָרע פידינג און די קאָנטראָל גרופּע (סטודענט ס ט-טעסט מיט פּערד ט-טעסט, *P<0.05 און ***P<0.001). ns, נישט וויכטיק. (C) צייט רעזאָלוציע אינדעקס פון הויפּט (בלוי קעסטל, אַמינאָ זויער, אָרגאַניש זויער און צוקער; דאַטן טעקע S2) און ספּעציעלע מעטאַבאָליט ספּעקטרום (רויטע קעסטל 443 MS/MS; דאַטן טעקע S1) נאָך סימולירטער הערביוואָריע באַהאַנדלונג. די קאָליר באַנד באַציט זיך צו די 95% קאָנפידענץ אינטערוואַל. די אַסטעריסק ווייזט דעם באַדייטנדיקן חילוק צווישן דער באַהאַנדלונג און דעם קאָנטראָל [קוואַדראַטישע אַנאַליז פון וואַריאַנס (ANOVA), נאכגעגאנגען דורך טוקי'ס האָנעסטלי באַדייטנדיקן חילוק (HSD) פֿאַר פּאָסט האָק קייפל פאַרגלייַכן, *P<0.05, **P<0.01 און *** P <0.001]. (D) ספּעציאַליזאַציע פון ​​סקאַטער פּלאָץ און ספּעציעלע מעטאַבאָליט פּראָופיילז (ריפּיטעד סאַמפּאַלז מיט פאַרשידענע באַהאַנדלונגען).
כדי צו אויספארשן צי די הערביוואָר-אינדוצירטע רעמאָדעלינג אויף דעם מעטאַבאַלאָם לעוועל איז רעפלעקטירט אין די ענדערונגען אין דעם לעוועל פון יחיד מעטאַבאָליטן, האָבן מיר ערשט פאָקוסירט אויף די מעטאַבאָליטן וואָס זענען פריער געלערנט געוואָרן אין די בלעטער פון Nepenthes pallens מיט באַוויזן הערביוואָר קעגנשטעל. פענאָליק אַמידן זענען הידראָקסיסינאַמאַמיד-פּאָליאַמין קאָנדזשוגאַטן וואָס אַקיומיאַלירן זיך בעת דעם הערביוואָרי פּראָצעס פון ינסעקטן און זענען באַקאַנט צו רעדוצירן ינסעקט פאָרשטעלונג (32). מיר האָבן געזוכט די פּריקורסאָרן פון די קאָרעספּאָנדירנדיק MS/MS און פּלאַטעד זייער קומולאַטיווע קינעטישע קורוועס (פיגור S1). נישט חידוש, פענאָל דעריוואַטיוון וואָס זענען נישט גלייך ינוואַלווד אין דער פאַרטיידיקונג קעגן הערביוואָרן, אַזאַ ווי כלאָראָגעניק זויער (CGA) און רוטין, זענען אַראָפּ-רעגולירט נאָך הערביוואָרי. אין קאַנטראַסט, הערביוואָרן קענען מאַכן פענאָל אַמידן העכסט שטאַרק. די קאַנטיניואַס פידינג פון די צוויי הערביוואָרן האט ריזאַלטיד אין כּמעט די זעלבע עקסייטיישאַן ספּעקטרום פון פענאָלאַמידן, און דעם מוסטער איז געווען ספּעציעל קלאָר פֿאַר דע נאָוואָ סינטעז פון פענאָלאַמידן. דער זעלביקער דערשיינונג וועט באמערקט ווערן ווען מען וועט אויספארשן דעם 17-הידראָקסיגעראַניל נאָנאַנעדיאָל דיטערפּען גליקאָסידן (17-HGL-DTGs) וועג, וואָס פּראָדוצירט אַ גרויסע צאָל אַציקלע דיטערפּענעס מיט עפעקטיווע אַנטי-הערביוואָר פונקציעס (33), פון וועלכע Ms Feeding with Sl האט אויסגערופן אַ ענלעכן אויסדרוק פּראָפיל (פיגור S1)).
דער מעגלעכער חסרון פון דירעקטע הערביוואָר פידינג עקספּערימענטן איז דער חילוק אין בלאַט קאַנסאַמשאַן קורס און פידינג צייט פון הערביוואָרס, וואָס מאכט עס שווער צו עלימינירן די הערביוואָר-ספּעציפֿיש יפעקס געפֿירט דורך ווונדז און הערביוואָרס. כּדי בעסער צו סאָלווע די הערביוואָר מינים ספּעסיפֿיטי פון די ינדוסט בלאַט מעטאַבאַליק ענטפער, מיר סימיאַלייטיד די פידינג פון Ms און Sl לאַרוואַ דורך גלייך אַפּלייינג די פריש געזאמלט OS (OSM און OSS1) צו די נאָרמאַל פּאַנגקטשער W פון קאָנסיסטענט בלאַט פּאַזישאַנז. דעם פּראָצעדור איז גערופן W + OS באַהאַנדלונג, און עס סטאַנדאַרדייזיז די ינדוקציע דורך פּינקטלעך טיימינג די אָנהייב פון די ענטפער יליסיטאַד דורך די הערביוואָר אָן קאָזינג קאַנפאַונדינג יפעקס פון דיפעראַנסיז אין די קורס אָדער קוואַנטיטי פון געוועב אָנווער (פיגור 2A) (34). ניצן די MS/MS אַנאַליסיס און קאַלקולאַטיאָן פּייפּליין, מיר ריטריווד 443 MS/MS ספּעקטראַ (דאַטן טעקע S1), וואָס אָוווערלאַפּד מיט די ספּעקטראַ פריער אַסעמבאַלד פון דירעקט פידינג עקספּערימענטן. די אינפארמאציע טעאריע אנאליז פון דעם MS/MS דאטן סעט האט געוויזן אז די רעפראגראמירן פון בלאט-ספעציאליזירטע מעטאבאלאמען דורך סימולירן הערביווארעס האט געוויזן OS-ספעציפישע אינדוקציעס (פיגור 2C). אין באזונדער, קאמפערד מיט OSS1 באהאנדלונג, האט OSM געפֿירט צו א פארשטארקונג פון מעטאבאלאם ספעציאליזאציע ביי 4 שעה. עס איז ווערט צו באמערקן אז קאמפערד מיט די דירעקטע הערביוואר פידינג עקספערימענטאלע דאטן סעט, די מעטאבאלישע קינעטיק וויזואליזירט אין צוויי-דימענסיאנאלן פלאץ ניצנדיג Hj און δj אלס קאארדינאטן און די דירעקשאנאליטי פון די מעטאבאלאם ספעציאליזאציע אין רעאקציע צו סימולירטע הערביוואר באהאנדלונג איבער צייט פארגרעסערט זיך קאנסיסטענט (פיגור 2D). אין דער זעלבער צייט, האבן מיר קוואנטיפיצירט דעם אינהאלט פון אמינא זויערן, ארגאנישע זויערן און צוקערס (דאטן טעקע S2) צו אויספארשן צי די צילגעריכטע פארגרעסערונג אין מעטאבאלאם עקספערטיז איז רעכט צו דער רעקאנפיגוראציע פון ​​צענטראלן קוילן מעטאבאליזם אין רעאקציע צו סימולירטע הערביווארעס (פיגור S2). צו בעסער דערקלערן דעם מוסטער, האבן מיר ווייטער מאניטארירט די מעטאבאלישע אקומולאציע קינעטיק פון די פריער דיסקוטירטע פענאלאמיד און 17-HGL-DTG וועגן. די OS-ספּעציפֿישע אינדוקציע פֿון הערביוואָרן ווערט טראַנספֿאָרמירט אין אַ דיפֿערענציעלן רעאָרגאַניזאַציע מוסטער אין פֿענאָלאַמיד מעטאַבאָליזם (פֿיגור S3). פֿענאָלישע אַמידן וואָס אַנטהאַלטן קומאַרין און קאַפֿעאָיל מאָיעטיס ווערן פּרעפֿערענציעל אינדוצירט דורך OSS1, בשעת OSMs טריגערן אַ ספּעציפֿישע אינדוקציע פֿון פֿערוליל קאָנדזשוגאַטעס. פֿאַר דעם 17-HGL-DTG פּאַטוויי, איז דיפֿערענציעלע OS אינדוקציע דורך דאַונסטרים מאַלאָנילאַציע און דימאַלאָנילאַציע פּראָדוקטן דעטעקטירט געוואָרן (פֿיגור S3).
ווייטער, האבן מיר שטודירט די OS-אינדוצירטע טראַנסקריפּטאָם פּלאַסטיסיטי ניצנדיק די צייט-קורס מיקראָאַרריי דאַטן סעט, וואָס סימיאַלירט די נוצן פון OSMs צו באַהאַנדלען די בלעטער פון די ראָסעט פּלאַנט בלעטער אין הערביוואָרעס. די סאַמפּלינג קינעטיק איבערלאַפּן זיך באַזיקלי מיט די קינעטיק געניצט אין דעם מעטאַבאַלאָמיקס שטודיע (35). קאַמפּערד מיט די מעטאַבאַלאָם רעקאָנפיגוראַציע אין וועלכער מעטאַבאַליק פּלאַסטיסיטי איז באַזונדער געוואקסן איבער צייט, מיר אָבסערווירן טראַנזיענט טראַנסקריפּציע בערסטס אין בלעטער ינדוסט דורך Ms, וווּ טראַנסקריפּטאָם ינדוסיביליטי (RDPI) און ספּעשאַלאַזיישאַן (δj) זענען ביי 1 עס איז געווען אַ באַטייטיק פאַרגרעסערונג אין שעה, און דייווערסיטי (Hj) אין דעם צייט פונט, די אויסדרוק פון BMP1 איז געווען באַטייטיק רידוסט, נאכגעגאנגען דורך די רעלאַקסיישאַן פון טראַנסקריפּטאָם ספּעשאַלאַזיישאַן (פיגור S4). מעטאַבאַליק דזשין משפּחות (אַזאַ ווי P450, גליקאָסילטראַנספעראַזע, און BAHD אַצילטראַנספעראַזע) אָנטייל נעמען אין דעם פּראָצעס פון אַסעמבאַלינג ספּעציעלע מעטאַבאָלייץ פון סטרוקטוראַל וניץ דערייווד פון ערשטיק מעטאַבאָליזאַם, נאכפאלגנדיג די אויבן דערמאנט פרי הויך-ספּעציאַלאַזיישאַן מאָדעל. ווי אַ פאַל שטודיע, די פענילאַלאַנין פּאַטוויי איז אַנאַלייזד. די אנאליז האט באשטעטיקט אז די קערן גענעס אין פענאלאמיד מעטאבאליזם זענען שטארק OS-אינדוצירט אין הערביווארעס קאמפערד מיט נישט-אנגעצויגענע פלאנצן, און זענען ענג אויסגעשטעלט אין זייערע אויסדרוק מוסטערן. דער טראנסקריפציע פאקטאר MYB8 און סטרוקטורעלע גענעס PAL1, PAL2, C4H און 4CL אין די אויבערשטע טייל פון דעם וועג האבן געוויזן א פריע איניציאציע פון ​​טראנסקריפציע. אצילטראנספעראזעס וואס שפילן א ראלע אין די לעצטע אסעמבלי פון פענאלאמיד, ווי AT1, DH29, און CV86, ווייזן א פארלענגערטן פארגרעסערונג מוסטער (פיגור S4). די אויבנדערמאנטע אבזערוואציעס ווייזן אז די פריע איניציאציע פון ​​טראנסקריפטאם ספעציאליזאציע און די שפעטערע פארבעסערונג פון מעטאבאלאמיקס ספעציאליזאציע זענען א פארבונדענער מאָדע, וואס קען זיין רעכט צו די סינקראָנישע רעגולאַטאָרישע סיסטעם וואס איניציאירט א שטאַרקע פארטיידיקונג רעאקציע.
די רעקאָנפֿיגוראַציע אין פלאַנצן האָרמאָן סיגנאַלינג אַקט ווי אַ רעגולאַטאָרישע שיכט וואָס אינטעגרירט הערביוואָראַס אינפֿאָרמאַציע צו רעפּראָגראַמירן די פֿיזיאָלאָגיע פֿון פלאַנצן. נאָך דער הערביוואָר סימיאַליישאַן, האָבן מיר געמאָסטן די קומולאַטיווע דינאַמיק פֿון שליסל פלאַנצן האָרמאָן קאַטעגאָריעס און וויזואַליזירט די טעמפּאָראַל קאָ-עקספּרעסיע צווישן זיי [פּירסאָן קאָרעלאַציע קאָעפֿיציענט (PCC)> 0.4] (פֿיגור 3A). ווי געריכט, פלאַנצן האָרמאָנען פֿאַרבונדן מיט ביאָסינטעז זענען לינגקט אין די פלאַנצן האָרמאָן קאָ-עקספּרעסיע נעץ. אין דערצו, מעטאַבאַליק ספּעציפֿישקייט (Si אינדעקס) איז מאַפּט צו דעם נעץ צו הויכפּונקט די פלאַנצן האָרמאָנען ינדוסט דורך פֿאַרשידענע באַהאַנדלונגען. צוויי הויפּט געביטן פֿון הערביוואָראַס ספּעציפֿישער רעאַקציע זענען געצייכנט: איינער איז אין די JA קלאַסטער, וווּ JA (זיין ביאָלאָגיש אַקטיוו פֿאָרעם JA-Ile) און אַנדערע JA דעריוואַטיוון ווייַזן די העכסטע Si כעזשבן; די אַנדערע איז עטאַלין (ET). גיבבערעללין האט געוויזן בלויז אַ מיטלמעסיקע פאַרגרעסערונג אין הערביוואָר ספּעציפֿישקייט, בשעת אַנדערע פלאַנצן האָרמאָנען, אַזאַ ווי סיטאָקינין, אוקסין, און אַסססיסיק זויער, האָבן געהאַט נידעריק אינדוקציע ספּעציפֿישקייט פֿאַר הערביוואָרן. קאַמפּערד מיט ניצן W + W אַליין, קען די אַמפּליפיקאַציע פון ​​די שפּיץ ווערט פון JA דעריוואַטיוון דורך די OS אַפּלאַקיישאַן (W + OS) באַסיקאַלי ווערן טראַנספאָרמירט אין אַ שטאַרק ספּעציפיש אינדיקאַטאָר פון JAs. אומגעריכט, OSM און OSS1 מיט פאַרשידענע יליסיטאָר אינהאַלט זענען באַקאַנט צו פאַרשאַפן ענלעכע אַקיומיאַליישאַן פון JA און JA-Ile. אין קאַנטראַסט צו OSS1, OSM איז ספּעציפֿיש און שטאַרק ינדוסט דורך OSMs, בשעת OSS1 אַמפּליפיצירט נישט די ענטפער פון באַזאַלע וואונדן (פיגור 3B).
(א) קא-עקספרעסיע נעץ אנאליז באזירט אויף PCC קאלקולאציע פון ​​הערביוואר-אינדוצירטע פלאנץ הארמאן אקומולאציע קינעטיק סימולאציע. דער נאָוד רעפרעזענטירט איין פלאנץ הארמאן, און די גרייס פון דעם נאָוד רעפרעזענטירט דעם Si אינדעקס ספעציפיש צו דעם פלאנץ הארמאן צווישן באהאנדלונגען. (ב) אקומולאציע פון ​​JA, JA-Ile און ET אין בלעטער געפֿארזאַכט דורך פֿאַרשידענע באהאנדלונגען אנגעצייכנט דורך פֿאַרשידענע פארבן: אַפּריקאָס, W + OSM; בלוי, W + OSSl; שוואַרץ, W + W; גרוי, C (קאָנטראָל). שטערן ווײַזן באַדײַטנדיקע אונטערשיידן צווישן באהאנדלונג און קאָנטראָל (צוויי-וועג ANOVA נאכגעגאנגען דורך Tukey HSD פּאָסט האָק קייפל פֿאַרגלײַך, *** P <0.001). אינפֿאָרמאַציע טעאָריע אנאליז פון (C)697 MS/MS (דאַטן טעקע S1) אין JA ביאָסינטעז און ימפּערד פּערסעפּשאַן ספּעקטרום (irAOC און irCOI1) און (D)585 MS/MS (דאַטן טעקע S1) אין ETR1 מיט ימפּערד ET סיגנאַל צוויי סימיאַלייטיד הערביוואר באהאנדלונגען האָבן טריגערד פלאנץ ליניעס און ליידיקע וועהיקלע (EV) קאָנטראָל פלאנץ. שטערנס ווײַזן באַדײַטנדיקע אונטערשיידן צווישן W+OS באַהאַנדלונג און נישט-געשעדיגטע קאָנטראָל (צוויי-וועג ANOVA נאכגעפאלגט דורך Tukey HSD פּאָסט האָק קייפל פאַרגלײַך, *P<0.05, **P<0.01 און ***P<0.001). (E) צעוואָרפענע גראַפן פון צעוואָרפענער אָפּאָזיציע צו ספּעציאַליזאַציע. די פארבן רעפּרעזענטירן פאַרשידענע גענעטיש מאָדיפֿיצירטע שטאַמען; די סימבאָלן רעפּרעזענטירן פאַרשידענע באַהאַנדלונג מעטאָדן: דרייַעק, W + OSS1; רעכטעק, W + OSM; קרייז C
ווייטער, ניצן מיר א גענעטיש מאדיפיצירטע שטאַם פון פארשוואכטע נעפּענטעס (irCOI1 און sETR1) אין די שליסל טריט פון JA און ET ביאָסינטעז (irAOC און irACO) און פּערסעפּציע (irCOI1 און sETR1) צו אנאליזירן דעם מעטאַבאָליזם פון די צוויי פלאַנצן האָרמאָנען אויף הערביוואָרן. דער רעלאַטיווער בייַשטייַער פון רעפּראָגראַמירן. אין איינקלאַנג מיט פריערדיקע עקספּערימענטן, האָבן מיר באַשטעטיקט די אינדוקציע פון ​​הערביוואָר-OS אין ליידיקע טרעגער (EV) פלאַנצן (פיגור 3, C ביז D) און די אַלגעמיינע פאַרקלענערונג אין די Hj אינדעקס געפֿירט דורך OSM, בשעת די δj אינדעקס איז געוואַקסן. די רעאַקציע איז מער אויסגעשפּראָכן ווי די רעאַקציע טריגערד דורך OSS1. א צוויי-ליניע גראַפיק ניצן Hj און δj ווי קאָאָרדינאַטן ווייזט די ספּעציפֿישע דע-רעגולאַציע (פיגור 3E). די מערסט קלאָרע טענדענץ איז אַז אין שטאַמען וואָס פעלן JA סיגנאַל, די מעטאַבאָלאָם דייווערסיטי און ספּעציאַליזאַציע ענדערונגען געפֿירט דורך הערביוואָרן זענען כּמעט גאָר עלימינירט (פיגור 3C). אין קאנטראסט, די שטילע ET ווארנעמונג אין sETR1 פלאנצן, כאטש דער אלגעמיינער עפעקט אויף ענדערונגען אין הערביווארעס מעטאבאליזם איז פיל נידעריגער ווי יענע פון ​​JA סיגנאלינג, פארשוואכט דעם חילוק אין Hj און δj אינדעקסן צווישן OSM און OSS1 עקסיטאציעס (פיגור 3D און פיגור S5). . דאס ווייזט אז אין צוגאב צו דער קערן פונקציע פון ​​JA סיגנאל טראנסדוקציע, ET סיגנאל טראנסדוקציע סערווירט אויך אלס א פיין-טונינג פון דער סארט-ספעציפישער מעטאבאלישער רעאקציע פון ​​הערביווארעס. אין איינקלאנג מיט דעם פיין-טונינג פונקציע, איז נישט געווען קיין ענדערונג אין דער אלגעמיינער מעטאבאלאם אינדוסיביליטי אין sETR1 פלאנצן. פון דער אנדערער זייט, אין פארגלייך מיט sETR1 פלאנצן, האבן irACO פלאנצן אינדוצירט ענלעכע אלגעמיינע אמפליטודן פון מעטאבאלישע ענדערונגען געפֿארזאַכט דורך הערביווארעס, אבער האבן געוויזן באדייטנד אנדערע Hj און δj סקאָרס צווישן OSM און OSS1 טשאַלאַנדזשיז (פיגור S5).
כּדי צו ידענטיפיצירן ספּעציאַליזירטע מעטאַבאָליטן וואָס האָבן וויכטיקע ביישטייערונגען צו דער מינים-ספּעציפֿישער רעאַקציע פֿון הערביוואָרן און פֿײַן-טונען זייער פּראָדוקציע דורך ET סיגנאַלן, האָבן מיר גענוצט די פֿריִער אַנטוויקלטע סטרוקטורעלע MS/MS מעטאָדע. די מעטאָדע פֿאַרלאָזט זיך אויף דער בי-קלאַסטערינג מעטאָדע צו ווידער-אויספֿירן די מעטאַבאָלישע משפּחה פֿון MS/MS פֿראַגמענטן [נאָרמאַליזירט פּונקט פּראָדוקט (NDP)] און ענלעכקייט סקאָר באַזירט אויף נײַטראַל פֿאַרלוסט (NL). די MS/MS דאַטן סעט קאָנסטרויִרט דורך דער אַנאַליז פֿון ET טראַנסגעניק ליניעס האָט פּראָדוצירט 585 MS/MS (דאַטן טעקע S1), וואָס איז געווען אויפֿגעלייזט דורך קלאַסטערינג זיי אין זיבן הויפּט MS/MS מאָדולן (M) (פֿיגור 4A). עטלעכע פֿון די מאָדולן זענען געדיכט פּאַקט מיט פֿריִער כאַראַקטעריזירטע ספּעציעלע מעטאַבאָליטן: למשל, M1, M2, M3, M4 און M7 זענען רייך אין פֿאַרשידענע פֿענאָל דעריוואַטיוון (M1), פֿלאַוואָנאָיד גליקאָסידן (M2), אַסיל צוקערס (M3 און M4), און 17-HGL-DTG (M7). דערצו, ווערט די מעטאבאלישע ספעציפישע אינפארמאציע (Si אינדעקס) פון אן איינציקן מעטאבאליט אין יעדן מאדול אויסגערעכנט, און זיין Si פארשפרייטונג קען מען זען אינטואיטיוו. בקיצור, MS/MS ספעקטרא וואס ווייזן הויכע הערביוואריע און גענאטיפע ספעציפישעקייט ווערן כאראקטעריזירט דורך הויכע Si ווערטן, און קורטאסיס סטאטיסטיק ווייזן די פארשפרייטונג פון פוטער אויף די רעכטע עק ווינקל. איין אזא מאגערע קאלואיד פארשפרייטונג איז דעטעקטירט געווארן אין M1, אין וועלכער פענאל אמיד האט געוויזן די העכסטע Si פראקציע (פיגור 4B). די פריער דערמאנטע הערביווארעזע אינדוצירבארע 17-HGL-DTG אין M7 האט געוויזן א מיטלמעסיגע Si סקאר, וואס ווייזט אויף א מיטלמעסיגן גראד פון דיפערענציעלע רעגולאציע צווישן די צוויי OS טיפן. אין קאנטראסט, רוב קאנסטיטוטיוו פראדוצירטע ספעציאליזירטע מעטאבאליטן, ווי רוטין, CGA, און אסיל צוקערס, זענען צווישן די נידריגסטע Si סקארן. כדי בעסער צו אויספארשן די סטרוקטורעלע קאמפלעקסיטעט און Si פארשפרייטונג צווישן ספעציעלע מעטאבאליטן, איז א מאלעקולארע נעץ קאנסטרואירט געווארן פאר יעדן מאדול (פיגור 4B). א וויכטיגע פאראויסזאגונג פון דער OD טעאריע (צוזאמענגענומען אין פיגור 1B) איז אז די רעארגאניזאציע פון ​​ספעציעלע מעטאבאליטן נאך הערביוואריע זאל פירן צו איין-וועג ענדערונגען אין מעטאבאליטן מיט הויכע פארטיידיקונג ווערט, ספעציעל דורך פארגרעסערן זייער ספעציפישעקייט (אין קעגנזאַץ צו ראַנדאָם פאַרשפּרייטונג) מאָדע) פארטיידיקונג מעטאבאליטע פאראויסגעזאגט דורך MT טעאריע. רוב פון די פענאל דעריוואטיוון וואס זענען אקומולירט אין M1 זענען פונקציאָנעל פארבונדן מיטן אַראָפּגיין פון אינסעקט פאָרשטעלונג (32). ווען מיר פארגלייכן די Si ווערטן אין די M1 מעטאבאליטן צווישן די אינדוצירטע בלעטער און די קאנסטיטואענט בלעטער פון די EV קאנטראל פלאנצן ביי 24 שעה, האבן מיר באמערקט אז די מעטאבאלישע ספעציפישעקייט פון פילע מעטאבאליטן נאך הערביוואריע אינסעקטן האט א באדייטנדיקע פארגרעסערונג טענדענץ (פיגור 4C). די ספעציפישע פארגרעסערונג אין Si ווערט איז דעטעקטירט געווארן נאר אין פארטיידיקונג פענאלאמידן, אבער קיין פארגרעסערונג אין Si ווערט איז נישט דעטעקטירט געווארן אין אנדערע פענאלן און אומבאקאנטע מעטאבאליטן וואס עקזיסטירן צוזאמען אין דעם מאדול. דאס איז א ספעציאליזירטער מאדעל, וואס איז פארבונדן מיט דער OD טעאריע. די הויפט פאראויסזאגונגען פון מעטאבאלישע ענדערונגען וואס ווערן געפֿארשאפט דורך הערביווארן זענען קאנסיסטענט. כּדי צו פּרובירן צי די באַזונדערקייט פֿון דעם פֿענאָלאַמיד ספּעקטרום איז געווען אינדוצירט דורך OS-ספּעציפֿיש ET, האָבן מיר געצייכנט דעם מעטאַבאָליט Si אינדעקס און געפֿירט צו אַ דיפֿערענציעלן אויסדרוק ווערט צווישן OSM און OSS1 אין די EV און sETR1 גענאָטיפּס (פֿיגור 4D). אין sETR1, איז דער פֿענאָלאַמיד-אינדוצירטער אונטערשייד צווישן OSM און OSS1 שטאַרק פֿאַרקלענערט געוואָרן. די בי-קלאַסטערינג מעטאָדע איז אויך געווען געווענדט צו MS/MS דאַטן געזאַמלט אין שטאַמען מיט נישט גענוג JA צו פֿאַרשטיין די הויפּט MS/MS מאָדולן פֿאַרבונדן מיט JA-רעגולירטער מעטאַבאָלישער ספּעציאַליזאַציע (פֿיגור S6).
(א) די קלאַסטערינג רעזולטאַטן פון 585 MS/MS באַזירט אויף געטיילטן פראַגמענט (NDP ענלעכקייט) און געטיילטן נייטראַלן פארלוסט (NL ענלעכקייט) רעזולטירן אין דעם מאָדול (M) וואָס איז קאָנסיסטענט מיט דער באַקאַנטער קאַמפּאַונד משפּחה, אָדער דורך אומבאַקאַנט אָדער שוואַך מעטאַבאַלייזד מעטאַבאָליט זאַץ. לעבן יעדן מאָדול, ווערט געוויזן די מעטאַבאָליט (MS/MS) ספּעציפֿישע (Si) פאַרשפּרייטונג. (ב) מאָדולאַר מאָלעקולאַר נעץ: נאָודז רעפּרעזענטירן MS/MS און עדזשאַז, NDP (רויט) און NL (בלוי) MS/MS סקאָרז (קאַט-אָף,> 0.6). דער גראַדירטער מעטאַבאָליט ספּעציפֿישקייט אינדעקס (Si) קאָלירט באַזירט אויף דעם מאָדול (לינקס) און מאַפּט צו דער מאָלעקולאַר נעץ (רעכטס). (C) מאָדול M1 פון EV פלאַנצן אין קאָנסטיטוטיוו (קאָנטראָל) און ינדוסט שטאַט (סימולירט הערביוואָר) ביי 24 שעה: מאָלעקולאַר נעץ דיאַגראַם (Si ווערט איז די נאָדע גרייס, דיפענסיוו פענאָלאַמיד איז כיילייטיד אין בלוי). (ד) די M1 מאָלעקולאַרע נעץ דיאַגראַם פון די ספּעקטרום ליניע sETR1 מיט באַגרענעצטער EV און ET וואָרנעמונג: די פענאָלישע קאַמפּאַונד רעפּרעזענטירט דורך די גרינע קרייז נאָדע, און דער באַטייטיקער חילוק (P ווערט) צווישן W + OSM און W + OSS1 באַהאַנדלונגען ווי נאָדע גרייס. CP, N-קאַפעאָיל-טיראָזין; CS, N-קאַפעאָיל-ספּערמידין; FP, N-פערוליק זויער עסטער-יעריק זויער; FS, N-פערוליל-ספּערמידין; CoP, N', N “-קומאַראָליל-טיראָזין; DCS, N', N”-דיקאַפעאָיל-ספּערמידין; CFS, N', N”-קאַפעאָיל, פערולאָיל-ספּערמידין; ליסיום באַרבאַרום אין וואָלףבערי זון; ניק. O-AS, O-אַסיל צוקער.
מיר האָבן ווייטער אויסגעברייטערט די אַנאַליז פֿון אַן איינציקן פֿאַרשוואַכטן Nepenthes גענאָטיפּ צו נאַטירלעכע פּאָפּולאַציעס, וואו שטאַרקע אינטראַספּעציפֿישע ענדערונגען אין הערביוואָרעזע JA לעוועלס און ספּעציפֿישע מעטאַבאָליט לעוועלס זענען פריער באַשריבן געוואָרן אין נאַטירלעכע פּאָפּולאַציעס (26). ניצט דעם דאַטן סעט צו דעקן 43 דזשערמפּלאַזמען. די דזשערמפּלאַזמען באַשטייען פֿון 123 מינים פֿון געוויקסן פֿון N. pallens. די געוויקסן זענען גענומען געוואָרן פֿון זוימען געזאַמלט אין פֿאַרשידענע נאַטירלעכע לעבנס-שטחים אין יוטאָ, נעוואַדאַ, אַריזאָנאַ און קאַליפֿאָרניע (פֿיגור S7), מיר האָבן אויסגערעכנט די מעטאַבאָלאָם דייווערסיטי (דאָ גערופֿן פּאָפּולאַציע לעוועל) β דייווערסיטי) און די ספּעציאַליזאַציע געפֿירט דורך OSM. אין איינקלאַנג מיט פֿריִערדיקע שטודיעס, האָבן מיר באַאָבאַכטעט אַ ברייטע קייט פֿון מעטאַבאָלישע ענדערונגען צוזאמען די Hj און δj אַקסעס, וואָס ווײַזט אַז דזשערמפּלאַזמען האָבן באַדײַטנדיקע אונטערשיידן אין דער פּלאַסטיסיטי פֿון זייערע מעטאַבאָלישע רעאַקציעס צו הערביוואָרן (פֿיגור S7). די אָרגאַניזאַציע דערמאָנט פֿריִערדיקע באַאָבאַכטונגען וועגן דעם דינאַמישן קייט פֿון JA ענדערונגען געפֿירט דורך הערביוואָרן, און האָט געהאַלטן אַ זייער הויכן ווערט אין אַן איינציקער פּאָפּולאַציע (26, 36). דורך ניצן JA און JA-Ile צו טעסטן די אלגעמיינע לעוועל קארעלאציע צווישן Hj און δj, האבן מיר געפונען אז עס איז דא א באדייטנדע פאזיטיווע קארעלאציע צווישן JA און דעם מעטאבאלאם β דייווערסיטי און ספעציאליזאציע אינדעקס (פיגור S7). דאס ווייזט אז די הערביוואר-אינדוצירטע העטעראגעניטי אין JAs אינדוקציע דעטעקטירט אויף דער פאפולאציע לעוועל קען זיין צוליב שליסל מעטאבאלישע פאלימאָרפיזמען געפֿארזאַכט דורך סעלעקציע פון ​​אינסעקט הערביווארן.
פריערדיגע שטודיעס האבן געוויזן אז טאבאק טיפן זענען זייער אנדערש אין טיפ און רעלאטיווע אפהענגיקייט אויף אינדוצירטע און קאנסטיטוטיוו מעטאבאלישע פארטיידיגונגען. מען גלייבט אז די ענדערונגען אין אנטי-הערבייוואר סיגנאל טראנסדוקציע און פארטיידיגונג מעגלעכקייטן ווערן רעגולירט דורך אינסעקט באפעלקערונג דרוק, פלאנץ לעבן ציקל, און פארטיידיגונג פראדוקציע קאסטן אין דער נישע וואו א געגעבענער סארט וואקסט. מיר האבן שטודירט די קאנסיסטענץ פון בלאט מעטאבאלאם רעמאדעלינג אינדוצירט דורך הערביווארן פון זעקס ניקאטיאנא סארטן וואס זענען געבוירן אין צפון אמעריקע און דרום אמעריקע. די סארטן זענען ענג פארבונדן מיט נעפנטעס צפון אמעריקע, נעמליך ניקאלאס באסיפלא, נ. ניקאטיניס, ניקאטיאנא נ. פארשוואכט גראז, ניקאטיאנא טאבאקום, לינעאר טאבאק, טאבאק (Nicotiana spegazzinii) און טאבאק בלאט טאבאק (Nicotiana obtusifolia) (פיגור 5A) (37). זעקס פון די סארטן, אריינגערעכנט די גוט-כאראקטעריזירטע סארט נ. פלעיס, זענען יערליכע פלאנצן פון די פעטוניא קלאד, און אבאטוסיפאליא נ. זענען פערעניאלס פון די שוועסטער קלאד טריגאנאפיללאע (38). דערנאך, זענען W + W, W + OSM און W + OSS1 אינדוקציע דורכגעפירט געווארן אויף די זיבן מינים צו שטודירן די מינים-לעוועל מעטאבאלישע רעאָרגאַניזאַציע פון ​​אינסעקטן דערנערונג.
(א) א בוטסטראַפּ פילאָגענעטישער בוים באַזירט אויף מאַקסימום ליקעליהאָאָד [פֿאַר נוקלעאַר גלוטאַמין סינטעז (38)] און די געאָגראַפֿישע פֿאַרשפּרייטונג פֿון זיבן נאָענט פֿאַרבונדענע ניקאָטיאַנאַ מינים (פֿאַרשידענע קאָלירן) (37). (ב) א סקאַטער פּלאָט פֿון ספּעציאַליזירטער פֿאַרשיידנקייט פֿאַר די מעטאַבאַלישע פּראָפֿילן פֿון זיבן ניקאָטיאַנאַ מינים (939 MS/MS; דאַטן טעקע S1). אויף דער מינים מדרגה, איז מעטאַבאַלאָם פֿאַרשיידנקייט נעגאַטיוו קאָרעלירט מיטן גראַד פֿון ספּעציאַליזאַציע. די אַנאַליז פֿון דער מינים-מדרגה קאָרעלאַציע צווישן מעטאַבאַליש פֿאַרשיידנקייט און ספּעציאַליזאַציע און JA אַקיומיאַליישאַן ווערט געוויזן אין פֿיגור 2. S9. קאָליר, פֿאַרשידענע טיפּן; טרייענגל, W + OSS1; רעכטעק, W + OSM; (C) ניקאָטיאַנאַ JA און JA-Ile דינאַמיק זענען ראַנגקט לויט OS עקסייטיישאַן אַמפּליטוד (צוויי-וועג ANOVA און Tukey HSD נאָך-מערפֿאַך פֿאַרגלייַך, * P <0.05, ** P <0.01 און * ** פֿאַר פֿאַרגלייַך פֿון W + OS און W + W, P <0.001). קעסטל פּלאָט פֿון (D) פֿאַרשיידנקייט און (E) ספּעציאַליזאַציע פֿון יעדן מינים נאָך סימולירן הערביוואָראָוס און מעטיל JA (MeJA). די אַסטעריסק ווײַזט אָן דעם באַדײַטנדיקן אונטערשייד צווישן W + OS און W + W אָדער לאַנאָלין פּלוס W (Lan + W) אָדער Lan פּלוס MeJA (Lan + MeJa) און Lan קאָנטראָל (צוויי-וועג אַנאַליז פון וואַריאַנס, נאכגעגאנגען דורך Tukey's HSD פּאָסט האָק קייפל פאַרגלײַך, *P<0.05, **P<0.01 און ***P<0.001).
ניצנדיק די דואַל קלאַסטער מעטאָדע, האָבן מיר אידענטיפיצירט 9 מאָדולן פון 939 MS/MS (דאַטן טעקע S1). די קאָמפּאָזיציע פון ​​MS/MS ריקאָנפיגורירט דורך פאַרשידענע באַהאַנדלונגען ווערייִרט שטאַרק צווישן פאַרשידענע מאָדולן צווישן מינים (פיגור S8). וויזואַליזירן Hj (דאָ באַצייכנט ווי מינים-לעוועל γ-דייווערסיטי) און δj אַנטפּלעקט אַז פאַרשידענע מינים אַגרעגירן אין זייער פאַרשידענע גרופּעס אין דעם מעטאַבאַלישן פּלאַץ, וווּ מינים-לעוועל צעטיילונג איז געוויינטלעך מער פּראָמינענט ווי עקסייטיישאַן. מיט דער אויסנאַם פון N. linear און N. obliquus, ווייַזן זיי אַ ברייט דינאַמיש קייט פון אינדוקציע יפעקץ (פיגור 5B). אין קאַנטראַסט, מינים ווי N. purpurea און N. obtusifolia האָבן אַ ווייניקער קלאָר מעטאַבאַליש ענטפער צו באַהאַנדלונג, אָבער דער מעטאַבאַלאָם איז מער דייווערס. די מינים-ספּעציפֿיש פאַרשפּרייטונג פון דער ינדוסט מעטאַבאַליש ענטפער האט רעזולטירט אין אַ באַטייטיק נעגאַטיוו קאָרעלאַציע צווישן ספּעציאַליזאַציע און גאַמאַ דייווערסיטי (PCC = -0.46, P = 4.9×10-8). OS-אינדוצירטע ענדערונגען אין JAs לעוועלס זענען פאזיטיוו קארעלירט מיט מעטאבאלאם ספעציאליזאציע, און נעגאטיוו קארעלירט מיט די מעטאבאלישע גאמא דייווערסיטי אויסגעשטעלט דורך יעדן מינים (פיגור 5B און פיגור S9). עס איז ווערט צו באמערקן אז די מינים וואס ווערן אין פאפולערער באצייכנט אלס "סיגנאל רעאקציע" מינים אין פיגור 5C, ווי למשל Nepenthes nematodes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute, און Nepenthes attenuated, האבן געפֿירט צו באדייטנדע סימנים ביי 30 מינוט. די לעצטיגע OS-ספעציפישע JA און JA-Ile אויסברוכן, בשעת אנדערע באַקטיריעס גערופן "סיגנאל נישט-רעספאנסיוו", ווי למשל Nepenthes mills, Nepenthes powdery און N. obtusifolia ווייזן נאר JA-Ile עדזש אינדוקציע אן קיין OS ספעציפיטי (פיגור 5C). אויף דעם מעטאבאלישן לעוועל, ווי דערמאנט אויבן, פאר פארשוואכטע Nepenthes, האבן די סיגנאל-רעספאנסיוו סובסטאנצן געוויזן OS ספעציפיטי און באדייטנד פארגרעסערט δj, בשעת זיי האבן פארקלענערט Hj. די OS-ספּעציפֿישע פּריימינג עפֿעקט איז נישט דעטעקטירט געוואָרן אין מינים קלאַסיפֿיצירט ווי סיגנאַל ניט-רעאַקטיווע מינים (פֿיגור 5, ד און ה). OS-ספּעציפֿישע מעטאַבאָליטן ווערן אָפֿטער געטיילט צווישן סיגנאַל-רעספּאָנסיווע מינים, און די סיגנאַל קלאַסטערן קלאַסטערן מיט מינים מיט שוואַכערע סיגנאַל רעאַקציעס, בשעת מינים מיט שוואַכערע סיגנאַל רעאַקציעס ווייַזן ווייניקער אינטערדעפּענדענס (פֿיגור S8). דאָס רעזולטאַט ווײַזט אַז די OS-ספּעציפֿישע אינדוקציע פֿון JAs און די OS-ספּעציפֿישע רעקאָנפֿיגוראַציע פֿון די דאַונסטרים מעטאַבאָלאָם זענען פֿאַרבונדן אויף דער מינים מדרגה.
ווייטער, האבן מיר גענוצט א לאנאלין פאסטע וואס אנטהאלט מעטיל JA (MeJA) צו באהאנדלען פלאנצן צו אויספארשן צי די קופלונג מאָדעס זענען באגרענעצט דורך די פארהאן-זיין פון JA וואס ווערט אנגעווענדעט דורך עקזאגענע JA, וואס וועט זיין אין די ציטאפלאזמע פון ​​פלאנצן. שנעלע דעעסטעריפיקאציע איז JA. מיר האבן געפונען די זעלבע טענדענץ פון די גראדועלער ענדערונג פון סיגנאל-רעספאנסיוו מינים צו סיגנאל-נישט-רעספאנסיוו מינים וואס ווערן געפֿארזאַכט דורך די קאנטינעווערליכע צושטעל פון JA (פיגור 5, D און E). אין קורצן, MeJA באהאנדלונג האט שטארק איבערפּראָגראַמירט די מעטאַבאָלאָמען פון לינעאַרע נעמאַטאָדעס, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens, און N. mikimotoi, וואס האט רעזולטירט אין א באדייטנדיקע פארגרעסערונג אין δj און א פארקלענערונג אין Hj. N. purpurea האט נאר געוויזן א פארגרעסערונג אין δj, אבער נישט Hj. N. obtusifolia, וואס איז פריער געוויזן געווארן צו אנקומולירן גאר נידריגע לעוועלס פון JAs, רעאגירט אויך שלעכט צו MeJA באהאנדלונג אין טערמינען פון מעטאַבאָלאָם רעקאָנפֿיגוראַציע. די רעזולטאטן ווייזן אז JA פראדוקציע אדער סיגנאל טראַנסדוקציע איז פיזיאָלאָגיש באגרענעצט אין סיגנאל-נישט-רעספאנסיוו מינים. כדי צו טעסטן די היפּאָטעזע, האָבן מיר שטודירט די פיר מינים (N. pallens, N. mills, N. pink און N. microphylla) וואָס זענען אינדוצירט געוואָרן דורך W + W, W + OSMs און W + OSS1 טראַנסקריפּטאָם (39). אין איינקלאַנג מיטן מוסטער פון מעטאַבאָלאָם רעמאָדעלינג, זענען די מינים גוט אפגעטיילט אין דעם טראַנסקריפּטאָם פּלאַץ, צווישן וועלכן N. attenuated האָט געוויזן דעם העכסטן OS-אינדוצירטן RDPI, בשעת N. gracilis האָט געהאַט דעם נידעריגסטן (פיגור 6A). אָבער, עס איז געפונען געוואָרן אַז די טראַנסקריפּטאָם דייווערסיטי וואָס איז אינדוצירט געוואָרן דורך N. oblonga איז געווען די נידעריגסטע צווישן די פיר מינים, אין קעגנזאַץ צו דער העכסטער מעטאַבאָנאָמישער דייווערסיטי פון N. oblonga וואָס איז פריער געוויזן געוואָרן אין זיבן מינים. פריערדיקע שטודיעס האָבן געוויזן אַז אַ סכום גענעס וואָס זענען פֿאַרבונדן מיט פריע פֿאַרטיידיקונג סיגנאַלן, אַרייַנגערעכנט JA סיגנאַלן, דערקלערט די ספּעציפֿישקייט פון פריע פֿאַרטיידיקונג רעאַקציעס וואָס זענען אינדוצירט געוואָרן דורך הערביוואָר-פֿאַרבונדענע יליסיטאָרס אין Nicotiana מינים (39). פֿאַרגלייַכן די JA סיגנאַלינג פּאַטווייז צווישן די פיר מינים האָט אַנטפּלעקט אַן אינטערעסאַנט מוסטער (פיגור 6B). רובֿ גענעס אין דעם וועג, ווי AOC, OPR3, ACX און COI1, האָבן געוויזן רעלאַטיוו הויכע לעוועלס פון אינדוקציע אין די פיר מינים. אָבער, אַ שליסל גענע, JAR4, קאָנווערטירט JA אין זיין ביאָלאָגיש אַקטיוו פאָרעם פון JA-Ile אַקומולירטע טראַנסקריפּטן, און זיין טראַנסקריפּציע מדרגה איז זייער נידעריק, ספּעציעל אין N. mills, Nepenthes pieris און N. microphylla. אין דערצו, נאָר די טראַנסקריפּט פון אַן אַנדער גענע AOS איז נישט דעטעקטירט געוואָרן אין N. bifidum. די ענדערונגען אין גענע אויסדרוק קען זיין פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר די עקסטרעמע פענאָטיפּעס ינדוסט דורך די נידעריקע JA פּראָדוקציע אין סיגנאַל אַנערגיק מינים און די אינדוקציע פון ​​N. gracilis.
(א) אינפארמאציע טעאריע אנאליז פון די רעפראגראמירן פון פריע טראנסקריפציאנעלע רעאקציעס פון פיר נאנט פארבונדענע טאבאק סארטן גענומען 30 מינוט נאך הערביווארי אינדוקציע. RDPI ווערט אויסגערעכנט דורך פארגלייכן די בלעטער אינדוצירט דורך די הערביוואר OS מיט די וואונד קאנטראל. די פארבן ווייזן פארשידענע סארטן, און די סימבאלן ווייזן פארשידענע באהאנדלונג מעטאדן. (ב) אנאליז פון גענע אויסדרוק אין JA סיגנאלינג פּאַטווייז צווישן פיר סארטן. דער פארפּשוטעטער JA פּאַט ווערט געוויזן לעבן דעם קעסטל פּלאָט. פארשידענע פארבן ווייזן פארשידענע פּראַסעסינג מעטאדן. די אַסטעריסק ווייזן אז עס איז א באדייטנדיקער אונטערשייד צווישן די W + OS באהאנדלונג און די W + W קאנטראל (פאר די סטודענט'ס ט-טעסט פאר פּאָרווייז אונטערשיידן, *P<0.05, **P<0.01 און ***P<0.001). OPDA, 12-אקסאָפיטאָדיענאָיק זויער; OPC-8: 0,3-אקסאָ-2(2′(Z)-פּענטעניל)-ציקלאָפּענטאַן-1-אקטאַנאָיק זויער.
אין דעם לעצטן טייל, האבן מיר שטודירט ווי אינסעקטן-ספעציפישע רעמאדעלינג פון דעם מעטאבאלאם פון פארשידענע פלאנצן-ספעציאלן קען זיין קעגנשטעליק צו גראָז-עסער. פריערדיגע פאָרשונג האט באַטאָנט דעם ניקאָטיאַנאַ מין. זייער קעגנשטעל צו Ms און לאַרוואַ איז זייער אַנדערש (40). דאָ, האבן מיר שטודירט די פֿאַרבינדונג צווישן דעם מאָדעל און זייער מעטאַבאַלישער פּלאַסטיסיטי. ניצנדיק די אויבן דערמאנטע פיר טאַבאַק-ספעציאלן, און טעסטן די קאָרעלאַציע צווישן דער דייווערסיטי און ספּעציאַליזאַציע פון ​​דעם מעטאבאלאם געפֿירט דורך גראָז-עסער און די קעגנשטעל פון פלאַנצן צו Ms און Sl, האבן מיר געפונען אַז די קעגנשטעל, דייווערסיטי און ספּעציאַליזאַציע צו דעם גענעראַליסט Sl זענען פּאָזיטיוו קאָרעלירט, בשעת די קאָרעלאַציע צווישן קעגנשטעל צו עקספּערט-ליידיז און ספּעציאַליזאַציע איז שוואַך, און די קאָרעלאַציע מיט דייווערסיטי איז נישט באַדייטנדיק (פיגור S10). מיט באַצוג צו S1 קעגנשטעל, ביידע די פֿאַרשוואַכטע N. chinensis און N. gracilis, וואָס זענען פריער געוויזן געוואָרן צו ווייַזן ביידע JA סיגנאַל טראַנסדוקציע לעוועלס און מעטאבאלאם פּלאַסטיסיטי, האָבן געהאַט זייער אַנדערע רעאַקציעס צו גראָז-עסער אינדוקציע, און זיי האָבן אויך געוויזן ענלעכע הויכע קעגנשטעל. געשלעכט.
אין די לעצטע זעכציק יאר, האט די פלאנצן פארטיידיגונג טעאריע צוגעשטעלט א טעארעטישע ראם, באזירט אויף וועלכער פארשער האבן פאראויסגעזאגט א באדייטנדע צאל עוואלוציע און פונקציעס פון פלאנצן ספעציאליזירטע מעטאבאליטן. רוב פון די טעאריעס גייען נישט נאך די נארמאלע פראצעדור פון שטארקע אויספירן (41). זיי פארשלאגן שליסל פאראויסזאגונגען (3) אויף דער זעלבער מדרגה פון אנאליז. ווען די טעסטן פון שליסל פאראויסזאגונגען ערלויבט ספעציפישע טעאריעס צו ווערן אנאליזירט, וועט דאס מאכן די דאס פעלד גייט פאראויס. ווערן געשטיצט, אבער אפווארפן אנדערע (42). אנשטאט, מאכט די נייע טעאריע פאראויסזאגונגען אויף פארשידענע לעוועלס פון אנאליז און לייגט צו א נייע שיכט פון באשרייבנדיקע באטראכטונגען (42). אבער, די צוויי טעאריעס פארגעשלאגן אויף דער פונקציאנעלער מדרגה, MT און OD, קענען לייכט דערקלערט ווערן אלס וויכטיגע פאראויסזאגונגען פון ספעציאליזירטע מעטאבאלישע ענדערונגען געפארשאכט דורך הערביווארן: OD טעאריע גלויבט אז ענדערונגען אין ספעציאליזירטן מעטאבאלישן "פלאץ" זענען שטארק ריכטונגס-געבונדן. די MT טעאריע גלויבט אז די ענדערונגען וועלן זיין נישט-ריכטונגסגעבונדן און וועלן זיין צופעליג לאקירט אין דעם מעטאבאלישן פלאץ, און טענדירן צו האבן הויך פארטיידיגונג ווערט מעטאבאליטן. פריערדיגע אויספארשונגען פון OD און MT פאראויסזאגונגען זענען געטעסט געווארן מיט א שמאלן סכום פון א פריארי "פארטיידיגונג" פארבינדונגען. די מעטאַבאָליט-צענטרישע טעסטן פֿאַרהיטן די מעגלעכקייט צו אַנאַליזירן דעם מאָס און טראַיעקטאָריע פֿון מעטאַבאָלאָם רעקאָנפֿיגוראַציע בעת הערביוואָריע, און לאָזן נישט צו טעסטן אין אַ קאָנסיסטענט סטאַטיסטישן ראַם צו פֿאָדערן שליסל-פֿאָרויסזאָגן וואָס קענען באַטראַכט ווערן ווי אַ גאַנצע קוואַנטיפֿיצירן ענדערונגען אין פלאַנצן-מעטאַבאָלאָם. דאָ, האָבן מיר גענוצט די ינאָוואַטיווע טעכנאָלאָגיע אין מעטאַבאָלאָמיקס באַזירט אויף קאָמפּיוטיישאַנאַל MS און דורכגעפֿירט דעקאָנוואָלוציע MS אַנאַליז אין דער אַלגעמיינער קראַנטקייט פֿון אינפֿאָרמאַציע טעאָריע דעסקריפּטאָרן צו טעסטן דעם אונטערשייד צווישן די צוויי פֿאָרגעלייגט אויף דער גלאָבאַלער מעטאַבאָלאָמיקס מדרגה. די שליסל-פֿאָרויסזאָגן פֿון דער טעאָריע. אינפֿאָרמאַציע טעאָריע איז געוואָרן געווענדט אין פֿיל פֿעלדער, ספּעציעל אין דעם קאָנטעקסט פֿון ביאָדיווערסיטי און נוטריאַנט פֿלוס פֿאָרשונג (43). אָבער, ווי ווײַט מיר וויסן, איז דאָס די ערשטע אַפּליקאַציע גענוצט צו באַשרײַבן דעם מעטאַבאָלישן אינפֿאָרמאַציע-פּלאַץ פֿון פלאַנצן און סאָלווען עקאָלאָגישע פּראָבלעמען פֿאַרבונדן מיט צײַטווײַליקע מעטאַבאָלישע ענדערונגען אין ענטפֿער צו סביבה-קיוז. אין באַזונדער, די מעגלעכקייט פֿון דעם מעטאָד ליגט אין זײַן מעגלעכקייט צו פֿאַרגלײַכן מוסטערן אין און צווישן פלאַנצן-מינים צו אויספֿאָרשן ווי הערביוואָרן האָבן זיך עוואָלוציאָנירט פֿון פֿאַרשידענע מינים צו אינטער-מינים מאַקראָעוואָלוציאָנערע מוסטערן אויף פֿאַרשידענע לעוועלס פֿון עוואָלוציע. מעטאַבאָליזם.
פּרינציפּאַל קאָמפּאָנענט אַנאַליז (PCA) קאָנווערטירט אַ מולטיוואַריאַט דאַטן סעט אין אַ דימענסיאָנאַליטי רעדוקציע פּלאַץ אַזוי אַז די הויפּט טענדענץ פון די דאַטן קען זיין דערקלערט, אַזוי עס איז יוזשאַוואַלי געניצט ווי אַן עקספּלאָראַטאָרי טעכניק צו פּאַרז די דאַטן סעט, אַזאַ ווי דעקאָנוואַלושאַן מעטאַבאַלאָם. אָבער, דימענסיאָנאַליטי רעדוקציע וועט פאַרלירן אַ טייל פון די אינפֿאָרמאַציע אינהאַלט אין די דאַטן סעט, און PCA קען נישט צושטעלן קוואַנטיטאַטיווע אינפֿאָרמאַציע וועגן קעראַקטעריסטיקס וואָס זענען באַזונדער באַטייַטיק צו עקאַלאַדזשיקאַל טעאָריע, אַזאַ ווי: ווי הערביוואָרעס ריקאַנפיגורירן דייווערסיטי אין ספּעשאַלייזד פעלדער (למשל, רייַכקייַט, פאַרשפּרייטונג) און שעפע) מעטאַבאָלייץ? וועלכע מעטאַבאָלייץ זענען פּרעדיקטאָרס פון די ינדוסט שטאַט פון אַ געגעבן הערביוואָר? פון דער פּערספּעקטיוו פון ספּעסיפיסיטי, דייווערסיטי און ינדוסיביליטי, די אינפֿאָרמאַציע אינהאַלט פון די בלאַט-ספּעציפיש מעטאַבאָליט פּראָפיל איז דיקאַמפּאָוזד, און עס איז געפֿונען אַז די עסן פון הערביוואָרעס קענען אַקטיווירן ספּעציפיש מעטאַבאָליזאַם. אומגעריכט, האבן מיר באמערקט אז, ווי באשריבן אין די אינפארמאציע טעאריע אינדיקאטארן וואס זענען אימפלעמענטירט געווארן, האט די רעזולטירנדע מעטאבאלישע סיטואציע א גרויסע איבערלאפונג נאך די אטאקעס פון די צוויי הערביווארעס (דער נאכט-געפיטערט גענעראליסט ס.ל.) און די סאָלאַנאַסעאַע עקספּערטין מיז. כאָטש זייער עסן נאַטור און קאָנצענטראַציע זענען באַדייטנד אַנדערש. פעטי זויער-אַמינאָ זויער קאָנדזשוגאַט (FAC) איניציאַטאָר אין OS (31). דורך ניצן הערביוואר OS צו באַהאַנדלען סטאַנדאַרדיזירטע פּאַנגקטשער וואונדן, סימולירטע הערביוואר באַהאַנדלונג האט אויך געוויזן אַ ענלעכע טענדענץ. די סטאַנדאַרדיזירטע פּראָצעדור פֿאַר סימולירן די ענטפער פון געוויקסן צו הערביוואר אטאקעס עלימינירט די קאַנפאַונדינג פאַקטאָרן געפֿירט דורך ענדערונגען אין די עסן נאַטור פון הערביווארעס, וואָס פירן צו וועריינג דיגריז פון שעדיקן אין פאַרשידענע צייטן (34). FAC, וואָס איז באַקאַנט צו זיין די הויפּט סיבה פון OSM, ראַדוסאַז JAS און אנדערע פלאַנצן האָרמאָן רעספּאָנסעס אין OSS1, בשעת OSS1 ראַדוסאַז הונדערטער מאָל (31). אָבער, OSS1 געפֿירט ענלעכע לעוועלס פון JA אַקיומיאַליישאַן קאַמפּערד צו OSM. עס איז פריער געוויזן געוואָרן אַז די JA רעאַקציע אין פֿאַרשוואכטע נעפּענטעס איז זייער סענסיטיוו צו OSM, וואו FAC קען האַלטן זיין טעטיקייט אפילו אויב עס ווערט פֿאַרדיןנט 1:1000 מיט וואַסער (44). דעריבער, אין פֿאַרגלייך מיט OSM, כאָטש די FAC אין OSS1 איז זייער נידעריק, איז עס גענוג צו אינדוצירן גענוג JA אויסברוך. פֿריִערדיקע שטודיעס האָבן געוויזן אַז פּאָרין-ווי פּראָטעאינען (45) און אָליגאָסאַקאַרידן (46) קענען ווערן גענוצט ווי מאָלעקולאַרע קלוען צו טריגערן פלאַנצן פֿאַרטיידיקונג רעאַקציעס אין OSS1. אָבער, עס איז נאָך נישט קלאָר צי די יליסיטאָרס אין OSS1 זענען פֿאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר דער אַקיומיאַליישאַן פון JA באמערקט אין דער איצטיקער שטודיע.
כאָטש עס זענען ווייניק שטודיעס וואָס באַשרײַבן די דיפערענציעלע מעטאַבאַלישע פינגערפּרינץ געפֿירט דורך דער אַפּליקאַציע פון ​​פֿאַרשידענע הערביוואָרן אָדער עקסאָגענע JA אָדער SA (סאַליסיליק זויער) (47), קיינער האט נישט געשטערט די הערביוואָר מינים-ספּעציפֿישע שטערונג אין די פלאַנצן גראָז נעץ און אירע ווירקונגען אויף די ספּעציפֿישע פּערזענלעכע אינפֿאָרמאַציע. די אַנאַליז האט ווײַטער באַשטעטיקט אַז די אינערלעכע האָרמאָן נעץ פֿאַרבינדונג מיט אַנדערע פלאַנצן האָרמאָנען אַחוץ JAs פֿאָרעמט די ספּעציפֿישקייט פון די מעטאַבאַלישע רעאָרגאַניזאַציע געפֿירט דורך הערביוואָרן. אין באַזונדער, מיר האָבן דעטעקטירט אַז ET געפֿירט דורך OSM איז געווען באַדײַטנדיק גרעסער ווי דאָס געפֿירט דורך OSS1. דעם מאָדע איז קאָנסיסטענט מיט מער FAC אינהאַלט אין OSM, וואָס איז אַ נייטיק און גענוג באַדינגונג פֿאַר טריגערינג אַן ET בערסט (48). אין דעם קאָנטעקסט פון די ינטעראַקשאַן צווישן פלאַנצן און הערביוואָרן, די סיגנאַלינג פֿונקציע פון ​​ET אויף פלאַנצן-ספּעציפֿישע מעטאַבאָליט דינאַמיק איז נאָך ספּאָראַדיש און בלויז טאַרגעטעס אַ איין קאַמפּאַונד גרופּע. דערצו, רוב שטודיעס האבן גענוצט עקזאגענע אנווענדונג פון ET אדער זיינע פארגייער אדער פארשידענע אינהיביטארן צו שטודירן די רעגולאציע פון ​​ET, צווישן וועלכע די עקזאגענע כעמישע אנווענדונגען וועלן פראדוצירן אסאך נישט-ספעציפישע זייטיגע עפעקטן. לויט אונזער וויסן, רעפרעזענטירט די שטודיע די ערשטע גרויס-מאסשטאב סיסטעמאטישע אויספארשונג פון די ראלע פון ​​ET אין די נוצונג פון ET צו פראדוצירן און באמערקן באגרעניצטע טראנסגענישע פלאנצן צו קאארדינירן פלאנצן מעטאבאלאם דינאמיק. הערביוואר-ספעציפישע ET אינדוקציע קען לעצטendlich מאדולירן די מעטאבאלאם רעאקציע. די מערסט באדייטנדע איז די טראנסגענישע מאניפולאציע פון ​​ET ביאסינטעז (ACO) און באמערקונג (ETR1) גענעס וואס האבן אנטפלעקט די הערביוואר-ספעציפישע דע נאווא אקומולאציע פון ​​פענאלאמידן. עס איז פריער געוויזן געווארן אז ET קען פיין-טונען JA-אינדוצירטע ניקאטין אקומולאציע דורך רעגולירן פוטרעסין N-מעטהילטרענספעראז (49). אבער, פון א מעכאנישן שטאנדפונקט, איז עס נישט קלאר ווי ET פיין-טונט די אינדוקציע פון ​​פענאמיד. אין צוגאב צו דער סיגנאַל טראַנסדוקציע פונקציע פון ​​ET, קען דער מעטאַבאַלישער פלוס אויך ווערן געשניטן צו S-אַדענאָסיל-1-מעטהיאָנין צו רעגולירן די אינוועסטירונג אין פּאָליאַמינאָפענאָל אַמידן. S-אַדענאָסיל-1-מעטהיאָנין איז ET און אַ געוויינטלעכער אינטערמידייט פון פּאָליאַמין ביאָסינטעטישן וועג. דער מעכאַניזם דורך וועלכן ET סיגנאַל רעגולירט דעם לעוועל פון פענאָלאַמיד דאַרף ווייטערדיקע שטודיע.
פאר א לאנגע צייט, צוליב דער גרויסער צאל ספעציעלע מעטאבאליטן פון אומבאקאנטער סטרוקטור, איז די אינטענסיווע אויפמערקזאמקייט צו ספעציפישע מעטאבאלישע קאטעגאריעס נישט געווען ביכולת צו שטרענג אפשאצן די צייטווייליגע ענדערונגען פון מעטאבאלישער דייווערסיטי נאך ביאלאגישע אינטעראקציעס. איצט, באזירט אויף אינפארמאציע טעאריע אנאליז, איז דער הויפט רעזולטאט פון MS/MS ספעקטרום אקווייזישאן באזירט אויף אומפארטייאישע מעטאבאליטן אז הערביווארן וואס עסן אדער סימולירן הערביווארן פארזעצן צו רעדוצירן די אלגעמיינע מעטאבאלישע דייווערסיטי פון דעם בלאט מעטאבאלאם בשעת זיי פארגרעסערן זיין גראד פון ספעציאליזאציע. די צייטווייליגע פארגרעסערונג אין מעטאבאלאם ספעציפיטי געפֿארזאַכט דורך הערביווארן איז פארבונדן מיט א סינערגיסטישע פארגרעסערונג אין טראַנסקריפּטאָם ספעציפיטי. די אייגנשאפט וואס ביישטייערט די מערסטע צו דעם גרעסערן מעטאבאלאם ספעציאאליזאציע (מיט א העכערן Si ווערט) איז דער ספעציעלער מעטאבאלאט מיט דער פריער כאראקטעריזירטער הערביווארישער פונקציע. דאס מאדעל איז קאנסיסטענט מיט דער פאראויסזאגונג פון OD טעאריע, אבער די פאראויסזאגונג פון MT פארבונדן מיט דער ראנדאם פון מעטאבאלאם רעפּראָגראַמירן איז נישט קאנסיסטענט. אבער, די דאטן זענען אויך קאנסיסטענט מיט דער פאראויסזאגונג פון דעם געמישטן מאדעל (בעסטע MT; פיגור 1B), ווייל אנדערע אומכאראקטעריזירטע מעטאבאליטן מיט אומבאקאנטע פארטיידיקונג פונקציעס קענען נאך אלץ נאכפאלגן א ראנדאם Si פארטיילונג.
א באמערקענסווערטער מוסטער ווייטער איינגעכאפט דורך דעם פארשונג איז אז פון דעם מיקרא-עוואלוציע לעוועל (איינציקע פלאנץ און טאבאק באפעלקערונג) ביז א גרעסערן עוואלוציאנערן מאסשטאב (נאענט פארבינדענע טאבאק סארטן), זענען פארשידענע לעוועלס פון עוואלוציאנערער ארגאניזאציע אין דער "בעסטער פארטיידיגונג". עס זענען דא באדייטנדע אונטערשיידן אין די פעאיקייטן פון גראז-עסער. מור עט אל. (20) און קעסלער און קאלסק (1) האבן אומאפהענגיק פארגעשלאגן צו פארוואנדלען די דריי פונקציאנעלע לעוועלס פון ביאדיווערסיטי ארגינעל אונטערשיידן דורך וויטאקער (50) אין די קאנסטיטוטיוו און אינדוצירטע צייטווייליגע ענדערונגען פון כעמישע דייווערסיטי; די מחברים האבן נישט צוזאמענגענומען די פראצעדורן פאר גרויס-מאסשטאב מעטאבאלאם דאטן זאמלונג שילדערן אויך נישט ווי אזוי צו רעכענען מעטאבאלישע דייווערסיטי פון די דאטן. אין דעם שטודיע, וועלן קליינע קארעקציעס צו וויטאקער'ס פונקציאנעלע קלאסיפיקאציע באטראכטן α-מעטאבאלישע דייווערסיטי אלס די דייווערסיטי פון MS/MS ספעקטרא אין א געגעבענער פלאנץ, און β-מעטאבאלישע דייווערסיטי אלס די גרונטלעכע אינטראספעציפישע מעטאבאליזם פון א גרופע באפעלקערונגען אין פלאץ, און γ-מעטאבאלישע דייווערסיטי וועט זיין א פארלענגערונג פון דער אנאליז פון ענליכע סארטן.
דער JA סיגנאַל איז עסענציעל פֿאַר אַ ברייט קייט פון הערביוואָר מעטאַבאַליק ריאַקשאַנז. אָבער, עס איז אַ פעלן פון שטרענג קוואַנטיטאַטיווע טעסטינג פון די בייַשטייַער פון ינטראַספּעציפיש רעגולאַטיאָן פון JA ביאָסינטעז צו מעטאַבאַלאָם דייווערסיטי, און צי JA סיגנאַל איז אַ גענעראַל אָרט פֿאַר דרוק-ינדוסט מעטאַבאַליק דייווערסיפיקאַטיאָן אויף אַ העכער מאַקראָעוואָלוטיאָנאַרי וואָג איז נאָך שווער צו פֿאַרשטיין. מיר האָבן באמערקט אַז די הערביוואָראָוס נאַטור פון Nepenthes הערביוואָראָוס ינדוסיז מעטאַבאַלאָם ספּעשאַלאַזיישאַן און די ווערייישאַן פון מעטאַבאַלאָם ספּעשאַלאַזיישאַן אין די באַפעלקערונג פון Nicotiana מינים און צווישן ענג פֿאַרבונדענע Nicotiana מינים איז סיסטעמאַטיש positive קאָרעלייטאַד מיט JA סיגנאַלינג. אין אַדישאַן, ווען די JA סיגנאַל איז ימפּערד, די מעטאַבאַליק ספּעסיפיסיטי ינדוסט דורך אַ איין גענאָטיפּ הערביוואָר וועט זיין קאַנסאַלד (פיגור 3, C און E). זינט די מעטאַבאַליק ספּעקטרום ענדערונגען פון די נאַטירלעך אַטעניוייטיד Nepenthes פּאַפּיאַליישאַנז זענען מערסטנס קוואַנטיטאַטיווע, די ענדערונגען אין די מעטאַבאַליק β דייווערסיטי און ספּעסיפיסיטי אין דעם אַנאַליסיס קען זיין לאַרגעלי געפֿירט דורך די שטאַרק עקסייטיישאַן פון מעטאַבאַלייט-רייַך קאַמפּאַונד קאַטעגאָריעס. די קאַמפּאַונד קלאַסן דאָמינירן אַ טייל פון די מעטאַבאַלאָם פּראָפיל און פירן צו אַ positive קאָרעליישאַן מיט JA סיגנאַלז.
ווייל די בייאָכעמישע מעכאניזמען פון די טאַבאַק מינים וואָס זענען ענג פֿאַרבונדן מיט אים זענען זייער אַנדערש, ווערן די מעטאַבאָליטן ספּעציפֿיש אידענטיפֿיצירט אין דעם קוואַליטאַטיוון אַספּעקט, אַזוי עס איז מער אַנאַליטיש. אינפֿאָרמאַציע טעאָריע'ס פּראַסעסינג פון דעם קאַפּטשערד מעטאַבאַליק פּראָפיל אַנטפּלעקט אַז הערביוואָראָוס אינדוקציע פֿאַרשטאַרקט דעם האַנדל-אָף צווישן מעטאַבאַליק גאַמאַ דייווערסיטי און ספּעציאַליזאַציע. די JA סיגנאַל שפּילט אַ צענטראַלע ראָלע אין דעם האַנדל-אָף. די פאַרגרעסערונג אין מעטאַבאָלאָם ספּעציאַליזאַציע איז קאָנסיסטענט מיט דער הויפּט OD פאָרויסזאָגן און איז פּאָזיטיוו קאָרעלירט מיט JA סיגנאַל, בשעת JA סיגנאַל איז נעגאַטיוו קאָרעלירט מיט מעטאַבאַליק גאַמאַ דייווערסיטי. די מאָדעלן ווייַזן אַז די OD קאַפּאַציטעט פון געוויקסן איז דער הויפּט באַשטימט דורך די פּלאַסטיסיטי פון JA, צי אויף אַ מיקראָעוואָלוציאָנער וואָג אָדער אויף אַ גרעסער עוואָלוציאָנער וואָג. עקסאָגענע JA אַפּלאַקיישאַן עקספּערימענטן וואָס אַרומגיין JA ביאָסינטעז חסרונות ווייטער אַנטפּלעקן אַז ענג פֿאַרבונדענע טאַבאַק מינים קענען זיין אונטערשיידן אין סיגנאַל-רעספּאָנסיוו און סיגנאַל-נישט-רעספּאָנסיוו מינים, פּונקט ווי זייער מאָדע פון ​​JA און מעטאַבאָלאָם פּלאַסטיסיטי ינדוסט דורך הערביוואָרעס. סיגנאַל נישט-רעספּאָנסיוו מינים קענען נישט רעאַגירן רעכט צו זייער אוממעגלעכקייט צו פּראָדוצירן ענדאָגענאָוס JA און זענען דעריבער אונטערטעניק צו פֿיזיאָלאָגישע לימיטיישאַנז. דאָס קען זיין געפֿירט דורך מוטאַציעס אין עטלעכע שליסל גענעס אין די JA סיגנאַלינג וועג (AOS און JAR4 אין N. crescens) פון. דאָס רעזולטאַט אונטערשטרייכט אַז די אינטערספּעסיעס מאַקראָעוואָלוציאָנערע פּאַטערנז קען זיין דער הויפּט געטריבן דורך ענדערונגען אין אינערלעכער האָרמאָן וואָרנעמונג און רעספּאָנסיוונאַס.
אין צוגאב צו דער אינטעראקציע צווישן פלאנצן און גראָז-עסער, איז די אויספאָרשונג פון מעטאַבאַלישער דייווערסיטי פארבונדן מיט אלע וויכטיגע טעאָרעטישע פארשריטן אין דער פאָרשונג פון ביאָלאָגישער אַדאַפּטאַציע צו דער סביבה און דער עוואָלוציע פון ​​קאָמפּלעקסע פענאָטיפּישע אייגנשאַפטן. מיטן פארגרעסערן אין דער סומע פון ​​דאַטן וואָס ווערן באַקומען דורך מאָדערנע MS אינסטרומענטן, קען היפּאָטעזע טעסטינג אויף מעטאַבאַלישער דייווערסיטי איצט טראַנסצענדירן יחיד/קאַטעגאָריע מעטאַבאָליט אונטערשיידן און דורכפירן גלאָבאַלע אַנאַליז צו אַנטפּלעקן אומגעריכטע מוסטערן. אין דעם פּראָצעס פון גרויס-וואָג אַנאַליז, איז אַ וויכטיגע מעטאַפאָר די געדאַנק פון קאַנסיפּירן באַדייַטפולע מאַפּעס וואָס קענען ווערן גענוצט צו אויספאָרשן דאַטן. דעריבער, אַ וויכטיגע רעזולטאַט פון דער איצטיקער קאָמבינאַציע פון ​​אומפּאַרטיייש MS/MS מעטאַבאַלאָמיקס און אינפֿאָרמאַציע טעאָריע איז אַז עס גיט אַ פּשוטע מעטריק וואָס קען ווערן גענוצט צו קאַנסטרויִרן מאַפּעס צו דורכקוקן די מעטאַבאַלישע דייווערסיטי אויף פאַרשידענע טאַקסאָנאָמישע סקאַלעס. דאָס איז די גרונט פאָדערונג פון דעם מעטאָד. די שטודיע פון ​​מיקראָ/מאַקראָ עוואָלוציע און קהילה עקאָלאָגיע.
אויף דער מאַקראָ-עוואָלוציאָנערער מדרגה, איז דער קערן פון דער פלאַנצן-אינסעקט קאָ-עוואָלוציע טעאָריע פון ​​ערליך און ראַווען (51) צו פאָרויסזאָגן אַז די וואַריאַציע פון ​​אינטערספּעסיעס מעטאַבאַלישער דייווערסיטי איז די סיבה פון דער דיווערסיפיקאַציע פון ​​פלאַנצן ליניעס. אָבער, אין די פופציק יאָר זינט דער פּובליקאַציע פון ​​דעם וויכטיקן ווערק, איז די היפּאָטעזע זעלטן געטעסט געוואָרן (52). דאָס איז לאַרגעלי רעכט צו די פילאָגענעטישע קעראַקטעריסטיקס פון פאַרגלייַכבאַרע מעטאַבאַלישע קעראַקטעריסטיקס אַריבער לאַנג-דיסטאַנס פלאַנצן ליניעס. די זעלטנקייט קען ווערן גענוצט צו אַנקערן ציל אַנאַליז מעטאָדן. דער איצטיקער MS/MS וואָרקפלאָו פּראַסעסט דורך אינפֿאָרמאַציע טעאָריע קוואַנטיפיצירט די MS/MS סטרוקטורעלע ענלעכקייט פון אומבאַקאַנטע מעטאַבאָליטן (אָן פריערדיקע מעטאַבאָליט סעלעקציע) און קאָנווערטירט די MS/MSs אין אַ סכום פון MS/MS, אַזוי אין פּראָפעסיאָנעלן מעטאַבאָליזם ווערן די מאַקראָ-עוואָלוציאָנערע מאָדעלן פאַרגליכן אין קלאַסיפיקאַציע וואָג. פּשוט סטאַטיסטישע ינדיקאַטאָרן. דער פּראָצעס איז ענלעך צו פילאָגענעטישע אַנאַליז, וואָס קען נוצן סיקוואַנס אַליינמאַנט צו קוואַנטיפיצירן די קורס פון דיווערסיפיקאַציע אָדער כאַראַקטער עוואָלוציע אָן פריערדיקע פאָרויסזאָגן.
אויף דעם ביאָכעמישן לעוועל, ווייזט די סקרינינג היפּאָטעזע פון ​​פירן און דזשאָנעס (53) אַז מעטאַבאַלישע דייווערסיטי ווערט אויפגעהאלטן אויף פאַרשידענע לעוועלס צו צושטעלן רוי מאַטעריאַלן צו אויסאיבן די ביאָלאָגישע אַקטיוויטעטן פון פריער נישט-פאַרבונדענע אָדער סאַבסטיטוטאַד מעטאַבאָליטן. אינפֿאָרמאַציע טעאָריע מעטאָדן צושטעלן אַ ראַם אין וועלכן די מעטאַבאָליט-ספּעציפֿישע עוואָלוציאָנערע טראַנזישאַנז וואָס פּאַסירן בעת ​​מעטאַבאָליט ספּעציאַליזאַציע קענען זיין קוואַנטיפיצירט ווי אַ טייל פון דעם פארגעלייגטן עוואָלוציאָנערן סקרינינג פּראָצעס: ביאָלאָגיש אַקטיוו אַדאַפּטאַציע פון ​​נידעריק ספּעציפֿישקייט צו הויך ספּעציפֿישקייט ינכיבאַטעד מעטאַבאָליטן פון אַ געגעבענער סביבה.
אין גאַנצן, אין די פריע טעג פון מאָלעקולאַרער ביאָלאָגיע, זענען וויכטיקע פלאַנצן-פאַרטיידיקונג טעאָריעס דעוועלאָפּעד געוואָרן, און דעדוקטיווע היפּאָטעזע-געטריבענע מעטאָדן ווערן ברייט באַטראַכט ווי די איינציקע מיטל פון וויסנשאַפטלעכן פּראָגרעס. דאָס איז לאַרגעלי רעכט צו די טעכנישע לימיטאַציעס פון מעסטן דעם גאַנצן מעטאַבאָלאָם. כאָטש היפּאָטעזע-געטריבענע מעטאָדן זענען באַזונדערס נוצלעך אין טשוזינג אַנדערע קאַוסאַל מעכאַניזמען, איז זייער פיייקייט צו פֿאַרבעסערן אונדזער פארשטאנד פון ביאָכעמישע נעטוואָרקס מער לימיטירט ווי די קאַמפּיוטיישאַנאַל מעטאָדן וואָס זענען איצט בנימצא אין היינטיקער דאַטן-אינטענסיווער וויסנשאַפֿט. דעריבער, טעאָריעס וואָס קענען נישט פאָרויסגעזאָגט ווערן זענען ווייט ווייטער פון די פאַרנעם פון בנימצא דאַטן, אַזוי דער היפּאָטעטישער פאָרמולע/טעסט ציקל פון פּראָגרעס אין דעם פאָרשונג פעלד קען נישט אָפּגעשאַפן ווערן (4). מיר פֿאָרויסזען אַז דער קאַמפּיוטיישאַנאַל וואָרקפלאָו פון מעטאַבאָלאָמיקס וואָס ווערט דאָ איינגעפירט קען ווידער אויפוועקן אינטערעס אין די לעצטע (ווי) און לעצטע (פארוואס) פּראָבלעמען פון מעטאַבאָלישער דייווערסיטי, און ביישטייערן צו אַ נייער תקופה פון טעאָרעטיש געפֿירטער דאַטן וויסנשאַפֿט. די תקופה האָט ווידער אויסגעפאָרשט די וויכטיקע טעאָריעס וואָס האָבן ינספּירירט פריערדיקע דורות.
דירעקטע הערביוואָר פידינג ווערט דורכגעפירט דורך אויפציען א צווייטע אינסטאַר לאַרוואַ אדער Sl לאַרוואַ אויף אן איינציקן בלאַס-קאָלירטן קרוג-פּלאַנץ בלאַט פון אן איינציקן רויז-בליִענדיקן פלאַנץ, מיט 10 פלאַנצן רעפּליקאַטן פּער פלאַנץ. די ינסעקט לאַרוואַ זענען געווען צוגעקלעמט מיט קלאַמערן, און די איבעריקע בלאַט געוועב איז געזאַמלט געוואָרן 24 און 72 שעה נאָך דער אינפעקציע און שנעל-געפֿרוירן, און די מעטאַבאָליטן זענען עקסטראַקטירט געוואָרן.
סימולירן הערביוואָראָוס באַהאַנדלונג אין אַ העכסט סינקראָניזירט שטייגער. די מעטאָדע איז צו נוצן שטאָף מוסטער רעדער צו דורכשטעכן דריי רייען פון דאָרנעס אויף יעדער זייַט פון די מיטלריפ פון די דריי גאָר יקספּאַנדיד בלעטער פון די פּלאַנט בעשאַס די וווּקס בינע פון ​​די שטאָף גירלאַנד, און גלייך צולייגן 1:5 דילוטעד Ms. אָדער נוצן הענטשקעד פינגער צו אַרייַנשטעלן S1 OS אין די דורכשטעכן וואונד. שניידן און פּראָצעס אַ בלאַט ווי באַשריבן אויבן. נוצן די פריער באַשריבענע מעטאָדע צו עקסטראַקט ערשטיק מעטאַבאָלייץ און פּלאַנט האָרמאָנעס (54).
פֿאַר עקסאָגענע JA אַפּליקאַציעס, ווערן די דריי פּעטיאָלע בלעטער פֿון יעדן פֿון די זעקס רויזן-בליִענדיקע פלאַנצן פֿון יעדן מינים באַהאַנדלט מיט 20μl לאַנאָלין פּאַסטע וואָס ענטהאַלט 150μg MeJA (Lan + MeJA), און 20μl לאַנאָלין פּלוס וואונד באַהאַנדלונג (Lan + W), אָדער מען ניצט 20μl ריין לאַנאָלין ווי אַ קאָנטראָל. די בלעטער זענען געזאַמלט געוואָרן 72 שעה נאָך דער באַהאַנדלונג, שנעל-געפֿרוירן אין פֿליסיקן שטיקשטאָף, און געהאַלטן ביי -80°C ביזן באַנוץ.
פיר JA און ET טראַנסגעניק ליניעס, נעמליך irAOC (36), irCOI1 (55), irACO און sETR1 (48), זענען אידענטיפיצירט געוואָרן אין אונדזער פאָרשונג גרופּע. irAOC האט שטארק געוויזן אַ פאַרקלענערונג אין JA און JA-Ile לעוועלס, בשעת irCOI1 איז נישט געווען סענסיטיוו צו JAs. קאַמפּערד מיט EV, JA-Ile אַקיומיאַליישאַן איז געוואקסן. סימילאַרלי, irACO וועט רעדוצירן די פּראָדוקציע פון ​​ET, און קאַמפּערד מיט EV, sETR1, וואָס איז נישט סענסיטיוו צו ET, וועט פאַרגרעסערן די פּראָדוקציע פון ​​ET.
א פאָטאָאַקוסטישער לאַזער ספּעקטראָמעטער (סענסאָר סענס ETD-300 רעאַל-צייט ET סענסאָר) ווערט גענוצט צו דורכפירן ET מעסטונגען נישט-אינוואַזיוו. גלייך נאָך דער באַהאַנדלונג, איז העלפט פון די בלעטער געשניטן געוואָרן און איבערגעפירט צו אַ 4-מל פארזיגלטע גלאז פלעשל, און דער קאָפּ-פּלאַץ איז געלאָזט געוואָרן זיך אָנצאַמלען אין 5 שעה. בעת דער מעסטונג, איז יעדע פלעשל אויסגעשווענקט געוואָרן מיט אַ שטראָם פון 2 ליטער/שעה ריינע לופט פֿאַר 8 מינוט, וואָס איז פריער דורכגעגאַנגען אַ קאַטאַליסט צוגעשטעלט דורך סענסאָר סענס צו באַזייַטיקן CO2 און וואַסער.
די מיקראָאַרעי דאַטן זענען אָריגינעל פאַרעפֿנטלעכט געוואָרן אין (35) און געראַטעוועט געוואָרן אין דער נאַציאָנאַלער צענטער פֿאַר ביאָטעכנאָלאָגיע אינפֿאָרמאַציע (NCBI) דזשין עקספּרעסיע קאָמפּרעהענסיוו דאַטאַבייס (אַקסעסיע נומער GSE30287). די דאַטן וואָס קאָרעספּאָנדירן צו די בלעטער וואָס זענען געפֿאָרזאַכט געוואָרן דורך דער W + OSMs באַהאַנדלונג און די נישט-געשעדיגטע קאָנטראָל זענען עקסטראַקטירט געוואָרן פֿאַר דעם לערנען. די רויע אינטענסיטעט איז לאָג2. פֿאַר סטאַטיסטישער אַנאַליז, איז די באַזעלינע קאָנווערטירט און נאָרמאַליזירט געוואָרן צו איר 75סטן פּראָצענטיל ניצנדיק דעם R ווייכווארג פּעקל.
די ארגינעלע RNA סיקווענסינג (RNA-seq) דאטן פון Nicotiana מינים איז גענומען געווארן פון די NCBI קורץ לייענען ארכיוון (SRA), פראיעקט נומער איז PRJNA301787, וואס איז געמאלדן געווארן דורך Zhou et al. (39) און גייען ווייטער ווי באשריבן אין (56). די רויע דאטן פראסעסט דורך W + W, W + OSM און W + OSS1 קארעספאנדירנדיק צו Nicotiana מינים זענען אויסגעקליבן געווארן פאר אנאליז אין דעם שטודיע, און פראסעסט אין די פאלגנדע וועג: ערשטנס, די רויע RNA-seq לייענונגען זענען קאנווערטירט געווארן אין FASTQ פארמאט. HISAT2 קאנווערטירט FASTQ צו SAM, און SAMtools קאנווערטירט SAM טעקעס אין סארטירטע BAM טעקעס. StringTie ווערט גענוצט צו רעכענען גען אויסדרוק, און זיין אויסדרוק מעטאד איז אז עס זענען פראגמענטן פער טויזנט באזע פראגמענטן פער מיליאן סיקווענסט טראַנסקריפּציע פראגמענטן.
די Acclaim כראָמאַטאָגראַפֿישע קאָלום (150 מ״מ x 2.1 מ״מ; פּאַרטיקל גרייס 2.2μm) געניצט אין דער אַנאַליז און די 4 מ״מ x 4 מ״מ גאַרד קאָלום באַשטייען פֿון דעם זעלבן מאַטעריאַל. דער פֿאָלגנדיקער בינאַרישער גראַדיענט ווערט געניצט אין דער Dionex UltiMate 3000 Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) סיסטעם: 0 ביז 0.5 מינוט, איזאָקראַטיש 90% A [דעיאָניזירט וואַסער, 0.1% (v/v) אַצעטאָניטריל און 0.05% פֿאָרמיק זויער], 10% B (אַצעטאָניטריל און 0.05% פֿאָרמיק זויער); 0.5 ביז 23.5 מינוט, די גראַדיענט פֿאַזע איז 10% A און 90% B, ריספּעקטיוולי; 23.5 ביז 25 מינוט, איזאָקראַטיש 10% A און 90% B. די פֿלוס ראַטע איז 400μl/min. פֿאַר אַלע MS אַנאַליזן, ינדזשעקט די קאָלום עלוענט אין אַ קוואַדרופּאָל און טיים-אָוו-פלייט (qTOF) אַנאַליזאַטאָר אויסגעשטאַט מיט אַן עלעקטראָספּריי מקור וואָס אַרבעט אין פּאָזיטיוו ייאַניזיישאַן מאָדע (קאַפּילערי וואָולטידזש, 4500 V; קאַפּילאַרי אַרויסגאַנג 130 V; טריקעניש טעמפּעראַטור 200°C; טריקעניש לופט שטראָם 10 ליטער/מינוט).
דורכפירן MS / MS פראַגמענט אַנאַליז (ווייטער באַצייכנט ווי MS / MS) וואָס איז נישט באַטייַטיק אָדער נישט אונטערשיידלעך פון די דאַטן צו באַקומען סטרוקטורעלע אינפֿאָרמאַציע וועגן דעם אַלגעמיינעם דעטעקטאַבאַלן מעטאַבאַלישן פּראָפיל. דער קאָנצעפּט פון דער נישט-דערקענט MS/MS מעטאָדע באַשטייט אויף דעם פאַקט אַז די קוואַדרופּאָל האט אַ זייער גרויס מאַסע איזאָלאַציע פֿענצטער [דעריבער, באַטראַכטן אַלע מאַסע-צו-לאָדונג פאַרהעלטעניש (m/z) סיגנאַלן ווי פראַגמענטן]. פֿאַר דעם סיבה, ווייַל דער Impact II אינסטרומענט איז נישט געווען ביכולת צו שאַפֿן אַ CE טילט, עטלעכע אומאָפּהענגיקע אַנאַליזעס זענען דורכגעפירט געוואָרן מיט געוואקסענע קאָליזיע-ינדוסט דיסאָסיאַציע קאָליזיע ענערגיע (CE) ווערטן. אין קורץ, ערשט אַנאַליזירן דעם מוסטער דורך UHPLC-עלעקטראָספּריי ייאַניזאַציע/qTOF-MS ניצן איין מאַסע ספּעקטראָמעטרי מאָדע (נידעריק פראַגמענטאַציע באדינגונגען דזשענערייטאַד דורך אין-מקור פראַגמענטאַציע), סקאַנינג פון m/z 50 צו 1500 ביי אַ ריפּעטישאַן אָפטקייַט פון 5 Hz. ניצן ניטראָגען ווי דער קאָליזיע גאַז פֿאַר MS/MS אַנאַליז, און דורכפירן אומאָפּהענגיקע מעסטונגען ביי די פאלגענדע פיר פאַרשידענע קאָליזיע-ינדוסט דיסאָסיאַציע וואָולטידזשעס: 20, 30, 40, און 50 eV. דורכאויס דעם מעסטונג פראצעס, האט די קוואַדרופּאָל די גרעסטע מאַסע איזאָלאַציע פֿענצטער, פֿון m/z 50 ביז 1500. ווען דער פֿראָנט קערפּער m/z און איזאָלאַציע ברייט עקספּערימענט איז געשטעלט צו 200, ווערט די מאַסע קייט אויטאָמאַטיש אַקטיוויזירט דורך די ינסטרומענט'ס אָפּערייטינג ווייכווארג און 0 Da. סקענען פֿאַר מאַסע פֿראַגמענטן ווי אין איין מאַסע מאָדע. ניצן סאָדיום פֿאָרמאַט (50 מל יסאָפּראָפּאַנאָל, 200 μl פֿאָרמיק זויער און 1 מל 1M NaOH וואַסעריק לייזונג) פֿאַר מאַסע קאַליבראַציע. ניצן Bruker'ס הויך-פּרעציציע קאַליבראַציע אַלגערידאַם, ווערט די דאַטן טעקע קאַליברירט נאָך לויפן די דורכשניטלעך ספּעקטרום אין אַ געגעבענער צייט פּעריאָד. ניצן די עקספּאָרט פֿונקציע פון ​​Data Analysis v4.0 ווייכווארג (Brook Dalton, Bremen, דייַטשלאַנד) צו קאָנווערטירן די רויע דאַטן טעקעס אין NetCDF פֿאָרמאַט. די MS/MS דאַטן סעט איז געהיט געוואָרן אין דער אָפֿענער מעטאַבאַלאָמיקס דאַטאַבייס MetaboLights (www.ebi.ac.uk) מיטן אַקסעסיאָן נומער. MTBLS1471.
MS/MS אַסעמבלי קען רעאַליזירט ווערן דורך קאָרעלאַציע אַנאַליז צווישן MS1 און MS/MS קוואַליטעט סיגנאַלן פֿאַר נידעריק און הויך קאָליזיע ענערגיע און נייַ ימפּלאַמענטאַד כּללים. דער R סקריפּט ווערט גענוצט צו רעאַליזירן די קאָרעלאַציע אַנאַליז פון די פאַרשפּרייטונג פון די פּריקערסער צו דעם פּראָדוקט, און דער C# סקריפּט (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) ווערט גענוצט צו ימפּלאַמענטירן די כּללים.
כדי צו רעדוצירן פאַלשע פּאָזיטיווע ערראָרס געפֿירט דורך הינטערגרונט ראַש און פאַלשע קאָרעלאַציע געפֿירט דורך דעטעקטירן זיכער m/z פֿעיִקייטן אין בלויז אַ ביסל סאַמפּאַלז, מיר נוצן די "filled peak" פונקציע פון ​​די R פּעקל XCMS (פֿאַר הינטערגרונט ראַש קערעקשאַן) זאָל זיין געניצט צו פאַרבייַטן די "NA" (אַנדעטעקטעד שפּיץ) אינטענסיטי. ווען די פיל שפּיץ פונקציע איז געניצט, עס זענען נאָך פילע "0" אינטענסיטי ווערטן אין די דאַטן סעט וואָס וועט ווירקן די קאָרעלאַציע קאַלקולאַציע. דערנאָך, מיר פאַרגלייַכן די דאַטן פּראַסעסינג רעזולטאַטן באקומען ווען די פילד שפּיץ פונקציע איז געניצט און ווען די פילד שפּיץ פונקציע איז נישט געניצט, און רעכענען די הינטערגרונט ראַש ווערט באזירט אויף די דורכשניטלעך קאָרעקטעד עסטימאַטעד ווערט, און דערנאָך פאַרבייַטן די 0 אינטענסיטי ווערטן מיט די קאַלקיאַלייטיד הינטערגרונט ווערט. מיר אויך באַטראַכטן בלויז פֿעיִקייטן וועמענס אינטענסיטי יקסידיד דרייַ מאָל די הינטערגרונט ווערט און באַטראַכט זיי ווי "אמת פּיקס." פֿאַר PCC קאַלקולאַטיאָנס, בלויז די m/z סיגנאַלז פון די סאַמפּאַל פּריקערסער (MS1) און פראַגמענט דאַטן סעץ מיט לפּחות אַכט אמת פּיקס זענען באַטראַכט.
אויב די אינטענסיטעט פון דער פּרעקורסאָר קוואַליטעט שטריך אין דעם גאַנצן מוסטער איז באַדייטנד קאָרעלירט מיט דער רעדוצירטער אינטענסיטעט פון דער זעלבער קוואַליטעט שטריך וואָס איז אונטערטעניק צו נידעריק אָדער הויך קאָליזיע ענערגיע, און דער שטריך איז נישט באַצייכנט ווי אַן איזאָטאָפּ שפּיץ דורך CAMERA, קען עס ווייטער דעפינירט ווערן. דערנאָך, דורך קאַלקולירן אַלע מעגלעכע פּרעקורסאָר-פּראָדוקט פּאָרן אין 3 סעקונדעס (די געשאַצטע ריטענשאַן צייט פֿענצטער פֿאַר שפּיץ ריטענשאַן), ווערט די קאָרעלאַציע אַנאַליז דורכגעפירט. נאָר ווען דער m/z ווערט איז נידעריקער ווי דער פּרעקורסאָר ווערט און MS/MS פראַגמענטאַציע פּאַסירט אין דער זעלביקער מוסטער אָרט אין דעם דאַטן סעט ווי דער פּרעקורסאָר פון וועלכן עס איז דערייווד, ווערט עס באַטראַכט ווי אַ פראַגמענט.
באַזירט אויף די צוויי פּשוטע כּללים, שליסן מיר אויס די ספּעציפֿישע פֿראַגמענטן מיט m/z ווערטן גרעסער ווי די m/z פֿון דעם אידענטיפֿיצירטן פֿאָרגייער, און באַזירט אויף דער מוסטער פּאָזיציע וואו דער פֿאָרגייער דערשיינט און דעם ספּעציפֿישן פֿראַגמענט. עס איז אויך מעגלעך צו אויסוועלן די קוואַליטעט פֿעיִטשערז גענערירט דורך פֿילע אין-קוואַל פֿראַגמענטן גענערירט אין MS1 מאָדע ווי קאַנדידאַט פֿאָרגייער, דערמיט גענערירנדיק איבעריקע MS/MS פֿאַרבינדונגען. כּדי צו רעדוצירן די דאַטן איבעריקע, אויב די NDP ענלעכקייט פֿון די ספּעקטראַ יקסידז 0.6, און זיי געהערן צו דער כראָמאַטאָגראַם "pcgroup" אַנאָטירט דורך CAMERA, וועלן מיר זיי פֿאַראייניקן. צום סוף, פֿאַראייניקן מיר אַלע פֿיר CE רעזולטאַטן פֿאַרבונדן מיטן פֿאָרגייער און פֿראַגמענטן אין דעם לעצטן דעקאָנוואַלוטירטן קאָמפּאָזיט ספּעקטרום דורך אויסוועלן דעם העכסטן אינטענסיטעט שפּיץ צווישן אַלע קאַנדידאַט שפּיצן מיט דעם זעלבן m/z ווערט ביי פֿאַרשידענע קאָליזיע ענערגיעס. די פֿאָלגנדיקע פּראַסעסינג טריט זענען באַזירט אויף דעם באַגריף פֿון קאָמפּאָזיט ספּעקטרום און נעמען אין באַטראַכט די פֿאַרשידענע CE באַדינגונגען וואָס זענען נויטיק צו מאַקסאַמיזירן די וואַרשיינלעכקייט פֿון פֿראַגמענטאַציע, ווייל עטלעכע פֿראַגמענטן קענען נאָר דעטעקטירט ווערן אונטער אַ ספּעציפֿישער קאָליזיע ענערגיע.
RDPI (30) איז גענוצט געוואָרן צו רעכענען די אינדוצירבאַרקייט פון דעם מעטאַבאַלישן פּראָפיל. די מעטאַבאַלישע ספּעקטרום דייווערסיטי (Hj אינדעקס) איז דערייווד פון דער שעפע פון ​​MS/MS פּריקורסאָרן ניצנדיק די שאַנאָן ענטראָפּיע פון ​​דער MS/MS אָפטקייט פאַרשפּרייטונג ניצנדיק די פאלגענדע גלייכונג באַשריבן דורך מאַרטינעז עט על. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) וואו Pij קאָרעספּאָנדירט צו דער רעלאַטיווער אָפטקייט פון דעם i-טן MS/MS אין דעם j-טן מוסטער (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2, …, m) t).
מעטאַבאַלישע ספּעציפֿישקייט (Si אינדעקס) ווערט דעפֿינירט ווי די אויסדרוק אידענטיטעט פֿון אַ געגעבענער MS/MS אין באַצוג צו דער אָפֿטקייט צווישן די מוסטערן וואָס ווערן באַטראַכט. MS/MS ספּעציפֿישקייט ווערט קאַלקולירט ווי Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi)
ניצט די פאלגענדע פאָרמולע צו מעסטן דעם מעטאַבאָלאָם-ספּעציפֿישן δj אינדעקס פֿון יעדן j מוסטער, און דעם דורכשניט פֿון MS/MS ספּעציפֿישקייט δj = ∑i = 1mPijSi
MS/MS ספּעקטראַ ווערן אויסגעשטעלט אין פּאָרן, און די ענלעכקייט ווערט קאַלקולירט באַזירט אויף די צוויי סקאָרס. ערשטנס, ניצנדיק סטאַנדאַרט NDP (אויך באַקאַנט ווי קאָסינוס קאָרעלאַציע מעטאָד), ניצט די פאלגענדע גלייכונג צו סקאָרן די סעגמענט ענלעכקייט צווישן ספּעקטראַ NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 וואו S1 און S2 אַנטשפּרעכנדיק, פֿאַר ספּעקטרום 1 און ספּעקטרום 2, ווי אויך WS1, i און WS2, רעפּרעזענטירט i די וואָג באַזירט אויף דער שפּיץ אינטענסיטעט אַז דער חילוק פון דער i-טער געמיינזאַמער שפּיץ צווישן די צוויי ספּעקטראַ איז ווייניקער ווי 0.01 Da. די וואָג ווערט קאַלקולירט ווי פאלגנדיק: W = [שפּיץ אינטענסיטעט] m [קוואַליטעט] n, m = 0.5, n = 2, ווי סאַגדזשעסטיד דורך MassBank.
א צווייטע סקאָרינג מעטאָדע איז געוואָרן איינגעפירט, וואָס האָט אַרייַנגענומען אַנאַליזירן די געטיילטע NL צווישן MS/MS. צו דעם צוועק, האָבן מיר גענוצט די 52 NL ליסטעס וואָס מען טרעפט אָפט בעת דעם MS פראַגמענטאַציע פּראָצעס צוזאַמען, און די מער ספּעציפֿישע NL (דאַטן טעקע S1) וואָס איז פריער אַנאָטירט געוואָרן פֿאַר דעם MS/MS ספּעקטרום פון די צווייטיקע מעטאַבאָליטן פון די שוואַכע Nepenthes מינים (9, 26). שאַפֿן אַ בינאַרע וועקטאָר פון 1 און 0 פֿאַר יעדן MS/MS, וואָס קאָרעספּאָנדירט צו די איצטיקע און נישט-עקזיסטירנדיקע פון ​​עטלעכע NL ריספּעקטיוולי. באַזירט אויף דער עוקלידישער דיסטאַנץ ענלעכקייט, ווערט דער NL ענלעכקייט סקאָר קאַלקולירט פֿאַר יעדן פּאָר פון בינאַרע NL וועקטאָרן.
כדי דורכצופירן צווייפאַכיקע קלאַסטערינג, האָבן מיר גענוצט דעם R פּעקל DiffCoEx, וואָס איז באַזירט אויף אַן אויסברייטערונג פון Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA). ניצנדיק די NDP און NL סקאָרינג מאַטריצעס פון MS/MS ספּעקטראַ, האָבן מיר גענוצט DiffCoEx צו רעכענען די קאָמפּאַראַטיווע קאָרעלאַציע מאַטריץ. בינאַרע קלאַסטערינג ווערט דורכגעפירט דורך שטעלן דעם "cutreeDynamic" פּאַראַמעטער צו מעטאָד = "hybrid", cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, און minClusterSize = 10. דער R מקור קאָד פון DiffCoEx איז דאַונלאָודיד געוואָרן פון נאָך טעקע 1 דורך טעסאָן און אַנדערע (57); דער פארלאנגטער R WGCNA ווייכווארג פּעקל קען מען געפֿינען אין https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA.
כּדי צו דורכפירן MS/MS מאָלעקולאַרע נעץ אַנאַליז, האָבן מיר אויסגערעכנט געפּאָרטע ספּעקטראַלע קאָנעקטיוויטי באַזירט אויף NDP און NL ענלעכקייט טיפּן, און גענוצט Cytoscape ווייכווארג צו וויזואַליזירן נעץ טאָפּאָלאָגיע ניצנדיק אָרגאַנישע אויסלייג אין דער CyFilescape yFiles אויסלייג אַלגעריטם פאַרלענגערונג אַפּליקאַציע.
ניצט R ווערסיע 3.0.1 צו דורכפירן סטאַטיסטישע אַנאַליז אויף די דאַטן. סטאַטיסטישע באַדייַטיקייט איז געווען אַססעססעד ניצן צוויי-וועג אַנאַליז פון וואַריאַנס (ANOVA), נאכגעגאנגען דורך טוקי ס האָנעסטלי באַדייַטיקייט חילוק (HSD) פּאָסט-האָק טעסט. כּדי צו אַנאַליזירן דעם חילוק צווישן די הערביוואָראָוס באַהאַנדלונג און די קאָנטראָל, די צוויי-זייַטיק פאַרשפּרייטונג פון די צוויי גרופּעס פון סאַמפּאַלז מיט די זעלבע וואַריאַנס איז אַנאַליזירט ניצן סטודענט ס ט טעסט.
פֿאַר נאָך מאַטעריאַלן פֿאַר דעם אַרטיקל, ביטע זען http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
דאָס איז אַן אָפֿן אַקסעס אַרטיקל פֿאַרשפּרייט אונטער די באַדינגונגען פֿון דער Creative Commons Attribution-Non-Commercial License, וואָס ערלויבט די נוצן, פֿאַרשפּרייטונג און רעפּראָדוקציע אין יעדן מעדיום, ווי לאַנג ווי די לעצטע נוצן איז נישט פֿאַר קאמערציעלע געווינס און די פּרעמיס איז אַז די אָריגינעלע אַרבעט איז ריכטיק. רעפֿערענץ.
נאטיץ: מיר בעטן אייך נאר צו געבן אייער בליצפּאָסט אַדרעס, אַזוי אַז דער מענטש וואָס איר רעקאָמענדירט צו דער בלאַט זאָל וויסן אַז איר ווילט אַז זיי זאָלן זען דעם בליצפּאָסט און אַז עס איז נישט ספּאַם. מיר וועלן נישט כאַפּן קיין בליצפּאָסט אַדרעסן.
די פראגע ווערט גענוצט צו טעסטן צי איר זענט א באזוכער און צו פארמיידן אויטאמאטישע ספאם אריינשיקונג.
אינפֿאָרמאַציע טעאָריע צושטעלט אַן אוניווערסאַלע קראַנטקייַט פֿאַר דעם פֿאַרגלייַך פון ספּעציעלע מעטאַבאַלאָמען און די פאָרויסזאָגן פון טעסט פֿאַרטיידיקונג טעאָריעס.
אינפֿאָרמאַציע טעאָריע צושטעלט אַן אוניווערסאַלע קראַנטקייַט פֿאַר דעם פֿאַרגלייַך פון ספּעציעלע מעטאַבאַלאָמען און די פאָרויסזאָגן פון טעסט פֿאַרטיידיקונג טעאָריעס.
©2021 אמעריקאנער אַססאָסיאַטיאָן פֿאַר די אַדוואַנסמאַנט פון וויסנשאַפֿט. אַלע רעכט רעזערווירט. AAAS איז אַ שוטעף פון HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef און COUNTER. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.