Ösümlikleriň dürli gorag teoriýalary ösümlikleriň ýöriteleşdirilen metabolizminiň nusgalaryny düşündirmek üçin möhüm nazaryýet görkezmelerini berýär, ýöne olaryň esasy çaklamalary henizem barlanmaly. Bu ýerde biz temmäkiniň gowşadylan görnüşleriniň aýry-aýry ösümliklerden populýasiýalara we ýakyn baglanyşykly görnüşlere metabolomyny ulgamlaýyn öwrenmek üçin tarapsyz tandem massa spektrometriýasy (MS/MS) analizini ulandyk we maglumatdaky birleşme spektrlerine esaslanýan köp sanly massa spektrometriýasy aýratynlyklary teoriýalaryny işläp düzdik. Optimal gorag (OD) we hereket edýän nyşana (MT) teoriýalarynyň esasy çaklamalaryny barlamak üçin çarçuwa. Ösümlik metabolomikasynyň maglumat bölegi OD teoriýasyna laýyk gelýär, ýöne ot iýýän haýwanlaryň döredýän metabolomika dinamikasy baradaky MT teoriýasynyň esasy çaklamasyna ters gelýär. Mikrodan makro ewolýusiýa ölçegine çenli jasmonat signaly OD-niň esasy kesgitleýjisi hökmünde kesgitlenildi, etilen signaly bolsa MS/MS molekulýar ulgamy tarapyndan düşündirilen ot iýýän haýwanlara mahsus jogabyň inçe sazlanmagyny üpjün etdi.
Dürli gurluşly ýörite metabolitler ösümlikleriň daşky gurşawa uýgunlaşmagynyň, esasanam duşmanlardan goranmakda esasy gatnaşyjylardyr (1). Ösümliklerde duş gelýän ýörite metabolizmiň ajaýyp diwersifikasiýasy onuň ekologik funksiýalarynyň köp taraplary boýunça onlarça ýyllap dowam eden çuňňur gözlegleri höweslendirdi we ösümlik-möjek özara täsirleriniň ewolýusiýa we ekologik ösüşi bolan ösümlik goranyş teoriýalarynyň uzyn sanawyny emele getirdi. Empirik gözlegler möhüm görkezmeleri berýär (2). Şeýle-de bolsa, bu ösümlik goranyş teoriýalary esasy çaklamalar birmeňzeş seljerme derejesinde bolan (3) we nazary ösüşiň indiki siklini öňe ilerletmek üçin tejribe arkaly synagdan geçirilen gipotetiki deduktiw pikirlenmegiň normatiw ýoluny yzarlamady (4). Tehniki çäklendirmeler maglumat ýygnamagy belli bir metabolik kategoriýalar bilen çäklendirýär we ýöriteleşdirilen metabolitleriň toplumlaýyn seljermesini aradan aýyrýar, şeýlelik bilen nazary ösüş üçin möhüm bolan kategoriýalarara deňeşdirmeleriň öňüni alýar (5). Dürli ösümlik toparlarynyň arasyndaky metabolomika maglumatlarynyň we metabolik giňişligiň gaýtadan işlemeginiň iş akymyny deňeşdirmek üçin umumy walýutanyň ýoklugy bu pudagyň ylmy taýdan kämilleşmegine päsgel berýär.
Tandem massa spektrometriýasy (MS/MS) metabolomikasy ulgamyndaky iň soňky ösüşler berlen ulgam kladynyň içinde we görnüşleriniň arasyndaky metabolik üýtgeşmeleri hemmetaraplaýyn häsiýetlendirip biler we bu çylşyrymly garyndylaryň arasyndaky gurluş meňzeşligini hasaplamak üçin hasaplama usullary bilen birleşdirilip bilner. Himiýa baradaky öňki bilimler (5). Analizde we hasaplaýyşda öňdebaryjy tehnologiýalaryň utgaşmasy metabolik dürlüligiň ekologik we ewolýusiýa teoriýalary tarapyndan edilen köp çaklamalary uzak möhletli synagdan geçirmek üçin zerur çarçuwany üpjün edýär. Şennon (6) 1948-nji ýylda ilkinji gezek maglumat teoriýasyny öz esasy makalasynda girizdi we maglumatyň matematiki analiziniň esasyny goýdy, ol asyl ulanylyşyndan başga-da köp ugurlarda ulanyldy. Genomikada maglumat teoriýasy yzygiderli konserwatiw maglumaty kesgitlemek üçin üstünlikli ulanyldy (7). Transkriptomika barlaglarynda maglumat teoriýasy transkriptomdaky umumy üýtgeşmeleri seljerýär (8). Öňki barlaglarda biz ösümliklerde dokuma derejesiniň metabolik tejribesini beýan etmek üçin maglumat teoriýasynyň statistik çarçuwany metabolomika ulandyk (9). Bu ýerde biz ösümlik iýýän haýwanlar tarapyndan döredilen metabolomyň ösümlik goranyş teoriýasynyň esasy çaklamalaryny deňeşdirmek üçin MS/MS esasly iş akymyny umumy walýutadaky metabolik dürlüligi bilen häsiýetlendirilýän maglumat teoriýasynyň statistik çarçuwasy bilen birleşdirýäris.
Ösümlik goranyşynyň nazaryýet çarçuwalary adatça özara goşulyşýar we iki kategoriýa bölünip bilner: ösümliklere mahsus metabolitleriň gorag funksiýalaryna, mysal üçin, optimal gorag (OD) (10), hereket edýän nyşana (MT) (11) we daşky görnüş (12) teoriýasy ýaly gorag funksiýalaryna esaslanyp paýlanyşyny düşündirmäge synanyşýanlar, beýlekiler bolsa serişdeleriň elýeterliligindäki üýtgeşmeleriň ösümlikleriň ösüşine we uglerod ýaly ýöriteleşdirilen metabolitleriň toplanmagyna nähili täsir edýändigini mehaniki düşündirişleri gözleýärler: iýmit balansy gipotezasy (13), ösüş tizligi gipotezasy (14) we ösüş we tapawutlandyryş deňagramlylygy gipotezasy (15). Iki teoriýa toplumy dürli seljerme derejelerinde (4). Şeýle-de bolsa, funksional derejede gorag funksiýalaryny öz içine alýan iki teoriýa ösümlikleriň düzümleýin we induksiýa edilýän goraglary baradaky gürrüňde agdyklyk edýär: ösümlikleriň gymmat himiki goraglaryna diňe zerur bolanda, mysal üçin, olar iýilende maýa goýýandygyny çaklaýan OD teoriýasy. Şonuň üçin ot haýwany hüjüm edende, geljekki hüjüm mümkinçiligine görä, gorag funksiýasy bolan birleşme bellenilýär (10); MT gipotezasy ugur metabolit üýtgemeleriniň okunyň ýokdugyny, ýöne metabolitiň tötänleýin üýtgeýändigini, şeýlelik bilen hüjüm edýän ot iýýän haýwanlaryň metabolik "hereket nyşanyna" päsgel bermegiň mümkinçiligini döredýändigini öňe sürýär. Başgaça aýdylanda, bu iki teoriýa ot iýýän haýwanlaryň hüjüminden soň bolup geçýän metabolik täzeden gurluş barada ters çaklamalar berýär: goranyş funksiýasy (OD) bilen metabolitleriň bir ugurly toplanmagy we ugursyz metabolik üýtgemeleriň (MT) arasyndaky gatnaşyk (11).
OD we MT gipotezalary diňe bir metabolomdaky induksiýa edilen üýtgeşmeleri däl, eýsem bu metabolitleriň toplanmagynyň ekologik we ewolýusiýa netijelerini, mysal üçin, belli bir ekologik gurşawda bu metabolik üýtgeşmeleriň uýgunlaşma çykdajylaryny we peýdasyny öz içine alýar (16). Iki gipoteza hem ýöriteleşdirilen metabolitleriň goranyş funksiýasyny ykrar etse-de, bu gymmat bolup biler ýa-da bolup bilmez, OD we MT gipotezalaryny tapawutlandyrýan esasy çaklama induksiýa edilen metabolik üýtgeşmeleriň ugrynda ýerleşýär. OD teoriýasynyň çaklamasy şu wagta çenli iň köp tejribe ünsüni çekdi. Bu synaglar parniklerde we tebigy şertlerde belli bir birleşmeleriň dürli dokumalarynyň gönüden-göni ýa-da gytaklaýyn goranyş funksiýalaryny, şeýle hem ösümlikleriň ösüş tapgyryndaky üýtgeşmeleri öwrenmegi öz içine alýar (17-19). Şeýle-de bolsa, şu wagta çenli islendik organizmiň metabolik dürlüliginiň global toplumlaýyn seljermesi üçin iş akymynyň we statistik çarçuwanyň ýoklugy sebäpli, iki teoriýanyň arasyndaky esasy tapawut çaklamasy (ýagny metabolik üýtgeşmeleriň ugry) synagdan geçirilmeli. Bu ýerde biz şeýle seljermäni hödürleýäris.
Ösümlige mahsus metabolitleriň iň möhüm aýratynlyklarynyň biri, olaryň ýeke-täk ösümliklerden, populýasiýalardan başlap, meňzeş görnüşlere çenli ähli derejelerde örän gurluş dürlüligidir (20). Ýöriteleşdirilen metabolitlerde köp sanly üýtgeşmeler populýasiýa derejesinde syn edilip bilner, şol bir wagtyň özünde güýçli hil tapawutlary adatça görnüş derejesinde saklanýar (20). Şonuň üçin ösümlikleriň metabolik dürlüligi funksional dürlüligiň esasy tarapy bolup, dürli nişalara, esasanam ýörite mör-möjekleriň we umumy ot iýýän haýwanlaryň dürli çozuş mümkinçilikleri bolan nişalara uýgunlaşmagy görkezýär (21). Fraenkeliň (22) ösümliklere mahsus metabolitleriň bolmagynyň sebäpleri baradaky täze makalasyndan bäri, dürli mör-möjekler bilen özara täsirleşmeler möhüm saýlama basyşy hökmünde kabul edildi we bu özara täsirleşmeleriň ewolýusiýa döwründe ösümliklere täsir edendigi çak edilýär. Metabolik ýol (23). Ýöriteleşdirilen metabolitleriň dürlüligindäki görnüşara tapawutlar, iki görnüş köplenç biri-biri bilen negatiw baglanyşykly bolany üçin, ösümlikleriň ot iýýän strategiýalara garşy düzümleýin we induksiýa edilýän goragy bilen baglanyşykly fiziologiki deňagramlylygy hem görkezip biler (24). Gowy goragy hemişe saklamak peýdaly bolsa-da, gorag bilen baglanyşykly wagtynda metabolik üýtgeşmeler ösümliklere gymmatly serişdeleri beýleki fiziologik maýa goýumlaryna bölüp bermäge mümkinçilik bermekde aýdyň peýda berýär (19, 24) we simbioz zerurlygyndan gaça durýar. Kollateral zyýan (25). Mundan başga-da, mör-möjek ot iýýän haýwanlaryň döredýän ýöriteleşdirilen metabolitleriniň bu gaýtadan gurnalmagy ilat arasynda weýran ediji paýlanmaga getirip biler (26) we ilat arasynda saklanyp galyp biljek jasmon turşusy (JA) signalyndaky düýpli tebigy üýtgeşmeleriň gönüden-göni okalmalaryny görkezip biler. Ýokary we pes JA signallary ot iýýän haýwanlara garşy goragyň we belli bir görnüşler bilen bäsdeşligiň arasyndaky özara gatnaşykdyr (27). Mundan başga-da, ýöriteleşdirilen metabolit biosintetik ýollary ewolýusiýa döwründe çalt ýitgilere we özgerişlere sezewar bolar, bu bolsa ýakyn gatnaşykly görnüşleriň arasynda metabolik paýlanyşyň üýtgemegine getirýär (28). Bu polimorfizmler ot iýýän haýwanlaryň üýtgeýän nusgalaryna jogap hökmünde çalt döredilip bilner (29), bu bolsa ot iýýän haýwanlaryň jemgyýetleriniň üýtgemeleriniň metabolik heterojenligi öňe sürýän esasy faktordygyny aňladýar.
Bu ýerde biz aşakdaky meseleleri aýratyn çözdik. (I) Ösümlik iýýän mör-möjek ösümlik metabolomyny nähili täzeden düzýär? (Ii) Uzak möhletli goranyş teoriýasynyň çaklamalaryny barlamak üçin metabolik plastikligiň esasy maglumat bölekleri nämeler? (Iii) Ösümlik metabolomyny hüjümçiniň özüne mahsus usulda täzeden programmalaşdyrmalymy, eger şeýle bolsa, ösümlik gormony belli bir metabolik jogaby sazlamakda nähili rol oýnaýar we haýsy metabolitler goranyşyň görnüş aýratynlygyna goşant goşýar? (IV) Köp goranyş teoriýalary tarapyndan edilen çaklamalar biologik dokumalaryň ähli derejelerinde ulanylyp bilinýändigi üçin, biz metabolik jogabyň içki deňeşdirmeden görnüşara deňeşdirmä nähili yzygiderlidigini soradyk? Şu maksat bilen, biz baý ýöriteleşdirilen metabolizmi bolan ekologiýa model ösümlik bolan we iki ýerli ot iýýän haýwanyň, Lepidoptera Datura (Ms) liçinkalaryna garşy täsirli bolan temmäki nikotiniň ýaprak metabolomyny ulgamlaýyn öwrendik. Solanaceae we Spodoptera littoralis (Sl) ösümliklerinde gowaça ýaprak gurçuklary bir görnüşli "urn" bolup, Solanaceae öý eýeleri we beýleki uruglaryň we maşgalalaryň beýleki eýeleri Ösümlik iýmiti. Biz MS/MS metabolomika spektrini seljerdik we OD we MT teoriýalaryny deňeşdirmek üçin maglumat teoriýasynyň statistik häsiýetlendirijilerini çykardyk. Esasy metabolitleriň kimligini ýüze çykarmak üçin aýratynlyk kartalaryny dörediň. Ösümlik gormon signallaşdyrmasy bilen OD induksiýasynyň arasyndaky kowarianslygy has çuňňur seljermek üçin analiz N. nasi we ýakyn temmäki görnüşleriniň ýerli populýasiýalaryna giňeldildi.
Ösümlik iýýän temmäkiniň ýaprak metabolomynyň plastikligi we gurluşy barada umumy kartany almak üçin, biz ösümlik ekstraktlaryndan ýokary çözgütli maglumatlara garaşsyz MS/MS spektrlerini toplumlaýyn ýygnamak we dekonwolusiýa etmek üçin öň işlenip düzülen analiz we hasaplama iş akymyny ulandyk (9). Bu tapawutlandyrylmadyk usul (MS/MS diýilýär) artykmaç däl birleşme spektrlerini gurup bilýär, soňra olar bu ýerde beýan edilen ähli birleşme derejesindäki analizler üçin ulanylyp bilner. Bu dekonwolusiýa edilen ösümlik metabolitleri dürli görnüşlerde bolup, ýüzlerçeden müňlerçe metabolitlere çenli (bu ýerde takmynan 500-1000-s/MS/MS) durýar. Bu ýerde biz maglumat teoriýasynyň çäginde metabolik plastikligi göz öňünde tutýarys we metabolik ýygylyk paýlanyşynyň Şennon entropiýasyna esaslanyp, metabolomyň dürlüligini we professionallygyny kesgitleýäris. Öň ornaşdyrylan formulany (8) ulanyp, metabolomyň dürlüligini (Hj görkeziji), metabolik profiliň ýöriteleşmesini (δj görkeziji) we ýeke metabolidiň metabolik aýratynlygyny (Si görkeziji) kesgitlemek üçin ulanylyp bilinjek görkezijiler toplumyny hasapladyk. Mundan başga-da, biz ot iýýän haýwanlaryň metabolom induksiýasyny kesgitlemek üçin Deňeşdirilen Aralyk Plastiklik Indeksini (RDPI) ulandyk (1A surat) (30). Bu statistik çarçuwada biz MS/MS spektrini esasy maglumat birligi hökmünde kabul edýäris we MS/MS-iň deňeşdirilen mukdaryny ýygylyk paýlanyş kartasyna işläp düzýäris, soňra ondan metabolom dürlüligini kesgitlemek üçin Şennon entropiýasyny ulanýarys. Metabolomyň ýöriteleşmesi ýeke-täk MS/MS spektriniň ortaça aýratynlygy bilen ölçenýär. Şonuň üçin ot iýýän haýwanlaryň induksiýasyndan soň käbir MS/MS synplarynyň mukdarynyň artmagy spektral induksiýa, RDPI we ýöriteleşme, ýagny δj indeksiniň artmagyna öwrülýär, sebäbi has köp ýöriteleşdirilen metabolitler öndürilýär we ýokary Si indeksi öndürilýär. Hj dürlülik indeksiniň peselmegi, umumy näbelliligini azaldyp, ýa-da döredilen MS/MS-iň sanynyň azalýandygyny ýa-da profil ýygylyk paýlanyşynyň has deň däl ugurda üýtgeýändigini görkezýär. Si indeksiniň hasaplamasy arkaly käbir ot iýýän haýwanlar tarapyndan haýsy MS/MS-iň induksiýa edilýändigini, tersine, haýsy MS/MS-iň induksiýa jogap bermeýändigini görkezmek mümkin, bu bolsa MT we OD çaklamasyny tapawutlandyrmak üçin esasy görkezijidir.
(A) Ösümlik iýýän (H1-den Hx-e çenli) MS/MS maglumatlarynyň induksiýa ukyby (RDPI), dürlülik (Hj indeksi), ýöriteleşme (δj indeksi) we metabolitiň özboluşlylygy (Si indeksi) üçin ulanylýan statistik beýan edijiler. Ýöriteleşme derejesiniň ýokarlanmagy (δj) ortaça has köp ösümlik iýýän aýratyn metabolitleriň öndüriljekdigini, dürlüligiň peselmegi bolsa (Hj) metabolitleriň öndürilişiniň peselýändigini ýa-da paýlanma kartasynda metabolitleriň deň däl paýlanyşyny görkezýär. Si gymmaty metabolitiň belli bir ýagdaýa (bu ýerde ösümlik iýýän) mahsusdygyny ýa-da tersine, şol bir derejede saklanýandygyny baha berýär. (B) Maglumat teoriýasy okuny ulanyp goranyş teoriýasynyň çaklamasynyň konsepsiýa diagrammasy. OD teoriýasy ösümlik iýýänleriň hüjüminiň goranyş metabolitlerini köpeltjekdigini we şonuň bilen δj-ni köpeltjekdigini çaklaýar. Şol bir wagtyň özünde, Hj azalýar, sebäbi profil metabolik maglumatyň näbelliliginiň peselmegine tarap täzeden gurnalýar. MT teoriýasy ösümlik iýýänleriň hüjüminiň metabolomda ugursyz üýtgeşmelere sebäp boljakdygyny, şonuň bilen metabolik maglumat näbelliliginiň ýokarlanmagynyň görkezijisi hökmünde Hj-ni köpeltjekdigini we Si-niň tötänleýin paýlanyşyna sebäp boljakdygyny çaklaýar. Şeýle hem, biz garyşyk modeli, iň gowy MT teklip etdik, onda ýokary gorag gymmatlyklary bolan käbir metabolitler aýratyn ýokarlanar (ýokary Si gymmaty), beýlekileri bolsa tötänleýin jogaplar görkezer (pes Si gymmaty).
Maglumat teoriýasynyň deskriptorlaryny ulanyp, biz OD teoriýasyny düşündirip, ot iýýän haýwanlaryň döreden ýörite metabolit üýtgeşmeleriniň induksiýa edilmedik konstitutiw ýagdaýda (i) metabolik spesifikligiň ýokarlanmagyna (Si indeksi), metabonomik spesifikligiň ýokarlanmagyna (δj indeksi) getirjekdigini çaklaýarys. Goranmak gymmaty ýokary bolan belli bir ýörite metabolit toparlarynyň ýokarlanmagyna we (ii) metabolik ýygylyk paýlanyşynyň has köp leptin beden paýlanyşyna üýtgemegi sebäpli metabolom dürlüliginiň peselmegine (Hj indeksi) getirjekdigini çaklaýarys. Bir metabolit derejesinde tertipli Si paýlanyşy garaşylýar, bu ýerde metabolit Si gymmatyny goranmak gymmatyna görä ýokarlandyrar (1B surat). Şu ugurda, biz MT teoriýasyny düşündirip, gyjyndyryşyň (i) metabolitlerde ugursyz üýtgeşmelere getirjekdigini we (ii) metabolik näbelliligiň ýokarlanmagy sebäpli Hj indeksiniň ýokarlanmagyna getirjekdigini çaklaýarys. Ýa-da Şennon entropiýasy bilen umumylaşdyrylan dürlülik görnüşinde san taýdan kesgitlenip bilinýän tötänleýinlik. Metabolik düzüme gelende bolsa, MT teoriýasy Si-niň tötänleýin paýlanyşyny çaklaýar. Käbir metabolitleriň belli bir şertlerde belli bir şertlerde, beýleki şertleriň bolsa belli bir şertlerde däldigini we olaryň gorag gymmatynyň daşky gurşawa baglydygyny göz öňünde tutup, biz şeýle hem garyşyk gorag modelini teklip etdik, onda δj we Hj Si boýunça iki bölekde paýlanylýar. Ähli ugurlarda artýar, diňe gorag gymmaty ýokary bolan käbir metabolit toparlary Si-ni aýratyn artdyrar, beýlekileri bolsa tötänleýin paýlanyşa eýe bolar (1B surat).
Maglumat teoriýasynyň deskriptorynyň okunda täzeden kesgitlenen goranyş teoriýasynyň çaklamasyny barlamak üçin, biz Nepenthes pallens ýapraklarynda ekspert (Ms) ýa-da umumy (Sl) ot iýýän haýwanlaryň liçinkalaryny ösdürdik (2A surat). MS/MS analizini ulanyp, biz gurçuk iýmitinden soň ýygnalan ýaprak dokumasynyň metanol ekstraktlaryndan 599 sany artykmaç däl MS/MS spektrlerini (S1 maglumat faýly) aldyk. MS/MS konfigurasiýa faýllarynda maglumat mazmunynyň täzeden konfigurasiýasyny göz öňüne getirmek üçin RDPI, Hj we δj indekslerini ulanmak gyzykly nusgalary açýar (2B surat). Umumy tendensiýa, maglumat deskriptorynda beýan edilişi ýaly, gurçuklar ýaprak iýmegini dowam etdirenlerinde, ähli metabolik gaýtadan gurnama derejesi wagtyň geçmegi bilen ýokarlanýar: ot iýýän haýwan iýenden 72 sagat soň, RDPI ep-esli ýokarlanýar. Zyýan çekmedik gözegçilik bilen deňeşdirilende, Hj ep-esli azaldy, bu bolsa metabolik profiliň ýöriteleşme derejesiniň ýokarlanmagy bilen baglanyşyklydy, bu bolsa δj indeksi bilen kesgitlendi. Bu görünýän meýil OD teoriýasynyň çaklamalaryna laýyk gelýär, ýöne metabolit derejelerindäki tötänleýin (ugursyz) üýtgeşmeleriň gorag kamuflyžasy hökmünde ulanylýandygyna ynanýan MT teoriýasynyň esasy çaklamalaryna gabat gelmeýär (1B surat). Bu iki ot iýýän haýwanyň agyz boşlugynda sekresiýa (OS) çykaryjysynyň mazmuny we iýmitleniş häsiýeti tapawutly bolsa-da, olaryň göni iýmitlenmegi 24 sagatlyk we 72 sagatlyk hasyl ýygnamak döwründe Hj we δj ugurlarynda meňzeş üýtgeşmelere getirdi. Ýeke-täk tapawut RDPI-niň 72 sagadynda ýüze çykdy. Ms iýmitlenmegi bilen deňeşdirilende, Sl iýmitlenmegi bilen döredilen umumy metabolizm has ýokary boldy.
(A) Eksperimental dizaýn: adaty doňuz (S1) ýa-da tejribeli (Ms) ot iýýän haýwanlar küýze ösümlikleriniň duzsuzlandyrylan ýapraklary bilen iýmitlenýär, simulýasiýa edilen ot iýýän haýwanlar üçin bolsa, standartlaşdyrylan ýaprak pozisiýalarynyň ýaralanan ýerini deşmek üçin Ms-iň OS-si (W + OSMs) ulanylýar. S1 (W + OSSl) liçinkalary ýa-da suw (W + W). Gözegçilik (C) zeper ýetmedik ýaprakdyr. (B) Ýörite metabolit kartasy (599 MS/MS; maglumat faýly S1) üçin hasaplanan induksiýa (RDPI), dürlülik (Hj indeksi) we ýöriteleşme (δj indeksi) indeksi. Ýyldyzlar gönüden-göni ot iýýän haýwanlaryň iýmitlenmegi bilen gözegçilik toparynyň arasyndaky möhüm tapawutlary görkezýär (Jübütlenen t-test bilen Studentiň t-testi, *P<0.05 we ***P<0.001). ns, möhüm däl. (C) Simulýasiýa edilen ot iýýän ösümlikler bilen bejerişden soň esasy (gök gutu, aminokislota, organiki kislota we şeker; maglumat faýly S2) we ýörite metabolit spektriniň (gyzyl gutu 443 MS/MS; maglumat faýly S1) wagt çözgüdi indeksi. Reňk zolagy 95% ynam aralygyna degişlidir. Ýyldyzça bejeriş bilen gözegçilik arasyndaky möhüm tapawudy görkezýär [dispersiýanyň kwadratik analizi (ANOVA), soňra bolsa post-hoc köp sanly deňeşdirmeler üçin Tukeýiň hakykatdanam möhüm tapawudy (HSD), *P<0.05, **P<0.01 we *** P <0.001]. (D) Çakyş diagrammalarynyň we ýörite metabolit profilleriniň ýöriteleşdirilmegi (dürli bejerişler bilen gaýtalanýan nusgalar).
Metabolom derejesindäki ot iýýän haýwanlaryň döreden täzeden gurulmagynyň aýry-aýry metabolitleriň derejesiniň üýtgemeginde täsir edýändigini ýa-da ýokdugyny öwrenmek üçin, ilki bilen Nepenthes pallens ýapraklarynda öň öwrenilen we ot iýýän haýwanlara garşylyk görkezýän metabolitlere üns berdik. Fenol amidleri mör-möjekleriň ot iýmek prosesi wagtynda toplanýan we mör-möjekleriň öndürijiligini peseldýän gidroksisinnamamid-poliamin konýugatlarydyr (32). Biz degişli MS/MS-iň öňbaşçylaryny gözläp, olaryň toplanýan kinetik egrilerini çyzdyk (S1-nji surat). Geň däl, ot iýýän haýwanlara garşy goranyşda gönüden-göni gatnaşmaýan fenol türewleri, meselem, hlorogen turşusy (CGA) we rutin, ot iýenden soň peselýär. Tersine, ot iýýän haýwanlar fenol amidlerini örän güýçli edip bilýärler. Iki ot iýýän haýwanyň yzygiderli iýmitlenmegi fenolamidleriň diýen ýaly birmeňzeş oýanma spektrine getirdi we bu nusga, esasanam, fenolamidleriň täze sintezi üçin aýdyň boldy. Şol bir hadysa 17-gidroksigeranil nonanediol diterpen glikozidleriniň (17-HGL-DTGs) ýoluny öwrenende hem syn ediler, bu ýol ot iýýänlere garşy netijeli funksiýalary bolan köp sanly asiklik diterpenleri öndürýär (33), olaryň arasynda Ms Feeding with Sl meňzeş ekspresiýa profilini döretdi (S1-nji surat)).
Gönüden-göni ot iýýän haýwanlar bilen iýmitlendirmek boýunça tejribeleriň mümkin bolan kemçiligi ot iýýän haýwanlaryň ýaprak sarp ediş tizligindäki we iýmitlenme wagtynyň tapawudydyr, bu bolsa ýaralaryň we ot iýýän haýwanlaryň döredýän ot iýýän haýwanlara mahsus täsirlerini aradan aýyrmagy kynlaşdyrýar. Induksiýa edilen ýaprak metabolik jogabynyň ot iýýän haýwan görnüşleriniň özboluşlylygyny has gowy çözmek üçin, täze ýygnalan OS-ni (OSM we OSS1) ýapraklaryň yzygiderli ýerleşýän standart deşilmesi W-a derrew ulanmak arkaly Ms we Sl liçinkalarynyň iýmitlenmegini simulýasiýa etdik. Bu prosedura W + OS bejergisi diýilýär we ol dokumalaryň ýitmeginiň tizliginde ýa-da mukdarynda tapawutlaryň çaşdyryjy täsirlerini döretmezden, ot iýýän haýwan tarapyndan dörän jogabyň başlanmagyny takyk wagt bilen kesgitlemek arkaly induksiýany standartlaşdyrýar (2A surat) (34). MS/MS seljerme we hasaplama turbageçirijisini ulanyp, biz göni iýmitlendirmek boýunça tejribelerden öň ýygnalan spektrler bilen gabat gelýän 443 MS/MS spektrini (maglumat faýly S1) aldyk. Bu MS/MS maglumat toplumynyň maglumat teoriýasynyň seljermesi, ösümlik iýýän haýwanlary simulýasiýa etmek arkaly ýapraklara ýöriteleşdirilen metabolomlaryň gaýtadan programmalaşdyrylmagynyň OS-e ýöriteleşdirilen induksiýalary görkezýändigini görkezdi (2C surat). Hususan-da, OSS1 bejergisi bilen deňeşdirilende, OSM 4 sagatda metabolomyň ýöriteleşmesiniň güýçlenmegine sebäp boldy. Gönüden-göni ösümlik iýýän haýwanlary iýmitlendirmek boýunça tejribe maglumat toplumy bilen deňeşdirilende, metabolik kinetikanyň Hj we δj koordinatalary hökmünde iki ölçegli giňişlikde görkezilýändigini we wagtyň geçmegi bilen simulýasiýa edilen ösümlik iýýän haýwan bejergisine jogap hökmünde metabolomyň ýöriteleşmesiniň ugrunyň ýokarlanandygyny bellemek gerek (2D surat). Şol bir wagtyň özünde, metabolom tejribesiniň bu maksatly artmagynyň simulýasiýa edilen ösümlik iýýän haýwanlara jogap hökmünde merkezi uglerod metabolizminiň täzeden konfigurasiýa edilmegi bilen baglanyşyklydygyny ýa-da däldigini öwrenmek üçin aminokislotalaryň, organiki kislotalaryň we şekerleriň mukdaryny kesgitledik (S2 maglumat faýly). Bu nusgasyny has gowy düşündirmek üçin, öň ara alnyp maslahatlaşylan fenolamid we 17-HGL-DTG ýollarynyň metabolik toplanma kinetikasyny has-da gözegçilik etdik. Ösümlik iýýän haýwanlaryň OS-a mahsus induksiýasy fenolamid metabolizminde differensial gaýtadan düzüliş nusgasyna öwrülýär (S3-nji surat). Kumarin we kofeoil böleklerini öz içine alýan fenolik amidler OSS1 tarapyndan artykmaçlyk bilen induksiýa edilýär, OSM-ler bolsa ferulil konýugatlarynyň aýratyn induksiýasyny döredýär. 17-HGL-DTG ýoly üçin aşaky akymdaky malonilleşdirme we dimalonilleşdirme önümleri arkaly differensial OS induksiýasy ýüze çykaryldy (S3-nji surat).
Soňra, biz ot iýýän haýwanlarda rozet ösümlikleriniň ýapraklaryny bejermek üçin OSM-leriň ulanylmagyny simulýasiýa edýän wagt kursy mikroarray maglumat toplumyny ulanyp, OS tarapyndan induksiýa edilen transkriptom plastikligini öwrendik. Synag kinetikasy, esasan, bu metabolomika barlagynda ulanylan kinetika bilen gabat gelýär (35). Metabolik plastikligiň wagtyň geçmegi bilen has-da ýokarlanýan metabolomyň gaýtadan konfigurasiýasy bilen deňeşdirilende, transkriptom induksiýasy (RDPI) we ýöriteleşme (δj) 1-de bolan Ms tarapyndan induksiýa edilen ýapraklarda wagtlaýyn transkripsiýa partlamalaryny synlaýarys. Bu wagt nokadynda sagatlarda we dürlüligiň (Hj) ep-esli artmagy boldy, BMP1-iň ekspresiýasy ep-esli azaldy, soňra transkriptom ýöriteleşmesiniň gowşamagy boldy (S4-nji surat). Metabolik gen maşgalalary (meselem, P450, glikosiltransferaza we BAHD asiltransferaza) ýokarda agzalan irki ýokary ýöriteleşme modelini yzarlap, ilkinji metabolizmden alynýan gurluş birliklerinden ýörite metabolitleri ýygnamak prosesine gatnaşýarlar. Mysal hökmünde, fenilalanin ýoly seljerildi. Analiz fenolamid metabolizmindäki esasy genleriň, özüne çekiji bolmadyk ösümliklere garanyňda, ösümlik iýýän haýwanlarda ýokary derejede OS bilen induksiýa edilýändigini we olaryň ekspresiýa nusgalarynda ýakyn gabat gelýändigini tassyklady. Bu ýoluň ýokarky akymyndaky transkripsiýa faktory MYB8 we PAL1, PAL2, C4H we 4CL gurluş genleri transkripsiýanyň irki başlanandygyny görkezdi. Fenolamidiň soňky ýygnanmasynda rol oýnaýan AT1, DH29 we CV86 ýaly asiltransferazalar uzaga çeken ýokary regulýasiýa nusgasyny görkezýär (S4 surat). Ýokardaky gözegçilikler transkriptom spesializasiýasynyň irki başlanmagynyň we metabolomika spesializasiýasynyň soňraky güýçlenmeginiň baglanyşykly usuldygyny görkezýär, bu bolsa güýçli goranyş jogabyny başlaýan sinhron regulýasiýa ulgamy bilen baglanyşykly bolup biler.
Ösümlik gormon signallaşdyrmasyndaky gaýtadan konfigurasiýa ösümlikleriň fiziologiýasyny täzeden programmalaşdyrmak üçin ösümlik iýýän maglumatlary birleşdirýän düzgünleşdiriji gatlak hökmünde hereket edýär. Ösümlik iýýän haýwanlaryň simulýasiýasyndan soň, biz esasy ösümlik gormon kategoriýalarynyň umumy dinamikasyny ölçedik we olaryň arasyndaky wagtlaýyn bilelikdäki ekspresiýany görselleşdirdik [Pearson korrelasiýa koeffisiýenti (PCC)> 0.4] (3A surat). Garaşylyşy ýaly, biosintez bilen baglanyşykly ösümlik gormonlary ösümlik gormonlarynyň bilelikdäki ekspresiýa ulgamynda baglanyşyklydyr. Mundan başga-da, dürli bejerişler arkaly induksiýa edilen ösümlik gormonlaryny görkezmek üçin metabolik spesifiklik (Si indeksi) bu ulgama kartalaşdyrylýar. Ösümlik iýýän haýwanlara spesifik reaksiýanyň iki esasy ugry çekilýär: biri JA klasterinde, bu ýerde JA (onuň biologik taýdan işjeň görnüşi JA-Ile) we beýleki JA türewleri iň ýokary Si balyny görkezýär; beýlekisi etilen (ET). Gibberellin ösümlik iýýän haýwanlara spesifikligiň diňe ortaça ýokarlanmagyny görkezdi, beýleki ösümlik gormonlary, mysal üçin, sitokinin, auksin we absis kislotasy, ösümlik iýýän haýwanlar üçin pes induksiýa spesifikligine eýe boldy. Diňe W + W ulanmak bilen deňeşdirilende, JA türewleriniň iň ýokary gymmatynyň OS programmasy (W + OS) arkaly güýçlendirilmegi, esasan, JA-laryň güýçli anyk görkezijisine öwrülip bilner. Garaşylmadyk ýagdaýda, dürli ekstraktor mazmuny bolan OSM we OSS1-iň JA we JA-Ile-niň meňzeş toplanmagyna sebäp bolýandygy mälim. OSS1-den tapawutlylykda, OSM OSM-ler tarapyndan aýratyn we güýçli induksiýa edilýär, OSS1 bolsa esasy ýaralaryň jogabyny güýçlendirmeýär (3B surat).
(A) Ösümlik iýýän haýwanlar tarapyndan döredilen ösümlik gormonlarynyň toplanma kinetikasynyň simulýasiýasynyň PCC hasaplamasyna esaslanýan bilelikdäki ekspressiýa tor seljermesi. Düwün ýeke-täk ösümlik gormonyny görkezýär we düwüniň ululygy bejerişleriň arasyndaky ösümlik gormonyna mahsus Si indeksini görkezýär. (B) Dürli reňkler bilen görkezilen dürli bejerişler sebäpli ýapraklarda JA, JA-Ile we ET-niň toplanmagy: erik, W + OSM; gök, W + OSSl; gara, W + W; çal, C (gözegçilik). Ýyldyzlar bejeriş we gözegçilik arasyndaky möhüm tapawutlary görkezýär (iki taraply ANOVA, soňra Tukey HSD post hoc köp sanly deňeşdirme, *** P <0.001). ET signaly bozulmagy bilen ETR1-de JA biosintezinde we bozulmagy duýuş spektrinde (irAOC we irCOI1) (C)697 MS/MS (maglumat faýly S1) we (D)585 MS/MS (maglumat faýly S1) maglumat teoriýasynyň seljermesi. Iki simulýasiýa edilen ösümlik iýýän haýwanlar bilen bejeriş ösümlik liniýalaryny we boş ulag (EV) gözegçilik zawodlaryny işe girizdi. Ýyldyzlar W+OS bejergisi bilen zeper ýetmedik gözegçilik arasyndaky möhüm tapawutlary görkezýär (iki taraply ANOVA, soňra Tukey HSD post hoc köp sanly deňeşdirme, *P<0.05, **P<0.01 we ***P<0.001). (E) Ýöriteleşmä garşylykly dargaýan grafikler. Reňkler dürli genetiki üýtgedilen ştammlary görkezýär; simwollar dürli bejeriş usullaryny görkezýär: üçburçluk, W + OSS1; gönüburçluk, W + OSM; tegelek C
Soňra, biz JA we ET biosinteziniň (irAOC we irACO) we duýmagyň (irCOI1 we sETR1) esasy tapgyrlarynda bu iki ösümlik gormonynyň ot iýýän haýwanlarda metabolizmini seljermek üçin genetiki taýdan üýtgedilen gowşadylan Nepentes ştammyny (irCOI1 we sETR1) ulanýarys. Gaýtadan programmalaşdyrmagyň deňeşdirme goşandy. Öňki tejribelere laýyklykda, biz ot iýýän haýwan-OS-iň boş daşaýjy (EV) ösümliklerde induksiýasyny (3-nji surat, C-den D-ä çenli) we OSM sebäpli Hj indeksiniň umumy azalmagyny, δj indeksiniň bolsa ýokarlanandygyny tassykladyk. Jogap OSS1 tarapyndan başlanan jogapdan has aýdyň. Hj we δj-ni koordinatalar hökmünde ulanýan iki çyzykly grafik anyk deregulýasiýany görkezýär (3E surat). Iň aýdyň meýil, JA signaly bolmadyk ştammlarda ot iýýän haýwanlaryň döredýän metabolom dürlüliginiň we ýöriteleşme üýtgeşmeleriniň diýen ýaly doly ýok edilmegidir (3C surat). Tersine, sETR1 ösümliklerinde sessiz ET duýgusy, ot iýýän metabolizmdäki üýtgeşmelere umumy täsiri JA signallaşdyrmasyndan has pes bolsa-da, OSM we OSS1 gyjyndyryjylarynyň arasyndaky Hj we δj görkezijileriniň tapawudyny gowşadýar (3D surat we S5 surat). Bu, JA signalynyň geçişiniň esasy funksiýasyndan başga-da, ET signalynyň geçişiniň ot iýýän haýwanlaryň görnüşlere mahsus metabolik jogabyny inçe sazlamak üçin hem hyzmat edýändigini görkezýär. Bu inçe sazlamak funksiýasyna laýyklykda, sETR1 ösümliklerinde umumy metabolom induksiýasynda hiç hili üýtgeşme bolmady. Beýleki tarapdan, sETR1 ösümlikleri bilen deňeşdirilende, irACO ösümlikleri ot iýýän haýwanlaryň döredýän metabolik üýtgeşmeleriniň meňzeş umumy amplitudalaryny döretdiler, ýöne OSM we OSS1 kynçylyklarynyň arasynda düýpli tapawutly Hj we δj ballaryny görkezdiler (S5 surat).
Ösümlik iýýän haýwanlaryň görnüşlere mahsus jogabyna möhüm goşant goşýan ýöriteleşdirilen metabolitleri kesgitlemek we ET signallary arkaly olaryň önümçiligini sazlamak üçin, biz öň işlenip düzülen gurluşly MS/MS usulyny ulandyk. Bu usul metabolik maşgalany MS/MS böleklerinden [normallaşdyrylan nokat önümi (NDP)] we neýtral ýitgilere (NL) esaslanýan meňzeşlik balyndan gaýtadan çykarmak üçin iki toparlama usulyna daýanýar. ET transgen liniýalarynyň seljermesi arkaly gurlan MS/MS maglumat toplumy 585 MS/MS (maglumat faýly S1) öndürdi, bu bolsa olary ýedi esasy MS/MS modulyna (M) bölmek arkaly çözüldi (4A surat). Bu modullaryň käbiri öň häsiýetlendirilen ýörite metabolitler bilen dykyz doldurylan: mysal üçin, M1, M2, M3, M4 we M7 dürli fenol türewlerine (M1), flavonoid glikozidlerine (M2), asil şekerlerine (M3 we M4) we 17-HGL-DTG (M7) baýdyr. Mundan başga-da, her moduldaky ýeke metabolitiň metabolik spesifik maglumaty (Si indeksi) hasaplanýar we onuň Si paýlanyşyny intuitiw görmek bolýar. Gysgaça aýdylanda, ýokary ösümlik iýýän we genotip spesifikligini görkezýän MS/MS spektrleri ýokary Si gymmatlyklary bilen häsiýetlendirilýär we kurtoz statistikasy sag guýruk burçundaky ýüňüň paýlanyşyny görkezýär. Şeýle aryk kolloid paýlanyşynyň biri M1-de ýüze çykaryldy, onda fenol amid iň ýokary Si fraksiýasyny görkezdi (4B surat). M7-de öň agzalan ösümlik iýýän induksiýa edilýän 17-HGL-DTG ortaça Si balyny görkezdi, bu bolsa iki OS görnüşiniň arasyndaky ortaça derejede tapawutly düzgünleşdirmäni görkezýär. Tersine, rutin, CGA we asil şeker ýaly esasy usulda öndürilen ýöriteleşdirilen metabolitleriň köpüsi iň pes Si ballarynyň arasynda. Ýörite metabolitleriň arasyndaky gurluş çylşyrymlylygyny we Si paýlanyşyny has gowy öwrenmek üçin her modul üçin molekulýar ulgam guruldy (4B surat). OD teoriýasynyň möhüm çaklamasy (1B suratda gysgaça beýan edilen), ösümlik iýýänlerden soň ýörite metabolitleriň gaýtadan gurulmagy, aýratyn hem olaryň spesifikligini ýokarlandyrmak arkaly (tötänleýin paýlanyşdan tapawutlylykda) ýokary gorag gymmaty bolan metabolitlerde birtaraplaýyn üýtgeşmelere getirmelidigidir. Mode) MT teoriýasy tarapyndan çaklanylýan gorag metabolit. M1-de toplanan fenol türewleriniň köpüsi böcekleriň işiniň peselmegi bilen funksional taýdan baglanyşyklydyr (32). 24 sagatda induksiýa edilen ýapraklar we EV gözegçilik ösümlikleriniň düzüm bölekleriniň ýapraklary arasynda M1 metabolitlerindäki Si gymmatlyklaryny deňeşdirende, ösümlik iýýän böceklerden soň köp metabolitleriň metabolik özboluşlylygynyň ep-esli artýan meýle eýedigini gördük (4C surat). Si gymmatynyň spesifik ýokarlanmagy diňe gorag fenolamidlerinde ýüze çykdy, ýöne bu modulda bile ýaşaýan beýleki fenollarda we näbelli metabolitlerde Si gymmatynyň ýokarlanmagy ýüze çykarylmady. Bu OD teoriýasy bilen baglanyşykly ýöriteleşdirilen modeldir. Ösümlik iýýänleriň döredýän metabolik üýtgeşmeleriniň esasy çaklamalary yzygiderlidir. Fenolamid spektriniň bu aýratynlygynyň OS-spesifik ET tarapyndan induksiýa edilip-edilmedigini barlamak üçin, biz metabolit Si indeksini çyzdyk we EV we sETR1 genotiplerinde OSM bilen OSS1 arasynda tapawutly ekspresiýa gymmatyny döretdik (4D surat). sETR1-de fenamid sebäpli OSM bilen OSS1 arasyndaky tapawut ep-esli azaldy. Iki toparlaýyn usul JA-da düzgünleşdirilen metabolik spesializasiýa bilen baglanyşykly esasy MS/MS modullaryny çykarmak üçin ýeterlik JA bolmadyk ştammlarda ýygnalan MS/MS maglumatlaryna hem ulanyldy (S6 surat).
(A) Paýlaşylan bölek (NDP meňzeşligi) we paýlaşylan neýtral ýitgi (NL meňzeşligi) esasynda 585 MS/MS-iň klasterleşdirme netijeleri (M) modulyň belli bir birleşme maşgalasyna ýa-da näbelli ýa-da gowşak metabolize edilen Metabolit düzümine laýyk gelmegine getirýär. Her modulyň ýanynda metabolitiň (MS/MS) özüne mahsus (Si) paýlanyşy görkezilýär. (B) Modul molekulýar tor: Düwünler MS/MS we gyralary, NDP (gyzyl) we NL (gök) MS/MS ballaryny görkezýär (kesiş nokady, > 0.6). Derejelenen metabolit özüne mahsuslyk indeksi (Si) modula esaslanyp reňklenýär (çepde) we molekulýar tora goşulýar (sagda). (C) 24 sagatda konstitutiw (gözegçilik) we induksiýa edilen ýagdaýda (simulýasiýa edilen ot iýýän haýwan) EV ösümliginiň M1 moduly: molekulýar tor diagrammasy (Si gymmaty düwün ölçegidir, gorag fenolamid gök reňkde görkezilen). (D) EV we ET duýgurlygy bozulan spektr çyzygy sETR1-iň M1 molekulýar tor diagrammasy: ýaşyl tegelek düwün bilen görkezilen fenol birleşmesi we düwün ölçegi hökmünde W + OSM we W + OSS1 bejerişleriniň arasyndaky möhüm tapawut (P gymmaty). CP, N-kofeoil-tirozin; CS, N-kofeoil-spermidin; FP, N-ferul turşusy efir-urik turşusy; FS, N-ferulil-spermidin; CoP, N', N “-Kumarolil-tirozin; DCS, N', N”-dikaffeoil-spermidin; CFS, N', N”-kofeoil, feruloil-spermidin; Wolfberry Son-daky Lycium barbarum; Nik. O-AS, O-asil şeker.
Biz seljermäni bir gowşadylan Nepenthes genotipinden tebigy populýasiýalara çenli giňeltdik, bu ýerde ösümlik iýýän JA derejelerinde we aýratyn metabolit derejelerinde güýçli görnüş içi üýtgeşmeler ozal tebigy populýasiýalarda beýan edilipdi (26). Bu maglumatlar toplumyny 43 germplazmasyny öz içine almak üçin ulanyň. Bu germplazmalar N. pallens-den 123 görnüşli ösümlikden ybarat. Bu ösümlikler Ýuta, Newada, Arizona we Kaliforniýadaky dürli ýerli ýaşaýyş ýerlerinde ýygnalan tohumlardan alyndy (S7-nji surat), biz metabolom dürlüligini (bu ýerde ilat derejesi diýilýär) β dürlüligini) we OSM sebäpli ýöriteleşmegi hasapladyk. Öňki barlaglara laýyklykda, biz Hj we δj oklary boýunça metabolik üýtgeşmeleriň giň gerimini synladyk, bu bolsa germplazmalaryň ösümlik iýýän haýwanlara metabolik jogaplarynyň plastikliginde uly tapawutlaryň bardygyny görkezýär (S7-nji surat). Bu gurama ösümlik iýýän haýwanlaryň sebäp bolan JA üýtgeşmeleriniň dinamiki diapazony baradaky öňki synlary ýada salýar we bir populýasiýada örän ýokary gymmaty saklady (26, 36). Hj we δj arasyndaky umumy derejedäki korrelýasiýany barlamak üçin JA we JA-Ile ulanyp, biz JA bilen metabolom β dürlüligi we ýöriteleşme indeksiniň arasynda möhüm oňyn korrelýasiýa bardygyny anykladyk (S7-nji surat). Bu bolsa, populýasiýa derejesinde ýüze çykarylan JA-laryň induksiýasyndaky ot iýýän haýwanlaryň döredýän heterojenliginiň mör-möjek ot iýýän haýwanlardan saýlanmagyň sebäp bolýan esasy metabolik polimorfizmlere bagly bolup biljekdigini görkezýär.
Öňki barlaglar temmäkiniň görnüşleriniň görnüşi we induksiýa edilen we konstitutiw metabolik goraglara bolan deňeşdirme baglylygy boýunça uly tapawutlanýandygyny görkezdi. Ösümlik iýýänlere garşy signallaryň geçirilmeginde we goranmak ukyplarynda bu üýtgeşmeleriň belli bir görnüşiň ösýän ýerinde mör-möjekleriň sanynyň basyşy, ösümlikleriň ýaşaýyş döwri we goranmak önümçiliginiň çykdajylary bilen düzgünleşdirilýändigine ynanylýar. Biz Demirgazyk Amerikada we Günorta Amerikada ýaşaýan alty sany Nicotiana görnüşiniň ösümlik iýýänleri tarapyndan induksiýa edilen ýaprak metabolomynyň täzeden gurulmagynyň yzygiderliligini öwrendik. Bu görnüşler Demirgazyk Amerikadaky Nepenthes, ýagny Nikolas Bociflo bilen ýakyndan baglanyşyklydyr. La, N. nicotinis, Nicotiana n. gowşak ot, Nicotiana tabacum, çyzykly temmäki, temmäki (Nicotiana spegazzinii) we temmäki ýaprak temmäki (Nicotiana obtusifolia) (5A surat) (37). Bu görnüşleriň altysy, şol sanda gowy häsiýetlendirilen N. please görnüşleri, petuniýa kladasynyň birýyllyk ösümlikleridir we obtusifolia N. dogan kladasy Trigonophyllae-niň köpýyllyk ösümlikleridir (38). Soňra, mör-möjekleriň iýmitlenmeginiň görnüş derejesindäki metabolik üýtgeşmelerini öwrenmek üçin bu ýedi görnüşe W + W, W + OSM we W + OSS1 induksiýasy geçirildi.
(A) Maksimum ähtimallyga [ýadro glutamin sintezi üçin (38)] we ýedi sany ýakyn baglanyşykly Nicotiana görnüşiniň (dürli reňkler) geografik paýlanyşyna (37) esaslanýan başlangyç filogenetik agaç. (B) Ýedi Nicotiana görnüşiniň metabolik profilleri üçin ýöriteleşdirilen dürlüligiň ýaýraýyş diagrammasy (939 MS/MS; maglumat faýly S1). Görnüş derejesinde metabolom dürlüligi ýöriteleşme derejesi bilen negatiw baglanyşyklydyr. Metabolik dürlüligiň we ýöriteleşme bilen JA toplanmagynyň arasyndaky görnüş derejesindäki özara baglanyşygyň seljermesi 2-nji suratda görkezilen. S9. Reňk, dürli görnüşler; üçburçluk, W + OSS1; gönüburçluk, W + OSM; (C) Nicotiana JA we JA-Ile dinamikasy OS oýarma amplitudasyna görä reýtinglenýär (iki taraply ANOVA we Tukey HSD köp sanly deňeşdirmeden soň deňeşdirme, * P <0.05, ** P <0.01 we * ** W + OS we W + W deňeşdirmek üçin, P <0.001). Ösümlik iýýän we metil JA (MeJA) modelirlenenden soň her görnüşiň (D) dürlüliginiň we (E) ýöriteleşmeginiň gutu şekili. Ýyldyzça W + OS bilen W + W ýa-da lanolin plus W (Lan + W) ýa-da Lan plus MeJA (Lan + MeJa) we Lan gözegçiligi (iki taraplaýyn dispersiýa seljermesi, soňra Tukeýiň HSD post hoc köptaraply deňeşdirmesi, *P<0.05, **P<0.01 we ***P<0.001) arasyndaky möhüm tapawudy görkezýär.
Iki klaster usulyny ulanyp, biz 939 MS/MS-iň 9 modulyny anykladyk (maglumat faýly S1). Dürli bejerişler arkaly täzeden konfigurirlenen MS/MS-iň düzümi görnüşler arasyndaky dürli modullarda örän tapawutlanýar (S8 surat). Hj (bu ýerde görnüş derejesindäki γ-dürlüligi diýlip atlandyrylýar) we δj-ni göz öňüne getirmek, dürli görnüşleriň metabolik giňişlikde örän dürli toparlara jemlenýändigini görkezýär, bu ýerde görnüş derejesindäki bölüniş adatça gyjyndyrmadan has aýdyň bolýar. N. linear we N. obliquus-dan başga, olar induksiýa täsirleriniň giň dinamiki diapazonyny görkezýär (5B surat). Tersine, N. purpurea we N. obtusifolia ýaly görnüşler bejergä metabolik reaksiýa has az aýdyň, ýöne metabolom has dürli. Induksiýa edilen metabolik reaksiýanyň görnüşe görä paýlanyşy ýöriteleşme we gamma dürlüligi arasynda düýpli negatiw korrelasiýa getirdi (PCC = -0.46, P = 4.9×10-8). JA derejelerinde OS tarapyndan döredilen üýtgeşmeler metabolom spesializasiýasy bilen oňyn baglanyşykly we her bir görnüş tarapyndan görkezilen metabolik gamma dürlüligi bilen negatiw baglanyşyklydyr (5B surat we S9 surat). 5C suratda "signal jogaby" görnüşleri diýlip atlandyrylýan görnüşleriň, meselem, Nepenthes nematodes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute we Nepenthes ýumşaklanan görnüşleriň 30 minutda möhüm alamatlara sebäp bolandygyny bellemek gerek. Soňky OS-a mahsus JA we JA-Ile ýaýramalary, "signal jogap bermeýän" diýlip atlandyrylýan beýleki bakteriýalar, meselem, Nepenthes mills, Nepenthes powdery we N. obtusifolia, diňe JA-Ile Edge induksiýasyny OS spesifikasy bolmazdan görkezýär (5C surat). Metabolik derejede, ýokarda agzalyp geçilişi ýaly, gowşan Nepenthes üçin signal jogap berýän maddalar OS spesifikasiýasyny görkezdi we δj-ni ep-esli ýokarlandyrdy, şol bir wagtyň özünde Hj-ni azaldýar. Bu OS-a mahsus başlangyç täsiri signala reaksiýa bermeýän görnüşler hökmünde klassifikasiýa edilen görnüşlerde ýüze çykarylmady (5-nji surat, D we E). OS-a mahsus metabolitler signala jogap berýän görnüşleriň arasynda has köp paýlaşylýar we bu signallar has gowşak signal jogaplary bolan görnüşler bilen jemlenýär, signal jogaplary has gowşak bolan görnüşler bolsa az özara baglanyşygy görkezýär (S8-nji surat). Bu netije JA-laryň OS-a mahsus induksiýasynyň we aşaky metabolomyň OS-a mahsus täzeden konfigurasiýasynyň görnüş derejesinde baglanyşyklydygyny görkezýär.
Soňra, ösümlikleri bejermek üçin metil JA (MeJA) saklaýan lanolin pastasyny ulandyk, bu baglanyşyk režimleriniň ösümlikleriň sitoplazmasynda boljak ekzogen JA tarapyndan ulanylýan JA-nyň elýeterliligi bilen çäklendirilýändigini ýa-da çäklendirilmeýändigini barladyk. Çalt deesterifikasiýa JA-dyr. JA-nyň üznüksiz üpjünçiligi sebäpli signala jogap berýän görnüşlerden signala jogap bermeýän görnüşlere ýuwaş-ýuwaşdan üýtgeýän şol bir meýli tapdyk (5-nji surat, D we E). Gysgaça aýdylanda, MeJA bejergisi çyzykly nematodlaryň, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens we N. mikimotoi-niň metabolomlaryny güýçli täzeden programmalaşdyrdy, netijede δj-niň ep-esli artmagyna we Hj-niň azalmagyna getirdi. N. purpurea diňe δj-niň artmagyny görkezdi, ýöne Hj-niň artmadygyny görkezdi. Öň JA-nyň örän pes derejesini toplaýandygy görkezilen N. obtusifolia hem metabolomyň täzeden konfigurasiýasy babatda MeJA bejergisine ýaramaz jogap berýär. Bu netijeler signala jogap bermeýän görnüşlerde JA önümçiliginiň ýa-da signal geçirijiliginiň fiziologiki taýdan çäklendirilýändigini görkezýär. Bu gipotezany barlamak üçin, biz W + W, W + OSM we W + OSS1 Transkriptomasy (39) tarapyndan döredilen dört görnüşi (N. pallens, N. mills, N. pink we N. microphylla) öwrendik. Metabolomyň täzeden gurulmagynyň nusgasyna laýyklykda, görnüşler transkriptoma giňişliginde gowy bölünýär, olaryň arasynda N. susaydylan iň ýokary OS tarapyndan döredilen RDPI-ni görkezdi, N. gracilis bolsa iň pes görkezijini görkezdi (6A surat). Şeýle-de bolsa, N. oblonga tarapyndan döredilen transkriptoma dürlüliginiň dört görnüşiň arasynda iň pesdigi, öň ýedi görnüşde görkezilen N. oblonganyň iň ýokary metabonomik dürlüligine garşylyk görkezildi. Öňki barlaglar JA signallaryny öz içine alýan irki gorag signallary bilen baglanyşykly genleriň toplumynyň Nikotiana görnüşlerinde ot iýýän haýwanlar bilen baglanyşykly döredijiler tarapyndan döredilen irki gorag jogaplarynyň aýratynlygyny düşündirýändigini görkezdi (39). Bu dört görnüşiň arasyndaky JA signal ýollaryny deňeşdirmek gyzykly bir nagyş açdy (6B surat). Bu ýoldaky AOC, OPR3, ACX we COI1 ýaly genleriň köpüsi bu dört görnüşde induksiýanyň deňeşdirme boýunça ýokary derejesini görkezdi. Şeýle-de bolsa, esasy gen bolan JAR4, JA-ny biologik taýdan işjeň JA-Ile toplanan transkript görnüşine öwürýär we onuň transkripsiýa derejesi örän pes, esasanam N. mills, Nepenthes pieris we N. microphylla-da. Mundan başga-da, N. bifidum-da diňe başga bir AOS geniniň transkripti anyklanmady. Gen ekspresiýasyndaky bu üýtgeşmeler signal allergiki görnüşlerde JA önümçiliginiň pesligi we N. gracilis-iň induksiýasy sebäpli dörän ekstremal fenotiplere sebäp bolup biler.
(A) Ösümlik iýýänleriň induksiýasyndan 30 minut soň nusga alnan dört sany ýakyn baglanyşykly temmäki görnüşiniň irki transkripsiýa jogaplarynyň gaýtadan programmalaşdyrylmagynyň maglumat teoriýasynyň seljermesi. RDPI ösümlik iýýänleriň OS tarapyndan induksiýa edilen ýapraklaryny ýara gözegçiligi bilen deňeşdirmek arkaly hasaplanýar. Reňkler dürli görnüşleri, simwollar bolsa dürli bejeriş usullaryny görkezýär. (B) Dört görnüşiň arasynda JA signal ýollarynda gen ekspresiýasynyň seljermesi. Ýönekeýleşdirilen JA ýoly gutu diagrammasynyň ýanynda görkezilýär. Dürli reňkler dürli gaýtadan işlemegiň usullaryny görkezýär. Ýyldyzça W + OS bejergisi bilen W + W gözegçiliginiň arasynda möhüm tapawudyň bardygyny görkezýär (jübüt tapawutlary üçin Studentiň t-testi üçin, *P<0.05, **P<0.01 we ***P<0.001). OPDA, 12-oksofitodien turşusy; OPC-8: 0,3-okso-2(2′(Z)-pentenil)-siklopentan-1-oktan turşusy.
Soňky bölümde dürli ösümlik görnüşleriniň metabolomynyň mör-möjek görnüşlerine mahsus täzeden gurulmagynyň ot iýýän haýwanlara nähili garşylyk görkezip biljekdigini öwrendik. Öňki gözleglerde Nicotiana urugy nygtaldy. Olaryň Ms we liçinkalara garşylygy örän tapawutlanýar (40). Bu ýerde biz bu model bilen olaryň metabolik plastikliginiň arasyndaky baglanyşygy öwrendik. Ýokardaky dört temmäki görnüşini ulanyp we ot iýýän haýwanlaryň döredýän metabolomynyň dürlüligi we ýöriteleşmesi bilen ösümlikleriň Ms we Sl-e garşylygy arasyndaky baglanyşygy synagdan geçirip, biz umumy Sl-e garşylygyň, dürlüligiň we ýöriteleşmeleriň oňyn baglanyşyklydygyny, şol bir wagtyň özünde hünärmen aýallara garşylyk bilen ýöriteleşme arasyndaky baglanyşygyň gowşakdygyny we dürlülik bilen baglanyşygyň möhüm däldigini anykladyk (S10-njy surat). S1 garşylygyna gelende, öň JA signalynyň geçiş derejesini we metabolomyň plastikligini görkezýän gowşadylan N. chinensis we N. gracilis ot iýýän haýwanlaryň induksiýasyna düýpli tapawutly jogaplara eýe boldular we olar hem meňzeş ýokary garşylyk görkezdiler. Jyns.
Geçen altmyş ýylyň dowamynda ösümlikleri goramak teoriýasy nazaryýet çarçuwasyny döretdi, onuň esasynda gözlegçiler ösümlikleriň ýöriteleşdirilen metabolitleriniň ep-esli sanynyň ewolýusiýasyny we funksiýalaryny çakladylar. Bu teoriýalaryň köpüsi güýçli netijeleriň adaty tertibine eýermeýär (41). Olar esasy çaklamalary (3) şol bir analiz derejesinde teklip edýärler. Esasy çaklamalary synagdan geçirmek belli bir teoriýalaryň seljerilmegine mümkinçilik berende, bu "Meýdan öňe gidýär. Goldalmaly, ýöne başgalaryny ret etmeli (42). Onuň ýerine, täze teoriýa dürli analiz derejelerinde çaklamalar edýär we täze düşündiriş gatlagyny goşýar (42). Şeýle-de bolsa, funksional derejede teklip edilen iki teoriýa, MT we OD, ösümlik iýýän haýwanlaryň döredýän ýöriteleşdirilen metabolik üýtgeşmeleriniň möhüm çaklamalary hökmünde aňsatlyk bilen düşündirilip bilner: OD teoriýasy ýöriteleşdirilen metabolik "giňişlikde" üýtgeşmeleriň ýokary derejede ugurlydygyna ynanýar. MT teoriýasy bu üýtgeşmeleriň ugursyz we metabolik giňişlikde tötänleýin ýerleşjekdigine we ýokary goranyş gymmaty bolan metabolitlere eýe bolmaga meýillidigine ynanýar. OD we MT çaklamalarynyň öňki barlaglary a priori "goranyş" birleşmeleriniň dar toplumy arkaly synagdan geçirildi. Bu metabolit merkezli synaglar ösümlik iýmek döwründe metabolomyň täzeden konfigurasiýasynyň derejesini we traýektoriýasyny seljermek mümkinçiligine päsgel berýär we yzygiderli statistik çarçuwada synag geçirmek üçin ösümlik metabolomyndaky üýtgeşmeleri umumylykda göz öňünde tutup boljak esasy çaklamalary talap etmäge mümkinçilik bermeýär. Bu ýerde biz hasaplama MS-ine esaslanýan metabolomikada innowasion tehnologiýany ulandyk we global metabolomika derejesinde teklip edilýän ikisiniň arasyndaky tapawudy barlamak üçin maglumat teoriýasy deskriptorlarynyň umumy görnüşinde dekonwolusiýa MS analizini geçirdik. Bu teoriýanyň esasy çaklamasy. Maglumat teoriýasy köp ugurlarda, esasanam biodürlülik we iýmit akymyny öwrenmek kontekstinde ulanyldy (43). Şeýle-de bolsa, bilşimiz ýaly, bu ösümlikleriň metabolik maglumat giňişligini beýan etmek we daşky gurşawyň alamatlaryna jogap hökmünde wagtlaýyn metabolik üýtgeşmeler bilen baglanyşykly ekologik meseleleri çözmek üçin ulanylýan ilkinji ulanylyşdyr. Hususan-da, bu usulyň ukyby ösümlik görnüşleriniň içinde we arasyndaky nusgalary deňeşdirmek we ösümlik iýýänleriň dürli görnüşlerden dürli görnüşlere makroewolýusiýa nusgalaryna nähili ösendigini ewolýusiýanyň dürli derejelerinde barlamak ukybyndadyr. Metabolizm.
Esasy komponent analizi (PCA) köp üýtgeýänli maglumat toplumyny ölçegliligi azaltmak giňişligine öwürýär, şonuň üçin maglumatlaryň esasy meýli düşündirilip bilner, şonuň üçin ol adatça maglumat toplumyny derňemek üçin gözleg usuly hökmünde ulanylýar, mysal üçin, dekonwolusiýa metabolomy. Şeýle-de bolsa, ölçegliligi azaltmak maglumat toplumyndaky maglumat mazmunynyň bir bölegini ýitirer we PCA ekologiýa teoriýasyna aýratyn degişli bolan häsiýetler barada mukdary maglumat berip bilmez, mysal üçin: ot iýýän haýwanlaryň ýöriteleşdirilen ugurlarda (meselem, baýlyk, paýlanyş) we köp mukdarda) metabolitlerde dürlüligi nähili täzeden konfigurirleýändigi? Haýsy metabolitler belli bir ot iýýän haýwanyň induksiýa edilen ýagdaýynyň çaklaýjylary bolup durýar? Aýratynlyk, dürlüligi we induksiýalylyk nukdaýnazaryndan, ýapraga mahsus metabolit profiliniň maglumat mazmuny dargaýar we ot iýýän haýwanlaryň iýilmeginiň aýratyn metabolizmi işjeňleşdirip biljekdigi anyklanyldy. Garaşylmadyk ýagdaýda, amala aşyrylan maglumat teoriýasynyň görkezijilerinde beýan edilişi ýaly, iki ot iýýän haýwanyň (gije iýmitlenýän umumy Sl) we Solanaceae boýunça hünärmen Ms-iň hüjümlerinden soň metabolik ýagdaýyň uly gabat gelýändigini gördük. Olaryň iýmitleniş häsiýeti we konsentrasiýasy düýpli tapawutlanýar. OS-de ýag kislotasy-aminokislota konýugat (FAC) başlangyjy (31). Standartlaşdyrylan deşilen ýaralary bejermek üçin ot iýýän haýwan OS-ni ulanmak arkaly simulýasiýa edilen ot iýýän haýwan bejergisi hem meňzeş meýil görkezdi. Ösümlikleriň ot iýýän haýwanlaryň hüjümlerine jogabyny simulýasiýa etmegiň bu standartlaşdyrylan usuly ot iýýän haýwanlaryň iýmitleniş häsiýetindäki üýtgeşmeleriň döreden garyşdyryjy faktorlaryny aradan aýyrýar, bu bolsa dürli wagtlarda dürli derejede zyýana getirýär (34). OSM-iň esasy sebäbi hökmünde tanalýan FAC, OSS1-de JAS we beýleki ösümlik gormonlarynyň jogaplaryny azaldýar, OSS1 bolsa ýüzlerçe esse azaldýar (31). Şeýle-de bolsa, OSS1 OSM-e garanyňda JA toplanmagynyň meňzeş derejesine sebäp boldy. Öňler gowşadylan Nepentesdäki JA reaksiýasynyň OSM-e örän duýgurdygy görkezildi, bu ýerde FAC suw bilen 1:1000 suwlandyrylanda hem öz işjeňligini saklap bilýär (44). Şonuň üçin, OSM bilen deňeşdirilende, OSS1-däki FAC örän pes bolsa-da, ýeterlik derejede JA ýaýramagyna sebäp bolmak üçin ýeterlikdir. Öňki barlaglar porin ýaly beloklaryň (45) we oligosaharidleriň (46) OSS1-de ösümlikleriň goranyş reaksiýalaryny başlatmak üçin molekulýar alamatlar hökmünde ulanylyp bilinjekdigini görkezdi. Şeýle-de bolsa, OSS1-däki bu döredijileriň häzirki barlagda syn edilen JA-nyň toplanmagyna sebäp bolup-bolmaýandygy henizem belli däl.
Dürli ot iýýän haýwanlaryň ýa-da ekzogen JA ýa-da SA (salisil turşusy) ulanylmagy sebäpli ýüze çykýan dürli metabolik barmak yzlaryny beýan edýän gözlegler az bolsa-da (47), hiç kim ösümlik ot torundaky ot iýýän haýwanlaryň görnüşine mahsus bolan bozulmany we onuň aýratyn şahsy maglumatlara täsirini bozmady. Metabolizmiň umumy täsiri ulgamlaýyn öwrenilýär. Bu seljerme JA-lardan başga beýleki ösümlik gormonlary bilen içki gormon torunyň baglanyşygynyň ot iýýän haýwanlaryň döredýän metabolik täzeden gurnalmagynyň aýratynlygyny emele getirýändigini has-da tassyklady. Hususan-da, biz OSM sebäpli ýüze çykan ET-niň OSS1 sebäpli ýüze çykan ET-den has ýokarydygyny anykladyk. Bu usul OSM-de has köp FAC mukdary bilen gabat gelýär, bu bolsa ET partlamasyny başlatmak üçin zerur we ýeterlik şertdir (48). Ösümlikler bilen ot iýýän haýwanlaryň arasyndaky özara täsir kontekstinde, ET-niň ösümliklere mahsus metabolit dinamikasyna signallaşdyrma funksiýasy henizem seýrek we diňe bir birleşme toparyna gönükdirilendir. Mundan başga-da, köp gözleglerde ET-niň düzgünleşdirilmegini öwrenmek üçin ET-niň ýa-da onuň öňbaşçylarynyň ýa-da dürli ingibitorlaryň ekzogen ulanylyşy ulanyldy, olaryň arasynda bu ekzogen himiki ulanylyşlar köp sanly spesifik däl goşmaça täsirleri döreder. Bilşimiz ýaly, bu gözleg ösümlik metabolom dinamikasyny utgaşdyrmak üçin bozulan transgen ösümlikleri öndürmek we duýmak üçin ET-niň ulanylmagyndaky ET-niň rolunyň ilkinji uly möçberli ulgamlaýyn barlagydyr. Ösümlik iýýän haýwanlara mahsus ET induksiýasy ahyrsoňy metabolom jogabyny modullaşdyryp biler. Iň möhümi, fenolamidleriň ösümlik iýýän haýwanlara mahsus de novo toplanmagyny ýüze çykaran ET biosinteziniň (ACO) we duýuş (ETR1) genleriniň transgen manipulýasiýasydyr. Öň ​​ET-niň putresin N-metiltransferazany düzgünleşdirmek arkaly JA-nyň döredýän nikotin toplanmagyny inçe sazlap biljekdigi görkezildi (49). Şeýle-de bolsa, mehaniki nukdaýnazardan ET-niň fenamidiň induksiýasyny nähili inçe sazlaýandygy belli däl. ET-niň signalyň ötüriş funksiýasyndan başga-da, metabolik akym poliaminofenol amidlerine maýa goýumlaryny düzgünleşdirmek üçin S-adenosil-1-metionine hem gönükdirilip bilner. S-adenosil-1-metionin ET we poliamin biosintez ýolunyň umumy ara önümidir. ET signalynyň fenolamidiň derejesini düzgünleşdirýän mehanizmi has giňişleýin öwrenilmegi talap edýär.
Uzak wagtlap, näbelli gurluşly köp sanly ýörite metabolitler sebäpli, belli bir metabolik kategoriýalara uly üns berilmegi biologiki özara täsirlerden soň metabolik dürlüligiň wagtlaýyn üýtgeşmelerini berk baha berip bilmedi. Häzirki wagtda, maglumat teoriýasynyň seljermesine esaslanyp, tarapsyz metabolitlere esaslanýan MS/MS spektrini almagyň esasy netijesi, ot iýýän haýwanlaryň iýýän ýa-da simulýasiýa edýän ösümlik iýýän haýwanlaryň ýaprak metabolomynyň umumy metabolik dürlüligini azaltmagyny dowam etdirmegi we şol bir wagtyň özünde onuň ýöriteleşme derejesini ýokarlandyrmagydyr. Ösüm iýýän haýwanlaryň döredýän metabolom spesifikliginiň bu wagtlaýyn ýokarlanmagy transkriptom spesifikliginiň sinergetik ýokarlanmagy bilen baglanyşyklydyr. Bu has uly metabolom spesifikasiýasyna iň köp goşant goşýan aýratynlyk (ýokary Si gymmatyna eýe bolmak) öň häsiýetlendirilen ösümlik iýýän funksiýasy bolan ýörite metabolitdir. Bu model OD teoriýasynyň çaklamasy bilen gabat gelýär, ýöne metabolomyň gaýtadan programmalaşdyrylmagynyň tötänleýinligi bilen baglanyşykly MT çaklamasy gabat gelmeýär. Şeýle-de bolsa, bu maglumatlar garyşyk modeliň çaklamasy bilen hem gabat gelýär (iň gowy MT; 1B surat), sebäbi belli bolmadyk gorag funksiýalary bolan beýleki häsiýetlendirilmedik metabolitler henizem tötänleýin Si paýlanyşyny yzarlap bilerler.
Bu gözlegde has-da göze ilýän bir nusga, mikroewolýusiýa derejesinden (ýeke-täk ösümlik we temmäki populýasiýasy) has uly ewolýusiýa ölçegine (ýakyn baglanyşykly temmäki görnüşleri) çenli, ewolýusiýa guramasynyň dürli derejeleriniň "iň gowy goragda" bolmagydyr. Ösümlik iýýän haýwanlaryň ukyplarynda uly tapawutlar bar. Mur we beýlekiler (20) we Kessler hem-de Kalske (1) ilki bilen Whittaker (50) tarapyndan tapawutlandyrylan biodürlüligiň üç funksional derejesini himiki dürlüligiň düzümleýin we induksiýa edilen wagt üýtgeşmelerine öwürmegi garaşsyz teklip etdiler; bu awtorlar hem jemlemediler. Giň möçberli metabolom maglumatlaryny ýygnamagyň usullary bu maglumatlardan metabolik dürlüligi nädip hasaplamalydygyny hem görkezmeýär. Bu gözlegde Whittakeriň funksional klassifikasiýasyna kiçi düzedişler α-metabolik dürlüligi belli bir ösümlikde MS/MS spektrleriniň dürlüligi hökmünde, β-metabolik dürlüligi bolsa populýasiýalar toparynyň esasy görnüş içi metabolizmi hökmünde, giňişlik we γ-metabolik dürlüligi bolsa meňzeş görnüşleriň seljermesiniň dowamy hökmünde göz öňünde tutar.
JA signaly ösümlik iýýän haýwanlaryň metabolik reaksiýalarynyň giň gerimi üçin möhümdir. Şeýle-de bolsa, JA biosinteziniň metabolom dürlüligine goşýan goşandynyň berk mukdary barlanylmaýar we JA signalynyň ýokary makroewolýusiýa ölçeginde stress sebäpli metabolik diwersifikasiýa üçin umumy ýer bolup-bolmaýandygy henizem belli däl. Biz Nepenthes ösümlik iýýän haýwanynyň ösümlik iýýän tebigatynyň metabolom spesializasiýasyny döredýändigini we Nikotiana görnüşleriniň ilatynyň içinde we ýakyndan baglanyşykly Nikotiana görnüşleriniň arasynda metabolom spesializasiýasynyň üýtgemesiniň JA signaly bilen ulgamlaýyn oňyn baglanyşyklydygyny gördük. Mundan başga-da, JA signaly bozulanda, ýeke-täk genotip ösümlik iýýän haýwan tarapyndan döredilen metabolik spesifikasiýa ýok ediler (3-nji surat, C we E). Tebigy taýdan gowşadylan Nepenthes populýasiýalarynyň metabolik spektr üýtgemeleri esasan mukdar taýdan bolany üçin, bu analizde metabolik β dürlüliginiň we spesifikasiýasynyň üýtgemeleri esasan metabolitlere baý birleşme kategoriýalarynyň güýçli gyjyndyrylmagy bilen baglanyşykly bolup biler. Bu birleşme synplary metabolom profiliniň bir bölegine agdyklyk edýär we JA signallary bilen oňyn baglanyşyklylyga getirýär.
Temmäki görnüşiniň biohimiki mehanizmleri örän tapawutly bolany üçin, metabolitler hil taýdan aýratyn kesgitlenýär, şonuň üçin ol has analitiki. Maglumat teoriýasynyň tutulan metabolik profili işläp çykarmagy, ösümlik iýýänleriň induksiýasynyň metabolik gamma dürlüligi bilen ýöriteleşme arasyndaky söwdany has-da güýçlendirýändigini görkezýär. JA signaly bu söwdada esasy rol oýnaýar. Metabolom ýöriteleşmesiniň artmagy esasy OD çaklamasyna laýyk gelýär we JA signaly bilen oňyn baglanyşykly, JA signaly bolsa metabolik gamma dürlüligi bilen negatiw baglanyşyklydyr. Bu modeller ösümlikleriň OD kuwwatynyň, esasan, mikroewolýusiýa ölçeginde ýa-da has uly ewolýusiýa ölçeginde JA-nyň plastikligi bilen kesgitlenýändigini görkezýär. JA biosintez kemçiliklerini aýlanyp geçýän ekzogen JA ulanmak tejribeleri, ýakyndan baglanyşykly temmäki görnüşleriniň, ot iýýänler tarapyndan induksiýa edilen JA we metabolom plastikligi ýaly, signala jogap berýän we signala jogap bermeýän görnüşlere bölünip bilinjekdigini has-da görkezýär. Signala jogap bermeýän görnüşler endogen JA öndürip bilmeýändigi sebäpli jogap berip bilmeýärler we şonuň üçin fiziologiki çäklendirmelere sezewar bolýarlar. Bu, N. crescens-iň JA signallaşdyrma ýolundaky käbir esasy genlerdäki (AOS we JAR4) mutasiýalar sebäpli bolup biler. Bu netije, bu görnüşara makroewolýusiýa nusgalarynyň, esasan, içki gormonlaryň duýgurlygyndaky we jogap beriş ukybyndaky üýtgeşmeler bilen baglanyşykly bolup biljekdigini görkezýär.
Ösümlikleriň we ot iýýän haýwanlaryň özara täsirinden başga-da, metabolik dürlüligi öwrenmek daşky gurşawa biologiki uýgunlaşma we çylşyrymly fenotipi alamatlaryň ewolýusiýasyny öwrenmekde ähli möhüm nazary ösüşler bilen baglanyşyklydyr. Häzirki zaman MS gurallary tarapyndan alynýan maglumatlaryň möçberiniň artmagy bilen, metabolik dürlüligiň gipotezalaryny synagdan geçirmek indi şahsy/kategoriýa metabolit tapawutlaryndan geçip, garaşylmadyk nusgalary ýüze çykarmak üçin global seljerme geçirip biler. Giň möçberli seljerme prosesinde möhüm metafora maglumatlary öwrenmek üçin ulanylyp bilinjek manyly kartalary döretmek pikiridir. Şonuň üçin, häzirki wagtda garaşsyz MS/MS metabolomikasynyň we maglumat teoriýasynyň utgaşmasynyň möhüm netijesi, dürli taksonomik ölçeglerde metabolik dürlüligi gözden geçirmek üçin kartalary gurmak üçin ulanylyp bilinjek ýönekeý metrikany üpjün etmegidir. Bu usulyň esasy talabydyr. Mikro/makro ewolýusiýany we jemgyýetçilik ekologiýasyny öwrenmek.
Makroewolýusiýa derejesinde, Erlihiň we Reýweniň (51) ösümlik-möjek bilelikdäki ewolýusiýa teoriýasynyň esasy, ösümlik nesilleriniň diwersifikasiýasynyň sebäbiniň görnüşara metabolik dürlüliginiň üýtgeýändigini çaklamakdyr. Şeýle-de bolsa, bu möhüm işiň çap edilmeginden bäri geçen elli ýylyň dowamynda bu gipoteza seýrek synagdan geçirildi (52). Bu, esasan, uzak aralykdaky ösümlik nesillerinde deňeşdirip boljak metabolik häsiýetleriň filogenetiki aýratynlyklary bilen baglanyşyklydyr. Seýreklik nyşana analiz usullaryny berkitmek üçin ulanylyp bilner. Maglumat teoriýasy tarapyndan işlenen häzirki MS/MS iş akymy näbelli metabolitleriň MS/MS gurluş meňzeşligini (öňünden metabolit saýlamazdan) kesgitleýär we bu MS/MS-leri MS/MS toplumyna öwürýär, şeýlelik bilen professional metabolizmde Bu makroewolýusiýa modelleri klassifikasiýa ölçeginde deňeşdirilýär. Ýönekeý statistik görkezijiler. Bu proses filogenetik analize meňzeýär, ol öňünden çaklamasyz diwersifikasiýa tizligini ýa-da häsiýetiň ewolýusiýasyny kesgitlemek üçin yzygiderlik deňleşdirmegi ulanyp biler.
Biohimiki derejede, Firn we Jonesyň (53) skrining gipotezasy öň hiç hili baglanyşykly bolmadyk ýa-da çalşyrylmadyk metabolitleriň biologik işjeňligini amala aşyrmak üçin çig mal bilen üpjün etmek maksady bilen metabolik dürlüligiň dürli derejelerde saklanýandygyny görkezýär. Maglumat teoriýasy usullary metabolitiň ýöriteleşmesi wagtynda ýüze çykýan bu metabolitlere mahsus ewolýusiýa geçişleriniň teklip edilýän ewolýusiýa skrining prosesiniň bir bölegi hökmünde kesgitlenip bilinjek çarçuwany üpjün edýär: pes spesifikasiýadan ýokary spesifikasiýa biologik taýdan işjeň uýgunlaşma Berlen gurşawyň basylyp saklanan metabolitleri.
Umuman alanyňda, molekulýar biologiýanyň ilkinji günlerinde ösümlikleri goramagyň möhüm teoriýalary işlenip düzüldi we deduktiw gipoteza esaslanan usullar ylmy ösüşiň ýeke-täk serişdesi hasaplanýar. Bu, esasan, tutuş metabolomy ölçemegiň tehniki çäklendirmeleri bilen baglanyşyklydyr. Gipoteza esaslanan usullar beýleki sebäp mehanizmlerini saýlamakda has peýdaly bolsa-da, biohimiki torlary düşünmegimizi ösdürmek ukyby häzirki zaman maglumatlary köp ulanýan ylymda häzirki wagtda elýeterli bolan hasaplama usullaryndan has çäklidir. Şonuň üçin çaklap bolmaýan teoriýalar elýeterli maglumatlaryň çäginden has uzakda, şonuň üçin ylmy-barlag ulgamynda ösüşiň gipotetiki formulasyny/synag siklini ýok edip bolmaz (4). Bu ýerde girizilen metabolomikanyň hasaplama iş akymynyň metabolik dürlüligiň soňky (nähili) we gutarnykly (näme üçin) meselelerine gyzyklanmany täzeden döredip biljekdigini we nazaryýet taýdan dolandyrylýan maglumat ylmynyň täze döwrüne goşant goşup biljekdigini çaklaýarys. Bu döwür öňki nesillere ylham beren möhüm teoriýalary täzeden gözden geçirdi.
Ösümlik iýýän haýwanlary gönüden-göni iýmitlendirmek, gülgüli gülleýän ösümligiň açyk reňkli küýze ýapragynda ikinji ýaşdaky liçinkany ýa-da Sl liçinkasyny ösdürmek arkaly amala aşyrylýar, her ösümlikde 10 ösümlik gaýtalanýar. Mör-möjek liçinkalary gysgyçlar bilen berkidildi we galan ýaprak dokumalary infeksiýadan 24 we 72 sagat soň ýygnaldy we çalt doňduryldy, şeýle hem metabolitler çykaryldy.
Ösümlik iýýänleriň bejergisini ýokary derejede sinhronlaşdyrylan usulda simulýasiýa ediň. Bu usul, mata nagyş tigirlerini ulanyp, mata çilekleriniň ösüş tapgyrynda ösümligiň üç sany doly giňelen ýapragynyň ortaky gapyrgasynyň her tarapynda üç hatar tikenleri deşmekden we derrew 1:5 suwuklandyrylan Ms ulanmakdan ybaratdyr. Ýa-da ellikli barmaklary ulanyp, deşilen ýara S1 OS goýuň. Ýokarda beýan edilişi ýaly ýapragy ýygnaň we işleň. Esasy metabolitleri we ösümlik gormonlaryny çykarmak üçin öň beýan edilen usuly ulanyň (54).
Ekzogen JA ulanylyşlary üçin, her görnüşiň alty gül açýan ösümliginiň her biriniň üç ýapragy 150 μg MeJA (Lan + MeJA) saklaýan 20 μl lanolin pastasy we 20 μl lanolin we ýara bejergisi (Lan + W) bilen işlenilýär ýa-da gözegçilik hökmünde 20 μl arassa lanolin ulanylýar. Ýapraklar işlenilenden 72 sagat soň ýygnaldy, suwuk azotda doňduryldy we ulanylýança -80°C-de saklandy.
Biziň ylmy toparymyzda dört JA we ET transgen liniýalary, ýagny irAOC (36), irCOI1 (55), irACO we sETR1 (48) anyklanyldy. irAOC JA we JA-Ile derejeleriniň güýçli peselmegini görkezdi, irCOI1 bolsa JA-lara duýgur däldi. EV bilen deňeşdirilende, JA-Ile toplanmagy artdy. Şonuň ýaly-da, irACO ET önümçiligini azaldýar we EV bilen deňeşdirilende, ET-e duýgur bolmadyk sETR1 ET önümçiligini artdyrar.
ET ölçeglerini inwaziw däl usulda ýerine ýetirmek üçin fotoakustik lazer spektrometri (Sensor Sense ETD-300 real-time ET sensory) ulanylýar. Bejerişden derrew soň, ýapraklaryň ýarysy kesilip, 4 ml-lik möhürlenen aýna flakonyna geçirildi we baş boşlugynyň 5 sagadyň dowamynda toplanmagyna rugsat berildi. Ölçeg mahalynda her flakon 8 minutlap sagatda 2 litr arassa howa akymy bilen ýuwuldy, bu akym öň Sensor Sense tarapyndan üpjün edilen katalizatordan geçip, CO2 we suwy aýyrdy.
Mikroarray maglumatlary ilki (35)-de çap edildi we Milli Biotehnologiýa Maglumat Merkeziniň (NCBI) Gen Ekspressiýasynyň Giňişleýin Maglumat Bazasynda (giriş belgisi GSE30287) saklandy. Bu gözleg üçin W + OSM bejergisi sebäpli dörän ýapraklara we zeper ýetmedik gözegçilik görnüşine degişli maglumatlar çykaryldy. Çig intensiwlik log2. Statistik seljermeden öň, başlangyç ölçeg R programma üpjünçiligini ulanyp 75-nji persentiline öwrülip, ​​normallaşdyryldy.
Nicotiana görnüşleriniň asyl RNK yzygiderliligi (RNK-seq) maglumatlary NCBI Gysga Okamak Arhiwlerinden (SRA) alyndy, taslamanyň belgisi PRJNA301787 bolup, ol Zhou we beýlekiler tarapyndan habar berildi (39) we (56)-da beýan edilişi ýaly dowam edýär. Bu gözlegde seljermek üçin Nicotiana görnüşlerine laýyk gelýän W + W, W + OSM we W + OSS1 tarapyndan işlenen çig maglumatlar saýlandy we aşakdaky usulda işlendi: Ilki bilen çig RNK-seq okamalary FASTQ formatyna geçirildi. HISAT2 FASTQ-ny SAM-a öwürýär we SAMtools SAM faýllaryny tertiplenen BAM faýllaryna öwürýär. StringTie gen ekspresiýasyny hasaplamak üçin ulanylýar we onuň ekspresiýa usuly million yzygiderli transkripsiýa böleklerinde müň esasy bölekde bölekleriň bolmagydyr.
Analizde ulanylan Acclaim hromatografik sütüni (150 mm x 2.1 mm; bölejikleriň ölçegi 2.2μm) we 4 mm x 4 mm gorag sütüni şol bir materialdan ybarat. Dionex UltiMate 3000 Ultra Ýokary Performansly Suwuk Hromatografiýa (UHPLC) ulgamynda aşakdaky ikilik gradient ulanylýar: 0-dan 0.5 minuta çenli, izokratik 90% A [deionlaşdyrylan suw, 0.1% (g/g) asetonitril we 0.05% formik kislota], 10% B (asetonitril we 0.05% formik kislota); 0.5-den 23.5 minuta çenli, gradient fazasy degişlilikde 10% A we 90% B; 23.5-den 25 minuta çenli, izokratik 10% A we 90% B. Akym tizligi 400μl/min. Ähli MS analizleri üçin, sütün eluentini pozitiw ionlaşma re iniminde işleýän elektropüskürtme çeşmesi bilen enjamlaşdyrylan kwadrupol we uçuş wagty (qTOF) analizatoryna inýeksiýa ediň (kapillar naprýaženiýesi, 4500 V; kapillýar çykyşy 130 V; Guratma temperaturasy 200°C; guradylan howa akymy 10 litr/min).
Umumy anyklanyp bilinýän metabolik profil barada gurluş maglumatlaryny almak üçin maglumatlardan degişli bolmadyk ýa-da tapawutlandyryp bolmaýan MS / MS fragment analizini (mundan beýläk MS / MS diýlip atlandyrylýar) geçiriň. Taýýarlanmadyk MS / MS usulynyň konsepsiýasy kwadrupoluň örän uly massa izolýasiýa penjiresine eýe bolmagyna esaslanýar [şonuň üçin ähli massa-zarýad gatnaşygy (m/z) signallaryny fragmentler hökmünde kabul ediň]. Şu sebäpden, Impact II enjamy CE egilmesini döredip bilmedigi üçin, çaknyşyk sebäpli dissosiasiýa çaknyşyk energiýasynyň (CE) gymmatlarynyň ýokarlanmagy arkaly birnäçe garaşsyz analiz geçirildi. Gysgaça aýdylanda, ilki bilen nusgany UHPLC-elektrospreý ionlaşdyrmasy/qTOF-MS arkaly ýeke massa spektrometriýa režimini (çeşme içindäki fragmentasiýa tarapyndan döredilen pes fragmentasiýa şertleri) ulanyp, m/z 50-den 1500-e çenli 5 Hz gaýtalanýan ýygylykda skanirläp seljeriň. MS / MS analizi üçin çaknyşyk gazy hökmünde azoty ulanyň we aşakdaky dört dürli çaknyşyk sebäpli dissosiasiýa naprýaženiýelerinde garaşsyz ölçegleri geçiriň: 20, 30, 40 we 50 eV. Ölçeg prosesinde kwadrupolyň iň uly massa izolýasiýa penjiresi bar, m/z 50-den 1500-e çenli. Öňki göwde m/z we izolýasiýa giňligi synagy 200-e goýlanda, massa diapazony enjamyň işleýän programma üpjünçiligi we 0 Da tarapyndan awtomatiki usulda işjeňleşdirilýär. Ýeke massa režimindäki ýaly massa böleklerini skanirläň. Massa kalibrlemek üçin natriý formatyny (50 ml izopropanol, 200 μl formik kislota we 1 ml 1M NaOH suw ergini) ulanyň. Brukeriň ýokary takyklykly kalibrleme algoritmini ulanyp, maglumat faýly belli bir wagt aralygynda ortaça spektri işledip bolandan soň kalibrlenýär. Çig maglumat faýllaryny NetCDF formatyna öwürmek üçin Data Analysis v4.0 programma üpjünçiliginiň (Brook Dalton, Bremen, Germaniýa) eksport funksiýasyny ulanyň. MS/MS maglumat toplumy açyk metabolomika maglumat bazasy MetaboLights-da (www.ebi.ac.uk) giriş belgisi bilen saklandy. MTBLS1471.
MS/MS assembly pes we ýokary çaknyşyk energiýasy we täze ornaşdyrylan düzgünler üçin MS1 ​​we MS/MS hil signallarynyň arasyndaky korrelýasiýa seljermesi arkaly amala aşyrylyp bilner. Öňbaşçynyň önüme paýlanyşynyň korrelýasiýa seljermesini amala aşyrmak üçin R skripti, düzgünleri amala aşyrmak üçin bolsa C# skripti (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) ulanylýar.
Fon şowhuny sebäpli dörän ýalan pozitiw ýalňyşlyklary we diňe birnäçe nusgada belli m/z aýratynlyklaryny ýüze çykarmak arkaly dörän ýalan korrelasiýany azaltmak üçin, biz R paketiniň XCMS-iň "doly pik" funksiýasyny ulanýarys (fon şowhunyny düzetmek üçin). "NA" (anyklanylmadyk pik) intensiwligini çalşyrmak üçin ulanylmaly. Doldurma pik funksiýasy ulanylanda, maglumatlar toplumynda korrelasiýa hasaplamasyna täsir etjek köp "0" intensiwlik gymmatlyklary bar. Soňra, doldurylan pik funksiýasy ulanylanda we doldurylan pik funksiýasy ulanylmaýanda alnan maglumatlary işläp bejermegiň netijelerini deňeşdirýäris we ortaça düzedilen çaklanylýan gymmata esaslanyp, fon şowhuny gymmatyny hasaplaýarys we soňra bu 0 intensiwlik gymmatlyklaryny hasaplanan fon gymmaty bilen çalşyrýarys. Şeýle hem, diňe intensiwligi fon gymmatyndan üç esse geçen aýratynlyklary göz öňünde tutduk we olary "hakyky pikler" hökmünde kabul etdik. PCC hasaplamalary üçin diňe nusga öňünden (MS1) we azyndan sekiz hakyky pik bolan bölek maglumat toplumynyň m/z signallary göz öňünde tutulýar.
Eger tutuş nusgadaky öňki hil aýratynlygynyň intensiwligi pes ýa-da ýokary çaknyşyk energiýasyna sezewar edilen şol bir hil aýratynlygynyň peselen intensiwligi bilen düýpli baglanyşykly bolsa we aýratynlyk CAMERA tarapyndan izotop pik hökmünde bellenilmedik bolsa, ony has giňişleýin kesgitlemek mümkin. Soňra, 3 sekuntyň içinde (pikiň saklanmagy üçin çaklanylýan saklanyş wagty aralygy) ähli mümkin bolan öňki önüm jübütlerini hasaplamak arkaly korrelýasiýa seljermesi geçirilýär. Diňe m/z gymmaty öňki gymmatyndan pes bolanda we MS/MS parçalanmasy maglumatlar toplumyndaky öňki önüm bilen bir nusga ýerinde ýüze çykanda, ol bölek hasaplanýar.
Bu iki ýönekeý düzgüne esaslanyp, biz anyklanan öňbaşçynyň m/z-den uly m/z gymmatlyklary bolan we öňbaşçynyň we görkezilen bölegiň peýda bolýan nusga pozisiýasyna esaslanyp, görkezilen bölekleri aýyrýarys. Şeýle hem, MS1 režiminde döredilen köp çeşme bölekleri tarapyndan döredilen hil aýratynlyklaryny dalaşgär öňbaşçylar hökmünde saýlamak, şeýlelik bilen artykmaç MS/MS birleşmelerini döretmek mümkin. Bu maglumat artykmaçlygyny azaltmak üçin, spektrleriň NDP meňzeşligi 0,6-dan geçse we olar CAMERA tarapyndan belli edilen "pcgroup" hromatogrammasyna degişli bolsa, biz olary birleşdireris. Ahyrsoňy, dürli çaknyşyk energiýalarynda şol bir m/z gymmaty bolan ähli dalaşgär depeleriniň arasynda iň ýokary intensiwlik depesini saýlamak arkaly öňbaşçy we bölekler bilen baglanyşykly dört CE netijesiniň hemmesini soňky dekonwolusiýa edilen kompozit spektre birleşdirýäris. Indiki işleme ädimleri kompozit spektr düşünjesine esaslanýar we böleklenme ähtimallygyny ýokarlandyrmak üçin zerur bolan dürli CE şertlerini göz öňünde tutýar, sebäbi käbir bölekleri diňe belli bir çaknyşyk energiýasynda anyklap bolýar.
Metabolik profiliň induktiwligini hasaplamak üçin RDPI (30) ulanyldy. Metabolik spektr dürlüligi (Hj indeksi) Martínez we beýlekiler tarapyndan beýan edilen aşakdaky deňleme arkaly MS/MS ýygylyk paýlanyşynyň Şennon entropiýasyny ulanyp, MS/MS prekursorlarynyň köplüginden alynýar. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) bu ýerde Pij j-nji nusgadaky i-nji MS/MS-iň deňeşdirme ýygylygyna laýyk gelýär (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2, …, m) t).
Metabolik spesifiklik (Si indeksi) berlen MS/MS-iň seredilýän nusgalaryň arasyndaky ýygylyga baglylykda beýan ediliş deňligi hökmünde kesgitlenýär. MS/MS spesifikligi Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi) görnüşinde hasaplanýar.
Her j nusgasynyň metabolom-spesifik δj indeksini we MS/MS spesifikliginiň ortaça δj = ∑i = 1mPijSi ölçegini almak üçin aşakdaky formulany ulanyň.
MS/MS spektrleri jübüt-jübüt deňleşdirilýär we meňzeşlik iki bal esasynda hasaplanýar. Ilki bilen, standart NDP (kosinus korrelýasiýa usuly hökmünde hem bellidir) ulanyp, spektrleriň arasyndaky segment meňzeşligini kesgitlemek üçin aşakdaky deňleme ulanyň NDP = (∑iS1 we S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 bu ýerde S1 we S2 Degişlilikde, 1-nji spektr we 2-nji spektr, şeýle hem WS1, i we WS2 üçin, i iki spektriň arasyndaky i-nji umumy pikiň tapawudynyň 0,01 Da-dan az bolan iň ýokary intensiwlige esaslanýan agramy görkezýär. Agram aşakdaky ýaly hasaplanýar: MassBank tarapyndan teklip edilýän ýaly W = [iň ýokary intensiwlik] m [hil] n, m = 0,5, n = 2.
Ikinji baha beriş usuly ornaşdyryldy, bu bolsa MS/MS arasyndaky paýlaşylan NL-i seljermegi öz içine aldy. Şu maksat bilen, biz MS parçalanma prosesinde ýygy-ýygydan duş gelýän 52 NL sanawyny we öň gowşan Nepenthes görnüşleriniň ikinji metabolitleriniň MS/MS spektri üçin bellik edilen has anyk NL-ni (S1 maglumat faýly) ulandyk (9, 26). Her bir MS/MS üçin käbir NL-leriň häzirki we ýoklugyna laýyk gelýän 1 we 0 ikilik wektor dörediň. Ýewklid aralygynyň meňzeşligine esaslanyp, NL meňzeşlik ballary ikilik NL wektorlarynyň her jübütleri üçin hasaplanýar.
Ikitaraplaýyn klasterleşdirmegi ýerine ýetirmek üçin, biz Agramly Gen Bilelikdäki Ekspressiýa Analiziniň (WGCNA) giňeldilmegine esaslanýan R paketi DiffCoEx-i ulandyk. MS/MS spektrleriniň NDP we NL bal beriş matrisalaryny ulanyp, deňeşdirme korrelýasiýa matrisasyny hasaplamak üçin DiffCoEx-i ulandyk. Ikilik klasterleşdirme “cutreeDynamic” parametrini usul = “hybrid”, cutHeight = 0.9999, deepSplit = T we minClusterSize = 10 edip sazlamak arkaly ýerine ýetirilýär. DiffCoEx-iň R çeşme kody Tesson we beýlekiler tarapyndan goşmaça 1-nji faýldan göçürilip alyndy (57); Zerur R WGCNA programma üpjünçiligini https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA salgysyndan tapyp bolýar.
MS/MS molekulýar tor analizini geçirmek üçin, biz NDP we NL meňzeşlik görnüşlerine esaslanýan jübüt spektral baglanyşygy hasapladyk we CyFilescape yFiles düzüliş algoritmi giňeltme programmasynda organiki düzülişi ulanyp, tor topologiýasyny görselleşdirmek üçin Cytoscape programma üpjünçiligini ulandyk.
Maglumatlar boýunça statistik seljerme geçirmek üçin R wersiýasynyň 3.0.1-ni ulanyň. Statistik ähmiýetlilik iki taraplaýyn dispersiýa seljermesi (ANOVA) arkaly bahalandyryldy, soňra Tukeýiň hakykatdanam ähmiýetli tapawut (HSD) post-hoc synagy geçirildi. Ösümlik iýýän bejergi bilen gözegçilik arasyndaky tapawudy seljermek üçin, şol bir dispersiýaly iki topar nusganyň iki taraplaýyn paýlanyşy Studentiň t synagy arkaly seljerildi.
Bu makala üçin goşmaça materiallar üçin http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1 salgysyna serediň.
Bu Creative Commons Attribution-Non-Commercial License şertlerine laýyklykda ýaýradylýan açyk girişli makala bolup, ol islendik serişdede ulanmaga, ýaýratmaga we köpeltmäge rugsat berýär, eger soňky ulanyş täjirçilik girdejisi üçin bolmasa we asyl işiň dogrudygy şerti bilen. Salgylanma.
Bellik: Sahypa maslahat berýän adamyň e-poçtany görmegini isleýändigiňizi we onuň spam däldigini bilmegi üçin diňe e-poçta salgyňyzy bermegiňizi haýyş edýäris. Biz hiç hili e-poçta salgylaryny hasaba almarys.
Bu sorag siziň myhmandygyňyzy barlamak we awtomatiki spam iberilmeginiň öňüni almak üçin ulanylýar.
Maglumat teoriýasy ýörite metabolomlary deňeşdirmek we synagdan goranmak teoriýalaryny çaklamak üçin umumy serişde hödürleýär.
Maglumat teoriýasy ýörite metabolomlary deňeşdirmek we synagdan goranmak teoriýalaryny çaklamak üçin umumy serişde hödürleýär.
© 2021 Ylmyň ösüşi üçin Amerikan birleşigi. ähli hukuklar goralandyr. AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef we COUNTER-iň hyzmatdaşy. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.