Teori pertahanen sinuan-sinuan si berbeda mereken bimbingen teoritis si penting guna njelasken pola metabolisme khusus sinuan-sinuan, tapi prediksi kuncina tetap iuji. I jenda, kami make analisis spektrometri massa tandem si la bias (MS/MS) guna secara sistematis menjelajahi metabolom strain tembakau si enggo melemah i bas sinuan-sinuan si sada-sada nari ku populasi ras spesies si erhubungen si ndeher, ras ngolah melala teori fitur spektrometri massa erpalasken spektrum senyawa i bas informasi e. Kerangka guna nguji prediksi kunci teori pertahanen optimal (OD) ras sasaran bergerak (MT). Komponen informasi metabolomik sinuan-sinuan konsisten ras teori OD, tapi bertentangan ras prediksi utama teori MT kerna dinamika metabolomik si isebabken herbivora. I bas skala evolusi mikro seh ku makro, sinyal jasmonat iidentifikasi sebage penentu utama OD, sedangken sinyal etilen mereken penyetelan halus respon spesifik herbivora si i anotasiken jaringan molekuler MS/MS.
Metabolit khusus si erbage-bage strukturna eme peserta utama ibas adaptasi sinuan-sinuan nandangi lingkungen, khususna ibas pertahanen musuh (1). Diversifikasi si luar biasa i bas metabolisme khusus si lit i bas sinuan-sinuan enggo merangsang puluhen tahun penelitian si mbages kerna melala aspek fungsi ekologisna, janah enggo membentuk daftar teori pertahanen sinuan-sinuan si gedang, e me perkembangen evolusioner ras ekologis interaksi sinuan-sinuan ras serangga. Penelitian empiris mereken bimbingen si penting (2). Tapi, teori-teori pertahanen sinuan-sinuan enda la ngikuti jalur normatif penalaran deduktif hipotetis, i ja prediksi kunci lit i bas tingkat analisis si seri (3) ras iuji secara eksperimental guna memajuken siklus perkembangen teoritis selanjutna (4). Keterbatasen teknis membatasi pengumpulen data ku kategori metabolisme tertentu ras mengecualiken analisis komprehensif metabolit khusus, alu bage mencegah perbandingen antar kategori si penting guna perkembangen teoritis (5). Kurangna data metabolomik si komprehensif ras mata uang si seri guna membandingken alur kerja pengolahen ruang metabolisme antara kelompok sinuan-sinuan si berbeda menghambat kedewasaan ilmiah bidang e.
Perkembangen terbaru i bas bidang metabolomik spektrometri massa tandem (MS/MS) banci secara komprehensif menciriken perubahen metabolisme i bas ras antar spesies clade sistem tertentu, ras banci igabungken ras metode komputasi guna ngitung kemiripen struktural antara campuren kompleks enda. Pemeteh si enggo lit kerna kimia (5). Kombinasi teknologi canggih ibas analisis ras komputasi mereken kerangka si iperluken guna pengujian jangka panjang ibas melala prediksi si ibahan teori ekologi ras evolusi kerna keragamen metabolisme. Shannon (6) mpetandaken teori informasi tangtangna i bas artikel mani tahun 1948, si namaken palas guna analisis matematis informasi, si enggo ipake i bas melala bidang selain aplikasi aslina. Ibas genomik, teori informasi enggo berhasil iterapken guna ngukur uruten informasi konservatif (7). Ibas penelitian transkriptomik, teori informasi menganalisis perubahen secara keseluruhan ibas transkriptom (8). I bas penelitian si enggo lewat, iterapken kami kerangka statistik teori informasi ku metabolomik guna nuriken keahlian metabolisme tingkat jaringan i bas sinuan-sinuan (9). I jenda, igabungken kami alur kerja berbasis MS/MS ras kerangka statistik teori informasi, si itandaina alu keragamen metabolisme i bas mata uang umum, guna membandingken prediksi kunci teori pertahanen tumbuhen metabolom si iinduksi herbivora.
Kerangka-kerangka teoritis pertahanen sinuan-sinuan biasana saling inklusif ras banci ibagi jadi dua kategori: si mencoba menjelasken persebaran metabolit khusus sinuan-sinuan erpalasken fungsi pertahanen, misalna pertahanen si optimal (OD) (10), sasaran bergerak (MT) (11) ) Ras penampilen sedangken sekan si deban, si ketersediaan mpengaruhi pertumbuhen sinuan-sinuan ras akumulasi metabolit khusus, umpamana karbon: hipotesis keseimbangan nutrisi (13), hipotesis laju pertumbuhen (14 ), ras hipotesis keseimbangan pertumbuhen ras diferensiasi (15). Dua kelompok teori e lit ibas tingkat analisis si berbeda (4). Tapi, dua teori si ngelibatken fungsi pertahanen i bas tingkat fungsional mendominasi percakapen kerna pertahanen konstitutif ras induksi sinuan-sinuan: teori OD, si mengasumsiken maka sinuan-sinuan berinvestasi i bas pertahanen kimiana si mehergana hanya sanga iperluken, misalna, sanga ia itelan Sanga binatang dukut menyerang, erkiteken si e, si masa depan ras kemungkinan si fungsi si ibereken (10); hipotesis MT ngusulken maka la lit sumbu perubahen metabolit arah, tapi metabolit berubah secara acak, alu bage tercipta kemungkinan Menghalangi “target gerak” metabolisme si menyerang herbivora. Alu kata sideban, dua teori enda erbahan prediksi si berlawanen kerna remodeling metabolisme si terjadi kenca serangan herbivora: hubungen antara akumulasi metabolit si searah alu fungsi pertahanen (OD) ras perubahen metabolisme si la terarah (MT) (11 ).
Hipotesis OD ras MT labo saja ngelibatken perubahen si iinduksi i bas metabolom, tapi pe konsekuensi ekologis ras evolusioner i bas akumulasi metabolit enda, umpamana biaya adaptif ras manfaat perubahen metabolisme enda i bas lingkungen ekologis tertentu (16). Aminna pe duana hipotesis e nandai fungsi pertahanen metabolit khusus, si banci ntah pe la banci ergana, prediksi kunci si mbedaken hipotesis OD ras MT lit i bas arah perubahen metabolisme si iinduksi. Prediksi teori OD enggo ndatken perhatian si paling eksperimental sedekah enda. Tes-tes enda termasuk penelitian fungsi pertahanen langsung ntah pe la langsung jaringan si berbeda senyawa-senyawa tertentu i bas rumah kaca ras kondisi alam, bage pe perubahen tahap perkembangen sinuan-sinuan (17-19). Tapi, sedekah enda, erkiteken kurangna alur kerja ras kerangka statistik guna analisis komprehensif global kerna keragamen metabolisme organisme kai pe, prediksi perbedan utama antara dua teori e (ertina, arah perubahen metabolisme) tetap denga iuji. Ijenda, ibereken kami sada analisis si bage.
Salah sada ciri si signifikan ibas metabolit spesifik sinuan-sinuan eme keragamen strukturalna si ekstrim ibas kerina tingkat mulai sinuan-sinuan si sada, populasi seh ku spesies si seri (20). Melala perubahen kuantitatif metabolit khusus banci siperdiateken ibas skala populasi, sedangken perbedaan kualitatif si megegeh biasana ipertahanken ibas tingkat spesies (20). Emaka keragamen metabolisme sinuan-sinuan merupaken aspek utama keragamen fungsional, si ncidahken kemampuan beradaptasi ku relung si berbeda, khususna relung si berbeda kemungkinan invasi serangga khusus ras herbivora umum (21). Mulai artikel Fraenkel (22) si groundbreaking kerna alasen litna metabolit spesifik sinuan-sinuan, interaksi ras erbage-bage serangga enggo ianggap sebage tekanan seleksi si penting, janah interaksi enda iakap enggo membentuk sinuan-sinuan sedekah evolusi. Jalur metabolisme si lit i bas (23). Perbedaan antar spesies ibas keragamen metabolit khusus banci ka ncidahken keseimbangan fisiologis si berhubungen ras pertahanen sinuan-sinuan si konstitutif ras induksi nandangi strategi herbivora, erkiteken dua spesies e rusur berkorelasi negatif sada ras si debanna (24). Aminna pe banci saja erguna guna njaga pertahanen si mehuli tep-tep paksa, perubahen metabolisme si tepat waktu si lit hubungenna ras pertahanen mereken manfaat si jelas i bas banci sinuan-sinuan ngalokasiken sumber daya si meherga man investasi fisiologis si deban (19, 24), ras menghindari kebutuhen simbiosis. Kerusaken si jadi jaminen (25). Selain si e, reorganisasi metabolit khusus enda si ibahan serangga herbivora banci erbahanca terjadi distribusi si merusak i bas populasi (26), janah banci ncidahken bacaan langsung perubahen alami si substansial i bas sinyal asam jasmonik (JA), si banci ipertahanken i bas populasi. Sinyal JA si meganjang ras si rendah eme trade-off antara pertahanen nandangi herbivora ras persaingen ras spesies tertentu (27). Selain si e, jalur biosintesis metabolit khusus pasti mengalami kehilangan ras transformasi si pedas i bas evolusi, si erbahanca terjadi distribusi metabolisme si la mehuli i bas spesies si erkerabat erat (28). Polimorfisme enda banci pedas terbentuk ibas merespon perubahen pola herbivora (29), si ertina fluktuasi komunitas herbivora eme faktor kunci si mendorong heterogenitas metabolisme.
Ijenda, secara khusus iselesaikan kami masalah-masalah si lit i teruh enda. (I) Uga carana serangga si man rumput e mengkonfigurasi mulihi metabolom sinuan-sinuan? (Ii) Kai nge komponen informasi utama plastisitas metabolisme si banci iukur guna nguji prediksi teori pertahanen jangka panjang? (Iii) Apakah memprogram ulang metabolom sinuan-sinuan alu cara si unik man penyerang, adi bage, kai peran hormon sinuan-sinuan i bas menyesuaiken respon metabolisme tertentu, ras metabolit si apai si berkontribusi ku spesifisitas pertahanen spesies? (Iv) Erkiteken prediksi si ibahan melala teori pertahanen banci ipebelang ku kerina tingkat jaringan biologis, isungkun kami kuga konsistenna respon metabolisme si isebabken e mulai perbandingen internal seh ku perbandingen antar spesies? Guna si e, enggo secara sistematis ipelajari kami metabolom bulung nikotin tembakau, si merupaken sinuan-sinuan model ekologis si bayak metabolisme khususna, ras efektif nandangi larva dua herbivora asli, Lepidoptera Datura (Ms) ( Sangat agresif, terutama ipan) Pada Solanaceae of littoram are “genus”, ras sinuan-sinuan inang Solanaceae ras inang si deban genera ras keluarga si deban Pangan sinuan-sinuan. I parse kami spektrum metabolomik MS/MS ras i ekstraksi kami deskriptor statistik teori informasi guna membandingken teori OD ras MT. Erbahan peta spesifisitas guna mpebetehken identitas metabolit kunci. Analisis e ipebelang ku populasi asli N. nasi ras spesies tembakau si erhubungen erat erkiteken lebih lanjut menganalisis kovariansi antara pensinyalan hormon sinuan-sinuan ras induksi OD.
Guna menangkap peta keseluruhen kerna plastisitas ras struktur metabolom bulung tembakau herbivora, ipake kami alur kerja analisis ras perhitungan si enggo ikembangken sebelumna guna secara komprehensif mpersada ras dekonvolusi data resolusi tinggi spektrum MS/MS independen i bas ekstrak sinuan-sinuan nari ( 9 ). Metode si la berdiferensiasi enda (igelari MS/MS) banci membangun spektrum senyawa si la berlebihen, si kenca si e banci ipake guna kerina analisis tingkat senyawa si ituriken i jenda. Metabolit sinuan-sinuan si enggo dekonvolusi enda erbage-bage jenisna, terdiri ibas ratusen seh ku ribun metabolit (kira-kira 500-1000-s/MS/MS i jenda). Ijenda, siperdiateken plastisitas metabolisme ibas kerangka teori informasi, ras ngukur keragamen ras profesionalisme metabolom erpalasken entropi Shannon distribusi frekuensi metabolisme. Alu make rumus si enggo idalanken sebelumna (8), iperhitungken kami sada rangkaian indikator si banci ipake guna ngukurken keragamen metabolom (indikator Hj), spesialisasi profil metabolisme (indikator δj) ras spesifisitas metabolisme sada metabolit (indikator Si) . Selain si e, iterapken kami Indeks Plastisitas Jarak Relatif (RDPI) guna ngukurken induksi metabolom herbivora (Gambar 1A) (30). Ibas kerangka statistik enda, siperlakuken spektrum MS/MS sebage unit informasi dasar, ras siproses kelimpahen relatif MS/MS jadi peta distribusi frekuensi, jenari sipake entropi Shannon guna memperkiraken keragamen metabolom ibas si e nari. Spesialisasi metabolom iukur alu rata-rata spesifisitas sada spektrum MS/MS. Emaka peningkatan kelimpahen piga-piga kelas MS/MS kenca induksi herbivora iubah jadi induksi spektral, RDPI ras spesialisasi, e me peningkatan indeks δj, erkiteken metabolit si lebih khusus ihasilken ras indeks Si si tinggi ihasilken. Penurunan indeks keragamen Hj ncidahken maka baik jumlah MS/MS si ihasilken berkurang, ntah pe distribusi frekuensi profil berubah ku arah si kurang seragam, sekaligus mengurangi ketidakpastianna secara keseluruhan. Arah perhitungan indeks Si, banci isorotken MS/MS si apai si iinduksi herbivora tertentu, sebalikna, MS/MS si apai si la merespon induksi, si jadi indikator kunci guna mbedaken prediksi MT ras OD.
(A) Deskriptor statistik si ipake guna herbivora (H1 seh ku Hx) MS/MS data-induksi (RDPI), keragamen (indeks Hj), spesialisasi (indeks δj) ras spesifisitas metabolit (indeks Si). Peningkatan tingkat spesialisasi (δj) ncidahken maka, rata-rata, lebih melala metabolit spesifik herbivora si bakal ihasilken, sedangken penurunan keragamen (Hj) ncidahken penurunan produksi metabolit ntah pe distribusi metabolit si la merata i bas peta distribusi . Nilai Si menilai apakah metabolit e spesifik man sada kondisi tertentu (i jenda, herbivora) ntah pe sebalikna ipertahanken i bas tingkat si seri. (B) Diagram konseptual prediksi teori pertahanen alu make sumbu teori informasi. Teori OD memprediksi maka serangan herbivora e banci nambahi metabolit pertahanen, alu bage nambahi δj. Sekaligus, Hj menurun erkiteken profil e iatur mulihi arah ketidakpastian informasi metabolisme si berkurang. Teori MT memprediksi maka serangan herbivora e erbahanca terjadi perubahen non-arah i bas metabolom, alu bage meningkatken Hj sebage indikator peningkatan ketidakpastian informasi metabolisme ras erbahanca terjadi distribusi acak Si. Kami pe ngusulken model campuren, MT si mehulina, i ja piga-piga metabolit si lit nilai pertahanenna si lebih tinggi secara khusus pasti meningkat (nilai Si si tinggi), sementara si debanna ncidahken tanggapen acak (nilai Si si lebih rendah).
Alu make deskriptor teori informasi, kita menafsirkan teori OD guna memprediksi maka perubahen metabolit khusus si ibahan herbivora i bas keadaan konstitutif si la ibahan erbahanca (i) lit peningkatan spesifisitas metabolisme (indeks Si) si mendorong spesifisitas metabonomik (indeks δj) Peningkatan) kelompok metabolit khusus tertentu ras nilai pertahanen metaboloij si lebih tinggi ( indeks) erkiteken perubahen persebaran frekuensi metabolisme ku persebaran tubuh si lebih leptin. Ibas tingkat sada metabolit, iarapken distribusi Si si teratur, ija metabolit e pasti nambahi nilai Si sue ras nilai pertahanenna (Gambar 1B). Ibas garis enda, ijelasken kami teori MT guna memprediksi maka eksitasi e erbahanca (i) perubahen non-arah metabolit si erbahanca indeks δj nurun, ras (ii) indeks Hj meningkat erkiteken meningkatna ketidakpastian metabolisme. Atau keacakan, si banci iukur alu entropi Shannon ibas bentuk keragamen si umum. Adi kerna komposisi metabolisme, teori MT enda pasti memprediksi persebaran acak Si. Alu mperdiateken maka metabolit tertentu lit i bas kondisi tertentu i bas kondisi tertentu, janah kondisi si deban labo i bas kondisi tertentu, janah nilai pertahanenna tergantung ku lingkungen, kami pe ngusulken model pertahanen campuren, i ja δj ras Hj tersebar i bas dua sepanjang Si Peningkatan i bas kerina arah, hanya metabolit tertentu si meningkat nilai akan Si pembaginna (Gambar 1B).
Guna nguji prediksi teori pertahanen si enggo itentuken mulihi i bas sumbu deskriptor teori informasi, ipebelin kami larva herbivora ahli (Ms) ntah pe generalis (Sl) i bas bulung Nepenthes pallens (Gambar 2A). Alu make analisis MS/MS, ibuat kami 599 spektrum MS/MS si la berlebihen (file data S1) i bas ekstrak metanol jaringan bulung si ipepulung kenca ulat ibereken pangan. Alu make indeks RDPI, Hj, ras δj guna memvisualisasiken rekonfigurasi isi informasi ibas file konfigurasi MS/MS teridah pola-pola si menarik (Gambar 2B). Tren secara keseluruhan eme, bagi si ituriken deskriptor informasi, erkiteken ulat terus man bulung, tingkat kerina reorganisasi metabolisme meningkat ibas waktu si berbeda: 72 jam kenca herbivora man, RDPI meningkat secara signifikan. Adi ibandingken ras kontrol si la rusak, Hj berkurang secara signifikan, si erkiteken meningkatna tingkat spesialisasi profil metabolisme, si iukur alu indeks δj. Tren si teridah enda konsisten ras prediksi teori OD, tapi la konsisten ras prediksi utama teori MT, si tek maka perubahen acak (non-arah) kadar metabolit ipake sebage kamuflase pertahanen (Gambar 1B). Aminna pe kandungan elicitor sekresi oral (OS) ras perilaku man dua herbivora enda berbeda, tapi man langsungna erbahanca lit perubahen si seri arah Hj ras δj i bas masa panen 24 jam ras 72 jam. Perbedan si lit eme 72 jam RDPI. Adi ibandingken ras si isebabken Ms pakan, metabolisme keseluruhan si ihasilken Sl pakan lebih tinggi.
(A) Desain eksperimental : babi umum (S1) ntah pe ahli (Ms) herbivora ibereken pangan alu bulung-bulung si enggo i desalinasi i bas sinuan-sinuan pitcher nari, sedangken guna herbivora simulasi, OS Ms (W + OSMs) ipake guna menangani tusuken luka posisi bulung si enggo standarisasi. S1 (W + OSSl) larva ntah pe lau (W + W). Kontrol (C) eme bulung si la ceda. (B) Induksibilitas (RDPI ibandingken ras bagan kontrol), indeks keragamen (indeks Hj) ras spesialisasi (indeks δj) si ihitung guna peta metabolit khusus (599 MS/MS; berkas data S1). Bintang nuduhken perbedan si signifikan antara pemakanan herbivora langsung ras kelompok kontrol (Uji t siswa alu uji t berpasangan, *P<0,05 ras ***P<0,001). ns, labo penting. (C) Indeks resolusi waktu utama (kotak biru, asam amino, asam organik ras gula; berkas data S2) ras spektrum metabolit khusus (kotak merah 443 MS/MS; berkas data S1) kenca perlakuan herbivora simulasi. Band warna e mengacu ku interval kepercayaan 95%. Bintang ncidahken perbedan si signifikan antara perlakuan ras kontrol [analisis varians kuadrat (ANOVA), ilanjutken alu perbedan signifikan jujur ​​Tukey (HSD) guna perbandingen berganda post hoc, *P<0,05, **P<0,01 Ras *** P <0,001]. (D) Spesialisasi plot hamburen ras profil metabolit khusus (sampel si iulang-ulang alu perlakuan si berbeda).
Guna ndarami apakah remodeling si ibahan herbivora i bas tingkat metabolom e tercermin i bas perubahen tingkat metabolit individu, kami tangtangna fokus ku metabolit si enggo ipelajari sebelumna i bas bulung Nepenthes pallens si terbukti ketahanan herbivora. Amida fenolik eme konjugat hidroksisinamamida-poliamin si terkumpul ibas proses herbivora serangga ras itandaina banci mengurangi kinerja serangga (32). Icari kami prekursor MS/MS si sesuai ras ibahan kami plot kurva kinetik kumulatifna (Gambar S1). Labo ateta mamang adi turunen fenol si la langsung terlibat ibas pertahanen nandangi herbivora, misalna asam klorogenat (CGA) ras rutin, iaturken ku teruh kenca herbivora. Sebalikna, herbivora banci erbahan fenol amida si seh kel gegehna. Pemakanan si terus-menerus i bas dua herbivora e erbahanca spektrum eksitasi fenolamida hampir seri, janah pola enda khususna jelas man sintesis de novo fenolamida. Fenomena si seri pe bakal iperdiateken sanga i eksplorasi jalur glikosida diterpen 17-hidroksigeranil nonanediol (17-HGL-DTGs), si menghasilken melala diterpen asiklik si fungsi anti-herbivora si efektif (33), si iprofilken Ms Feeding a SlGambar trigrafi).
Kemungkinan kerugin ibas percobaan pemberian makan langsung man herbivora eme perbedaan tingkat konsumsi bulung ras waktu pemberian makan herbivora, si erbahanca mesera menghilangkan efek spesifik herbivora si isebabken luka ras herbivora. Guna lebih mehuli ndungi spesifisitas spesies herbivora respon metabolisme bulung si iinduksi, isimulasiken kami pemberian makan larva Ms ras Sl alu minter nerapken OS si mbaru ipepulung (OSM ras OSS1) ku standar tusuken W posisi bulung si konsisten. Prosedur enda igelari perawatan W + OS, janah ia membakuken induksi alu tepat waktu mulaina respon si ihasilken herbivora alu la erbahan efek si membingungken perbedan laju ntah pe kuantitas kehilangan jaringan (Gambar 2A) (34). Alu make pipeline analisis ras perhitungan MS/MS, idat kami 443 spektrum MS/MS (file data S1), si tumpang tindih ras spektrum si enggo irakit sebelumna arah percobaan pakan langsung. Analisis teori informasi ibas kumpulen data MS/MS enda ncidahken maka pemrograman ulang metabolom khusus bulung alu mensimulasiken herbivora ncidahken induksi khusus OS (Gambar 2C). Secara khusus, adi ibandingken ras perawaten OSS1, OSM erbahanca lit peningkatan spesialisasi metabolom ibas 4 jam. Perlu siteh adi ibandingken ras kumpulen data eksperimen pemberian makan herbivora langsung, kinetika metabolisme si ivisualisasiken i bas ruang dua dimensi alu make Hj ras δj sebage koordinat ras arah spesialisasi metabolom i bas merespon perlakuan herbivora simulasi i bas waktu si dekah Meningkat konsisten (Gambar 2D). I bas paksa si seri, iukur kami kandungan asam amino, asam organik ras gula (file data S2) guna menyelidiki apakah peningkatan keahlian metabolom si itargetkan enda erkiteken rekonfigurasi metabolisme karbon pusat i bas merespon herbivora simulasi ( Gambar S2). Guna lebih jelas njelasken pola enda, kami lebih lanjut memantau kinetika akumulasi metabolisme jalur fenolamida ras 17-HGL-DTG si enggo ibahas sebelumna. Induksi spesifik OS herbivora iubah jadi pola penata ulang si berbeda i bas metabolisme fenolamida (Gambar S3). Amida fenolik si mengandung moieties kumarin ras kafeoil lebih ipilih iinduksi OSS1, sedangken OSM memicu induksi spesifik konjugat ferulil. Bagi jalur 17-HGL-DTG, induksi OS diferensial alu produk malonilasi ras dimalonilasi hilir terdeteksi (Gambar S3).
Selanjutna, ipelajari kami plastisitas transkriptom si ibahan OS alu make kumpulen data microarray perdalanen waktu, si mensimulasiken penggunaan OSM guna ngobati bulung bulung sinuan-sinuan roset i bas herbivora. Kinetika pengambilan sampel pada dasarna tumpang tindih ras kinetika si ipake ibas penelitian metabolomik enda (35). Adi ibandingken ras rekonfigurasi metabolom i ja plastisitas metabolisme khususna meningkat i bas waktu si dekah, siperdiateken ledaken transkripsi transient i bas bulung-bulung si iinduksi Ms, i ja induksi transkriptom (RDPI) ras spesialisasi (δj) lit i bas 1 Lit peningkatan si signifikan i bas jam, ras keragamen (Hj) si signifikan ngikutken ekspresi si berkurang secara signifikan i bas BMP1. i bas spesialisasi transkriptom (Gambar S4). Keluarga gen metabolisme (bagi P450, glikosiltransferase, ras asiltransferase BAHD) ikut ibas proses merakit metabolit khusus ibas unit struktural si berasal ibas metabolisme primer nari, ngikutken model spesialisasi tinggi awal si enggo isingetken ndai. Sebage studi kasus, jalur fenilalanin i analisis. Analisis e menegasken maka gen inti ibas metabolisme fenolamida sangat OS-induksi ibas herbivora adi ibandingken ras sinuan-sinuan si la tertarik, ras sejajar erat ibas pola ekspresi. Faktor transkripsi MYB8 ras gen struktural PAL1, PAL2, C4H ras 4CL i hulu jalur enda ncidahken awal transkripsi. Asiltransferase si berperan ibas perakiten akhir fenolamida, misalna AT1, DH29, ras CV86, ncidahken pola upregulasi si berkepanjangen (Gambar S4). Pengamatan i datas ncidahken maka inisiasi awal spesialisasi transkriptom ras peningkatan spesialisasi metabolomik i bas pudi wari eme sada mode si erpasangan, si banci saja erkiteken sistem pengaturen sinkron si memulai respon pertahanen si megegeh.
Rekonfigurasi ibas pensinyalen hormon sinuan-sinuan bertindak sebage lapisen pengatur si mengintegrasiken informasi herbivora guna memprogram ulang fisiologi sinuan-sinuan. Kenca dung simulasi herbivora, iukur kami dinamika kumulatif kategori hormon sinuan-sinuan kunci ras ivisualisasiken kami ko-ekspresi temporal antara si e [Koefisien korelasi Pearson (PCC)> 0,4] (Gambar 3A). Bagi si iarapken, hormon sinuan-sinuan si lit hubungenna ras biosintesis ihubungken i bas jaringan ko-ekspresi hormon sinuan-sinuan. Selain si e, spesifisitas metabolisme (indeks Si) ipetaken ku jaringan enda guna menyoroti hormon sinuan-sinuan si ihasilken perawaten si berbeda. Dua bidang utama respon spesifik herbivora si igambarken: sada eme i bas kluster JA, i ja JA (bentukna si aktif secara biologis JA-Ile) ras turunen JA si deban ncidahken skor Si si meganjangna; si debanna eme etilen (ET). Gibberellin ncidahken peningkatan spesifisitas herbivora si sedang saja, sementara hormon sinuan-sinuan si deban, bagi sitokinin, auksin, ras asam absisit, lit spesifisitas induksi si rendah man herbivora. Adi ibandingken ras make W + W saja, amplifikasi nilai puncak turunen JA arah aplikasi OS (W + OS) pada dasarna banci iubah jadi indikator spesifik JA si megegeh. La isangka-sangka, OSM ras OSS1 si berbeda kandungan elicitorna enggo iteh erbahanca akumulasi JA ras JA-Ile si seri. Berbeda ras OSS1, OSM secara khusus ras megegeh iinduksi OSM, sedangken OSS1 la mpegegehi respon luka basal (Gambar 3B).
(A) Analisis jaringan ko-ekspresi erpalasken perhitungan PCC simulasi kinetika akumulasi hormon sinuan-sinuan si ibahan herbivora. Simpul e mewakili sada hormon sinuan-sinuan, janah ukuren simpul e mewakili indeks Si si khusus man hormon sinuan-sinuan antar perawatan. (B) Penumpuken JA, JA-Ile ras ET ibas bulung-bulung si erkiteken perlakuan si berbeda si itunjukken alu warna si berbeda: aprikot, W + OSM; biru, W + OSSl; hitam, W + W; abu-abu, C (kontrol) . Bintang ncidahken perbedan si signifikan antara perawaten ras kontrol (ANOVA dua arah si iikuti alu perbandingen berganda post hoc Tukey HSD, *** P <0,001). Analisis teori informasi (C)697 MS/MS (berkas data S1) i bas biosintesis JA ras spektrum persepsi si rusak (irAOC ras irCOI1) ras (D)585 MS/MS (berkas data S1) i bas ETR1 alu sinyal ET si rusak Dua rencana perlakuan garis kontrol herbivora simulasi ras rencana emp. Bintang nuduhken perbedan si signifikan antara perlakuan W+OS ras kontrol si la rusak (ANOVA dua arah si iikuti alu perbandingen berganda post hoc Tukey HSD, *P<0,05, **P<0,01 ras ***P<0,001). (E) Grafik si tersebar kerna perlawanen si tersebar nandangi spesialisasi. Warna-warna e nggambarken strain si imodifikasi secara genetik si berbeda; simbol-simbol e mewakili cara perawaten si berbeda: segitiga, W + OSS1; segi empat, W + OSM; lingkaran C .
Selanjutna, ipake kami galur Nepenthes si enggo iubah secara genetik (irCOI1 ras sETR1) i bas langkah-langkah kunci biosintesis JA ras ET (irAOC ras irACO) ras persepsi (irCOI1 ras sETR1) guna nganalisis metabolisme dua hormon sinuan-sinuan enda nandangi kontribusi pemrograman ulang herbivora Si relatif. Konsisten ras percobaan sebelumna, kami mengkonfirmasi induksi herbivora-OS ibas sinuan-sinuan pembawa kosong (EV) (Gambar 3, C seh ku D) ras penurunan keseluruhan indeks Hj si isebabken OSM, sementara indeks δj meningkat. Responna lebih jelas asangken respon si ipicu OSS1. Grafik dua garis si make Hj ras δj jadi koordinat ncidahken deregulasi si spesifik (Gambar 3E). Tren si paling jelas eme ibas strain si kurang sinyal JA, keragamen metabolom ras perubahen spesialisasi si ibahan herbivora hampir lengkap ihilangkan (Gambar 3C). Sebalikna, persepsi ET si bisu i bas sinuan-sinuan sETR1, aminna pe efek keseluruhen nandangi perubahen metabolisme herbivora ndauh rendah asangken pensinyalen JA, ngelemahken perbedan indeks Hj ras δj antara eksitasi OSM ras OSS1 (Gambar 3D ras Gambar S5). . Enda ncidahken maka selain fungsi inti transduksi sinyal JA, transduksi sinyal ET pe berfungsi sebage penyetelan halus respon metabolisme spesies herbivora. Konsisten ras fungsi penyetelan halus enda, la lit perubahen induksi metabolom secara keseluruhan i bas sinuan-sinuan sETR1. I bas sisi si deban, adi ibandingken ras sinuan-sinuan sETR1, sinuan-sinuan irACO menginduksi amplitudo keseluruhen perubahen metabolisme si seri si isebabken herbivora, tapi ncidahken skor Hj ras δj si berbeda secara signifikan antara tantangen OSM ras OSS1 (Gambar S5).
Guna ngidentifikasi metabolit khusus si lit kontribusina pentingna nandangi respon spesifik spesies herbivora ras menyetel alu mehuli produksina arah sinyal ET, ipake kami metode MS/MS struktural si enggo ikembangken sebelumna. Metode enda mengandalken metode bi-clustering guna menyimpulken mulihi keluarga metabolisme arah fragmen MS/MS [produk titik si enggo inormalisasi (NDP)] ras skor kemiripen erpalasken kehilangan netral (NL). Himpunan data MS/MS si ibangun arah analisis garis transgenik ET menghasilken 585 MS/MS (file data S1), si iselesaikan alu ngkelompokkenca jadi pitu modul MS/MS utama (M) (Gambar 4A) . Piga-piga modul enda padat ikemas alu metabolit khusus si enggo itandaina sebelumna: misalna, M1, M2, M3, M4 ras M7 bayak alu erbage turunen fenol (M1), glikosida flavonoid (M2), gula asil (M3 Ras M4), ras 17-HGL-DTG (M7). Selain si e, informasi spesifik metabolisme (indeks Si) sada metabolit i bas tep-tep modul ihitung, janah distribusi Si-na banci siidah secara intuitif. Singkatna, spektrum MS/MS si ncidahken spesifisitas herbivora ras genotipe si tinggi itandaina alu nilai Si si tinggi, ras statistik kurtosis ncidahken persebaran bulu i sudut ikur kanan. Salah sada distribusi koloid lean si bage terdeteksi i bas M1, i ja fenol amida ncidahken fraksi Si si meganjangna (Gambar 4B). 17-HGL-DTG induksi herbivora si enggo isingetken ndai i bas M7 ncidahken skor Si si sedang, si ncidahken tingkat pengaturen diferensial si sedang antara dua jenis OS e. Sebalikna, sebagian besar metabolit khusus si ihasilken secara konstitutif, bagi rutin, CGA, ras gula asil, termasuk skor Si si terendah. Guna lebih mehuli ngusahai kompleksitas struktural ras distribusi Si antara metabolit khusus, ibahan jaringan molekuler man tep-tep modul (Gambar 4B). Sada prediksi si penting ibas teori OD (irangkum ibas Gambar 1B) eme reorganisasi metabolit khusus kenca herbivora arusna maba perubahen searah ibas metabolit si lit nilai pertahanenna si tinggi, khususna alu meningkatken spesifisitasna (bertentangan ras distribusi acak) Mode) Metabolit pertahanen si iprediksi teori MT. Sebagian besar turunen fenol si terkumpul ibas M1 secara fungsional berhubungan ras penurunan kinerja serangga (32). Adi sibandingken nilai Si ibas metabolit M1 antara bulung induksi ras bulung konstituen sinuan-sinuan kontrol EV ibas 24 jam, siperdiateken maka spesifisitas metabolisme melala metabolit kenca serangga herbivora lit tren peningkatan si signifikan (Gambar 4C). Peningkatan spesifik nilai Si terdeteksi hanya ibas fenolamida pertahanen, tapi la lit peningkatan nilai Si si terdeteksi ibas fenol ras metabolit si la iteh si bersamaan ibas modul enda. Enda me sada model khusus, si lit hubungenna ras teori OD. Prediksi utama perubahen metabolisme si ibahan herbivora e konsisten. Guna nguji apakah kekhususen spektrum fenolamida enda iinduksi ET spesifik OS, ibahan kami plot indeks metabolit Si ras menyebabken nilai ekspresi diferensial antara OSM ras OSS1 i bas genotipe EV ras sETR1 (Gambar 4D ). I bas sETR1, perbedan si ibahan phenamide antara OSM ras OSS1 tuhu-tuhu berkurang. Metode bi-clustering pe iterapken ku data MS/MS si ipepulung i bas strain si la cukup JA guna menyimpulken modul MS/MS utama si berhubungen ras spesialisasi metabolisme si iaturken JA (Gambar S6).
(A) Hasil clustering 585 MS/MS erpalasken fragmen bersama (kesamaan NDP) ras kehilangan netral bersama (kesamaan NL) menghasilken modul (M) konsisten ras keluarga senyawa si enggo iteh, ntah pe alu komposisi Metabolit si la iteh ntah pe si la mehuli metabolitna. I samping tep-tep modul, ituriken persebaran metabolit (MS/MS) spesifik (Si). (B) Jaringan molekuler modular : Simpul mewakili MS/MS ras tepi, NDP (merah) ras NL (biru) skor MS/MS (cut-off,> 0,6). Indeks spesifisitas metabolit si bertingkat (Si) iwarnai erpalasken modul (kiri) ras ipetaken ku jaringan molekuler (kanan). (C) Modul M1 tanaman EV ibas keadaan konstitutif (kontrol) ras induksi (herbivora simulasi) ibas 24 jam : diagram jaringan molekuler (nilai Si eme ukuren simpul, fenolamida pertahanen isorot alu warna biru). (D) Diagram jaringan molekuler M1 garis spektrum sETR1 alu gangguan persepsi EV ras ET: senyawa fenolik si iwakili simpul lingkaran hijau, ras perbedaan signifikan (nilai P) antara perlakuan W + OSM ras W + OSS1 sebage ukuren Simpul. CP, N-kafeoil-tirosin si lit i bas; CS, N-kafeoil-spermidin si lit i bas; FP, asam N-ferulat ester-asam urat; FS, N-ferulil-spermidin si lit i bas; 10:10, 11. 10 I bas sada paksa, lit piga-piga kalak si deban si lit i bas ia. CFS, N’, N”-kafeoil, feruloil-spermidin; Lisium barbarum i bas Anak serigala; Nick. O-AS, gula O-asil.
Selanjutna ipebelang kami analisis i bas sada genotipe Nepenthes si enggo melemah ku populasi alami, i ja perubahen intraspesifik si megegeh i bas kadar JA herbivora ras kadar metabolit spesifik enggo ituriken sebelumna i bas populasi alami (26). Gunakenlah data enda guna nutupi 43 germplasma. Germplasma enda terdiri ibas 123 jenis sinuan-sinuan ibas N. pallens nari. Suan-suanen enda ibuat ibas benih si ipepulung ibas habitat asli si berbeda i Utah, Nevada, Arizona, ras California (Gambar S7), iperhitungken kami keragamen metabolom (i jenda igelari tingkat populasi) keragamen β) ras spesialisasi si isebabken OSM. Konsisten ras penelitian sebelumna, kami mperdiateken berbagai perubahen metabolisme i sepanjang sumbu Hj ras δj, si ncidahken maka germplasma lit perbedan si signifikan i bas plastisitas tanggapen metabolisme nandangi herbivora (Gambar S7). Organisasi enda ngingetken pengamatan sebelumna kerna rentang dinamis perubahen JAs si ibahan herbivora, ras enggo mempertahanken nilai si seh kal meganjangna i bas sada populasi (26, 36). Alu make JA ras JA-Ile guna nguji korelasi tingkat keseluruhen antara Hj ras δj, idat kami maka lit korelasi positif si signifikan antara JA ras indeks keragamen ras spesialisasi metabolom β (Gambar S7). Enda ncidahken maka heterogenitas si ibahan herbivora i bas induksi JAs si terdeteksi i bas tingkat populasi banci saja erkiteken polimorfisme metabolisme kunci si ibahan seleksi i bas herbivora serangga nari.
Studi-studi sebelumna enggo ncidahken maka jenis tembakau tuhu-tuhu berbeda ibas jenis ras ketergantungan relatif nandangi pertahanen metabolisme induksi ras konstitutif. Ipercayai maka perubahen transduksi sinyal anti-herbivora ras kemampuan pertahanen enda iaturken alu tekanan populasi serangga, siklus kegeluhen sinuan-sinuan, ras biaya produksi pertahanen i bas ceruk ingan spesies tertentu turah. Ipelajari kami konsistensi remodeling metabolom bulung si ibahan herbivora i bas enem spesies Nicotiana asli Amerika Utara ras Amerika Selatan. Spesies enda ersenina ras Nepenthes Amerika Utara, eme Nicolas Bociflo. La, N. nikotin, Nikotian n. dukut si enggo melemah, tembakau linier, tembakau (Nicotiana spegazzinii) ras tembakau bulung tembakau (Gambar 5A) (37). Enem i bas spesies enda, termasuk spesies N. si berkarakteristik mehuli, eme sinuan-sinuan tahunen i bas klade petunia, ras obtusifolia N. eme sinuan-sinuan si tahan dekah i bas klade turangna Trigonophyllae (38). Selanjutna, induksi W + W, W + OSM ras W + OSS1 ilakoken man pitu spesies enda guna mpelajari penataan kembali metabolisme tingkat spesies i bas pangan serangga.
(A) Pohon filogenetik bootstrap erpalasken kemungkinan maksimal [guna sintesis glutamin inti (38)] ras persebaran geografis pitu spesies Nicotiana si ersenina erat (warna si berbeda) (37). (B) Plot hamburen keragamen khusus guna profil metabolisme pitu spesies Nicotiana (939 MS/MS; berkas data S1). Ibas tingkat spesies, keragamen metabolom berkorelasi negatif ras tingkat spesialisasi. Analisis korelasi tingkat spesies antara keragamen metabolisme ras spesialisasi ras akumulasi JA ituriken ibas Gambar 2. S9. Warna, erbage-bage jenisna; segitiga, W + OSS1; segi empat, W + OSM; (C) Dinamika Nicotiana JA ras JA-Ile iperingkatken rikutken amplitudo eksitasi OS (ANOVA dua arah ras Tukey HSD pasca perbandingen berganda, * P <0,05, ** P <0,01 ras * ** Guna perbandingen W + OS ras W + W, P <0,001). Plot kotak (D) keragamen ras (E) spesialisasi tiap spesies kenca simulasi herbivora ras metil JA (MeJA). Bintang ncidahken perbedan si signifikan antara W + OS ras W + W ntah pe lanolin tambah W (Lan + W) ntah pe Lan tambah MeJA (Lan + MeJa) ras kontrol Lan (analisis varians dua arah, ilanjutken alu perbandingen berganda post hoc HSD Tukey , *P<0,05, **P<0,01 ras P<0,01 ras).
Alu make metode kluster ganda, iidentifikasi kami 9 modul 939 MS/MS (file data S1). Komposisi MS/MS si ikonfigurasi mulihi alu perlakuan si berbeda-beda tuhu-tuhu bervariasi antara modul si berbeda antar spesies (Gambar S8). Adi si visualisasiken Hj (isebut i jenda γ-diversitas tingkat spesies) ras δj, teridah maka spesies si berbeda-beda erkumpul jadi kelompok si tuhu-tuhu berbeda i bas ruang metabolisme, i ja pembagin tingkat spesies biasana lebih menonjol asangken eksitasi. Kecuali N. linear ras N. obliquus, ia ncidahken rentang dinamis si mbelang efek induksi (Gambar 5B). Sebalikna, spesies bagi N. purpurea ras N. obtusifolia lit respon metabolisme si kurang jelas nandangi perawaten, tapi metabolomna lebih beragam. Distribusi spesifik spesies ibas respon metabolisme si iinduksi erbahanca lit korelasi negatif si signifikan antara spesialisasi ras keragamen gamma (PCC = -0,46, P = 4,9×10-8). Perubahen si ibahan OS ibas kadar JAs berkorelasi positif ras spesialisasi metabolom, ras berkorelasi negatif ras keragamen gamma metabolisme si icidahken tiap spesies (Gambar 5B ras Gambar S9). Perlu siteh maka spesies si secara sehari-hari ikataken spesies “respon sinyal” i bas Gambar 5C, umpamana nematoda Nepenthes, Nepenthes Nepenthes, Nepenthes akut, ras Nepenthes si melemah, erbahan tanda-tanda si signifikan i bas 30 menit. Wabah JA ras JA-Ile si khusus OS si mbaru-mbaru enda, sementara bakteri si deban si igelari “sinyal la merespon”, misalna pabrik Nepenthes, Nepenthes bubuk ras N. obtusifolia hanya ncidahken induksi Tepi JA-Ile tanpa lit spesifisitas OS (Gambar 5C). I bas tingkat metabolisme, bagi si enggo ituriken ndai, man Nepenthes si enggo melemah, zat-zat si merespon sinyal ncidahken spesifisitas OS ras meningkatken δj secara signifikan, sekaligus mengurangi Hj. Efek priming spesifik OS enda la terdeteksi ibas spesies si tergolong spesies non-reaktif sinyal (Gambar 5, D ras E). Metabolit spesifik OS lebih rusur ibagiken antara spesies si responsif nandangi sinyal, janah kelompok sinyal enda erkelompok ras spesies si lebih lemah tanggapen sinyalna, sedangken spesies si lebih lemah tanggapen sinyalna ncidahken kurang saling ketergantungan (Gambar S8 ). Hasil enda ncidahken maka induksi JA-spesifik OS ras rekonfigurasi OS-spesifik metabolom hilir igabungken i bas tingkat spesies.
Selanjutna, ipake kami pasta lanolin si mengandung metil JA (MeJA) guna merawat sinuan-sinuan guna menyelidiki apakah mode-mode kopling enda terbatas alu ketersediaan JA si iterapken JA eksogen, si bakal lit i bas sitoplasma sinuan-sinuan. Deesterifikasi si pedas eme JA. Ijumpai kami tren si seri perubahen bertahap i bas spesies si merespon sinyal nari ku spesies si la merespon sinyal si erkiteken pasoken JA si terus-menerus (Gambar 5, D ras E). Singkatna, perlakuan MeJA alu megegeh memprogram ulang metabolom nematoda linier, N. miring, N. aquaticus, N. pallens, ras N. mikimotoi, si erbahanca lit peningkatan δj si signifikan ras penurunan Hj. N. purpurea hanya ncidahken peningkatan δj, tapi labo Hj. N. obtusifolia, si enggo leben teridah menumpuk kadar JA si luar biasa rendah, pe la mehuli tanggapenna nandangi perawaten MeJA i bas hal rekonfigurasi metabolom. Hasil enda ncidahken maka produksi JA ntah pe transduksi sinyal secara fisiologis terbatas ibas spesies si la merespon sinyal. Guna nguji hipotesis enda, ipelajari kami empat spesies (N. pallens, N. mills, N. pink ras N. mikrofila) si ibahan W + W, W + OSMs ras W + OSS1 Transkriptom (39). Konsisten ras pola remodeling metabolom, spesies e terpisah alu mehuli i bas ruang transkriptom, i tengah-tengahna N. attenuated ncidahken RDPI si ibahan OS si meganjangna, sedangken N. gracilis lit si rendahna (Gambar 6A). Tapi, idatken maka keragamen transkriptom si ibahan N. oblonga e me si terendah i bas empat spesies e, bertentangan ras keragamen metabonomik N. oblonga si tertinggi si mbarenda icidahken i bas pitu spesies. Penelitian sebelumna enggo ncidahken maka sada rangkaian gen si berhubungen ras sinyal pertahanen dini, termasuk sinyal JA, menjelasken spesifisitas tanggapen pertahanen dini si iinduksi elicitor si berhubungen ras herbivora i bas spesies Nicotiana (39). Adi sibandingken jalur pensinyalen JA antara empat spesies enda teridah sada pola si menarik (Gambar 6B). Kebanyaken gen ibas jalur enda, misalna AOC, OPR3, ACX ras COI1, ncidahken tingkat induksi si relatif tinggi ibas empat spesies enda. Tapi, sada gen kunci, JAR4, ngubah JA jadi bentukna si aktif secara biologis eme transkrip si terkumpul JA-Ile, janah tingkat transkripsina seh kal rendahna, khususna i bas N. mills, Nepenthes pieris ras N. microphylla. Selain si e, hanya transkrip gen AOS si deban si la terdeteksi i bas N. bifidum. Perubahen ekspresi gen enda banci saja ertanggung jawab nandangi fenotipe ekstrim si ibahan produksi JA si rendah i bas spesies anergik sinyal ras induksi N. gracilis.
(A) Analisis teori informasi pemrograman ulang tanggapen transkripsi awal empat spesies tembakau si erhubungen si ndeher si ibuat sampelna 30 menit kenca induksi herbivora. RDPI iperhitungken alu membandingken bulung-bulung si iinduksi OS herbivora ras kontrol luka. Warna-warna e ncidahken maka beda spesiesna, janah simbol-simbolna ncidahken cara perawaten si beda. (B) Analisis ekspresi gen i bas jalur pensinyalen JA i bas empat spesies. Jalur JA si enggo isederhanaken ituriken i samping plot kotak. Warna si berbeda ncidahken cara pengolahen si berbeda. Bintang ncidahken maka lit perbedan si signifikan antara perlakuan W + OS ras kontrol W + W (guna uji t Student guna perbedan pasangan, *P<0,05, **P<0,01 ras ***P<0,001). OPDA, asam 12-oksofitodienoat; OPC-8: 0,3-okso-2(2′(Z)-pentenil)-siklopentan-1-asam oktanoat.
I bas bagin si terakhir, ipelajari kami uga remodeling metabolom spesies sinuan-sinuan si berbeda-beda secara khusus serangga banci tahan nandangi herbivora. Penelitin si enggo lewat menekanken kerna genus Nicotiana. Ketahananna nandangi Ms ras larva tuhu-tuhu berbeda (40). Ijenda, ipelajari kami hubungen antara model enda ras plastisitas metabolisme kalak e. Alu make empat jenis tembakau i datas, ras nguji korelasi antara keragamen ras spesialisasi metabolom si isebabken herbivora ras ketahanan sinuan-sinuan nandangi Ms ras Sl, idat kami ketahanan, keragamen ras spesialisasi nandangi generalis Sl Kerina berkorelasi positif, sedangken korelasi antara keragamen ahli ladies ras si Gambar S10). Ibas hal resistensi S1, baik N. chinensis si enggo melemah bagepe N. gracilis, si sebelumna enggo teridah ncidahken tingkat transduksi sinyal JA bagepe plastisitas metabolom, lit respon si berbeda kal nandangi induksi herbivora, janah ia pe ncidahken resistensi si tinggi si seri. Seks.
I bas enem puluh tahun si lewat, teori pertahanen sinuan-sinuan enggo mereken kerangka teoritis, erpalasken si e peneliti enggo memprediksi jumlah evolusi ras fungsi metabolit khusus sinuan-sinuan si cukup mbelin. Melala teori-teori enda la ngikuti prosedur normal kesimpulen si megegeh (41). Kalak enda ngusulken ramalen kunci (3) ibas tingkat analisis si seri. Adi pengujian prediksi kunci banci i analisis teori-teori tertentu, enda me si erbahanca Bidang e maju. Idukung, tapi itulak kalak si deban (42). Sebalikna, teori si mbaru e erbahan prediksi ibas tingkat analisis si berbeda ras nambahi lapisen pertimbangen deskriptif si mbaru (42). Tapi, dua teori si iusulken i bas tingkat fungsional, MT ras OD, banci alu gampang ijelasken sebage prediksi penting kerna perubahen metabolisme khusus si ibahan herbivora: Teori OD tek maka perubahen “ruang” metabolisme khusus sangat berarah . Teori MT tek maka perubahen enda bakal non-arah ras acak letakna i bas ruang metabolisme, ras cenderung lit metabolit nilai pertahanenna si tinggi. Pemeriksaan sebelumna kerna prediksi OD ras MT enggo iuji alu make sada set sempit senyawa “pertahanen” apriori. Tes-tes si berpusat ku metabolit enda menghalangi kemampuan guna menganalisis luas ras lintasen rekonfigurasi metabolom sedekah herbivora, ras la memungkinken pengujian i bas kerangka statistik si konsisten guna membutuhken prediksi kunci si banci ianggap secara keseluruhan Mengukur perubahen metabolom sinuan-sinuan. Ijenda, ipake kami teknologi inovatif i bas metabolomik erpalasken MS komputasi ras ilakoken analisis MS dekonvolusi i bas mata uang umum deskriptor teori informasi guna nguji perbedan antara si dua si iusulken i bas tingkat metabolomik global. Kunci prediksi ibas teori enda. Teori informasi enggo iterapken ibas melala bidang, khususna ibas konteks keanekaragamen hayati ras penelitian aliren nutrisi (43). Tapi, sedekah si eteh, enda me aplikasi si pemena si ipake guna nuriken ruang informasi metabolisme sinuan-sinuan ras ndungi masalah ekologis si berhubungen ras perubahen metabolisme sementara i bas merespon isyarat lingkungen. Secara khusus, kemampuan metode enda lit ibas kemampuanna membandingken pola ibas ras antar spesies sinuan-sinuan guna mereksa kuga herbivora enggo berevolusi ibas spesies si berbeda nari ku pola makroevolusi antar spesies ibas tingkat evolusi si berbeda. Metabolisme si mehuli.
Analisis komponen utama (PCA) mengubah sada himpunan data multivariat jadi ruang pengurangen dimensi gelah tren utama data e banci ijelasken, emaka biasana ipake sebage teknik eksplorasi guna menganalisis himpunan data e, misalna metabolom dekonvolusi. Tapi, pengurangen dimensi pasti bene sebagin isi informasi i bas kumpulen data, janah PCA la banci mereken informasi kuantitatif kerna karakteristik si khususna relevan ras teori ekologi, umpamana: kuga herbivora mengkonfigurasi ulang keragamen i bas bidang khusus (misalna, kekayaan, distribusi) Ras kelimpahen) metabolit? Metabolit si apai si jadi prediktor keadaan induksi herbivora tertentu? Adi siperdiateken ibas spesifisitas, keragamen ras induksibilitas, isi informasi profil metabolit spesifik bulung-bulung e terurai, janah idatken maka man herbivora banci mengaktifken metabolisme spesifik. La isangka-sangka, iperdiateken kami maka, bagi si ituriken i bas indikator teori informasi si idalanken, situasi metabolisme si ihasilken lit tumpang tindih si mbelin kenca serangan dua herbivora (generalis Sl si ibereken pangan berngi) ras ahli Solanaceae Ms. Pemula konjugat asam lemak-asam amino (FAC) i bas OS (31). Alu make OS herbivora guna nambari luka tusuken si standar, pengobatan herbivora simulasi pe ncidahken tren si seri. Prosedur standar enda guna mensimulasiken respon sinuan-sinuan nandangi serangan herbivora menghilangkan faktor-faktor si membingungken si erkiteken perubahen perilaku man herbivora, si erbahanca erbage-bage tingkat kerusaken i bas waktu si berbeda (34). FAC, si itandai jadi penyebab utama OSM, mengurangi JAS ras respon hormon sinuan-sinuan si deban i bas OSS1, sedangken OSS1 mengurangi ratusen kali (31). Tapi, OSS1 erbahanca tingkat akumulasi JA seri adi ibandingken ras OSM. Sebelumna enggo ipertunjukken maka respon JA ibas Nepenthes si enggo melemahken sangat sensitif nandangi OSM, ija FAC banci mempertahanken aktivitasna aminna pe i encerken 1:1000 alu lau (44). Emaka adi ibandingken ras OSM, amin gia FAC ibas OSS1 enda seh kel rendahna, tapi cukup guna menginduksi wabah JA si cukup. Penelitian sebelumna enggo ncidahken maka protein si mirip porin (45) ras oligosakarida (46) banci ipake jadi petunjuk molekuler guna memicu tanggapen pertahanen sinuan-sinuan i bas OSS1. Tapi, lenga jelas apakah elicitor-elicitor enda i bas OSS1 ertanggung jawab nandangi akumulasi JA si iperhatiken i bas penelitian si genduari.
Aminna pe la lit piga-piga penelitian si nuriken sidik jari metabolisme si berbeda si isebabken penerapan herbivora si berbeda ntah pe JA ntah pe SA eksogen (asam salisilat) (47), la lit si mengganggu gangguan spesies herbivora i bas jaringan dukut sinuan-sinuan ras pengaruhna nandangi sistem metabolisme si spesifik Secara keseluruhan. informasi pribadi si lit bas kam. Analisis enda lebih lanjut menegasken maka hubungen jaringan hormon internal ras hormon sinuan-sinuan si deban selain JA membentuk spesifisitas reorganisasi metabolisme si isebabken herbivora. Secara khusus, ideteksi kami maka ET si ibahan OSM secara signifikan lebih mbelin asangken si ibahan OSS1. Modus enda konsisten ras lebih isi FAC ibas OSM, si jadi syarat si perlu ras cukup guna memicu ledaken ET (48). Ibas konteks interaksi antara sinuan-sinuan ras herbivora, fungsi pensinyalen ET nandangi dinamika metabolit spesifik sinuan-sinuan tetap sporadis ras hanya menargetkan sada kelompok senyawa. Selain si e, sebagin besar penelitian enggo make aplikasi eksogen ET ntah pe prekursorna ntah pe erbage inhibitor guna mpelajari pengaturen ET, di antarana aplikasi kimia eksogen enda pasti menghasilken melala efek samping si la spesifik. Adi siteh, penelitian enda mewakili pemeriksaan sistematis skala besar si pemena kerna peran ET i bas penggunaan ET guna menghasilken ras nggejapken sinuan-sinuan transgenik si rusak guna mengkoordinasiken dinamika metabolom sinuan-sinuan. Induksi ET khusus herbivora banci dungna memodulasi respon metabolom. Si paling signifikan eme manipulasi transgenik gen biosintesis ET (ACO) ras persepsi (ETR1) si ncidahken akumulasi de novo fenolamida si khusus man herbivora. Sebelumna enggo icidahken maka ET banci menyempurnaken akumulasi nikotin si ibahan JA alu ngaturken putressin N-metiltransferase (49). Tapi, adi siperdiateken arah sudut pandang mekanis, lenga jelas uga ET fine-tune induksi fenamida. Selain fungsi transduksi sinyal ET, fluks metabolisme pe banci ialihken ku S-adenosil-1-metionin guna ngaturken investasi i bas poliaminofenol amida. S-adenosil-1-metionin eme ET ras perantara umum jalur biosintesis poliamin. Mekanisme sinyal ET si ngaturken tingkat fenolamida perlu ipelajari lebih lanjut.
Enggo ndekah, erkiteken melala metabolit khusus si la iteh strukturna, perhatian si intens nandangi kategori metabolisme tertentu la banci menilai secara ketat perubahen temporal keragamen metabolisme kenca interaksi biologis. Gundari, erpalasken analisis teori informasi, hasil utama perolehen spektrum MS/MS erpalasken metabolit si la bias eme herbivora si man ntah pe mensimulasiken herbivora terus mengurangi keragamen metabolisme secara keseluruhan metabolom bulung sekaligus meningkatken tingkat spesialisasina. Peningkatan spesifisitas metabolom sementara enda si ibahan herbivora ihubungken ras peningkatan sinergis spesifisitas transkriptom. Fitur si paling berkontribusi nandangi spesialisasi metabolom si lebih mbelin enda (memiliki nilai Si si lebih tinggi) eme metabolit khusus si fungsi herbivora si enggo itandaina sebelumna. Model enda konsisten ras prediksi teori OD, tapi prediksi MT si berhubungen ras keacakan pemrograman ulang metabolom la konsisten. Tapi, data enda pe konsisten ras prediksi model campuren (MT terbaik; Gambar 1B), erkiteken metabolit si deban si la berkarakter ras fungsi pertahanen si la iteh banci saja tetap ngikuti distribusi Si si acak.
Sada pola si perlu iperdiateken selanjutna si itangkap penelitian enda eme mulai tingkat evolusi mikro (populasi sinuan-sinuan ras tembakau si sada) seh ku skala evolusi si lebih mbelin (spesies tembakau si erhubungen erat erkiteken), tingkat organisasi evolusi si berbeda lit i bas “pertahanen si mehulina” Lit perbedan si signifikan i bas kemampuan herbivora. Moore ras teman-temanna. (20) ras Kessler ras Kalske (1) secara mandiri ngusulken guna ngubah telu tingkat fungsional keanekaragamen hayati si awalna ibedaken Whittaker (50) jadi perubahen temporal konstitutif ras induksi keanekaragamen kimia; penulis enda pe la rangkum Prosedur pengumpulen data metabolom skala besar pe la nggambarken cara menghitung keragamen metabolisme arah data enda. I bas penelitian enda, penyesuaien si kitik nandangi klasifikasi fungsional Whittaker akan mempertimbangkan keragamen α-metabolik sebage keragamen spektrum MS/MS i bas sada sinuan-sinuan tertentu, ras keragamen β-metabolik sebage metabolisme intraspesifik dasar i bas sada kelompok populasi Ruang, ras keragamen γ-metabolik akan jadi perpanjangen i bas analisa si mirip.
Sinyal JA enda penting kal guna erbage-bage tanggapen metabolisme herbivora. Tapi, kurang pengujian kuantitatif si ketat kerna kontribusi pengaturen intraspesifik biosintesis JA nandangi keragamen metabolom, ras apakah sinyal JA eme situs umum guna diversifikasi metabolisme si ibahan stres ibas skala makroevolusi si lebih tinggi tetap sulit ipahami. Iperdiateken kami maka sifat herbivora Nepenthes herbivora menginduksi spesialisasi metabolom ras variasi spesialisasi metabolom i bas populasi spesies Nicotiana ras antara spesies Nicotiana si erhubungen erat secara sistematis berkorelasi positif ras pensinyalen JA. Selain si e, adi sinyal JA rusak, maka spesifisitas metabolisme si iinduksi herbivora genotipe tunggal pe ibatasi (Gambar 3, C ras E). Erkiteken perubahen spektrum metabolisme populasi Nepenthes si melemah secara alami sebagian besar kuantitatif, maka perubahen keragamen ras spesifisitas β metabolisme i bas analisis enda banci saja sebagian besar erkiteken eksitasi si megegeh i bas kategori senyawa si bayak metabolit. Kelas senyawa enda mendominasi bagin profil metabolom ras mabai ku korelasi positif ras sinyal JA.
Erkiteken mekanisme biokimia spesies tembakau si erat hubungenna ras ia tuhu-tuhu berbeda, maka metabolit secara khusus iidentifikasi ibas aspek kualitatif, emaka lebih analitis. Teori informasi pengolahen profil metabolisme si itangkap ncidahken maka induksi herbivora mpeburuk pertukaran antara keragamen gamma metabolisme ras spesialisasi. Sinyal JA berperan sentral ibas pertukaran enda. Peningkatan spesialisasi metabolom konsisten ras prediksi OD utama ras berkorelasi positif ras sinyal JA, sedangken sinyal JA berkorelasi negatif ras keragamen gamma metabolisme. Model-model enda ncidahken maka kapasitas OD sinuan-sinuan terutama itentuken arah plastisitas JA, subuk ibas skala mikroevolusi ntah pe ibas skala evolusi si lebih mbelin. Percobaan aplikasi JA eksogen si menghindari cacat biosintesis JA lebih lanjut ncidahken maka spesies tembakau si erhubungen erat banci ibedaken jadi spesies si merespon sinyal ras si la merespon sinyal, bali ras mode JA ras plastisitas metabolomna si iinduksi herbivora. Spesies non-responsif sinyal la banci merespon erkiteken la banci menghasilken JA endogen emaka tunduk ku keterbatasen fisiologis. Enda banci saja erkiteken mutasi piga-piga gen kunci i bas jalur pensinyalen JA (AOS ras JAR4 i bas N. crescens) i bas. Hasil enda ncidahken maka pola makroevolusi antar spesies enda banci saja terutama igerakken perubahen persepsi ras responsivitas hormon internal.
Selain interaksi antara sinuan-sinuan ras herbivora, eksplorasi keragamen metabolisme erhubungen ras kerina kemajun teoritis si penting i bas penelitian adaptasi biologis ku lingkungen ras evolusi sifat-sifat fenotipik si kompleks. Alu peningkatan jumlah data si idatken alu instrumen MS modern, pengujian hipotesis kerna keragamen metabolisme gundari banci melampaui perbedan metabolit individu/kategori ras ngelakoken analisis global guna ngungkapken pola si la isangka-sangka. Ibas proses analisis skala besar, sada metafora si penting eme gagasen mengkonsep peta si bermakna si banci ipake guna menjelajahi data. Emaka sada hasil si penting ibas kombinasi metabolomik MS/MS si la bias ras teori informasi si genduari eme mereken sada metrik sederhana si banci ipake guna membangun peta guna menjelajahi keragamen metabolisme ibas skala taksonomi si berbeda. Enda me syarat dasar ibas metode enda. Pelajaren kerna evolusi mikro/makro ras ekologi masyarakat.
Ibas tingkat makro-evolusi, inti teori ko-evolusi sinuan-sinuan ras serangga Ehrlich ras Raven (51) eme memprediksi maka variasi keragamen metabolisme antar spesies eme penyebab diversifikasi garis keturunen sinuan-sinuan. Tapi, ibas lima puluh tahun kenca terbit karya mani enda, hipotesis enda enggo jarang iuji (52). Hal enda sebagian besar erkiteken karakteristik filogenetik karakteristik metabolisme si sebanding i bas garis keturunen sinuan-sinuan si jarak jauh. Kelangkaan e banci ipake guna jangkar metode analisis sasaran. Alur kerja MS/MS si genduari si iproses alu teori informasi ngukurken kemiripen struktural MS/MS metabolit si la iteh (tanpa pemilihen metabolit terlebih dahulu) ras mengubah MS/MS enda jadi sada set MS/MS, alu bage ibas metabolisme profesional Model makro-evolusi enda ibandingken ibas skala klasifikasi. Indikator statistik si sederhana. Prosesna mirip ras analisis filogenetik, si banci make penjajaren uruten guna ngukurken laju diversifikasi ntah pe evolusi karakter alu la lit prediksi terlebih dahulu.
I bas tingkat biokimia, hipotesis saringan Firn ras Jones (53) ncidahken maka keragamen metabolisme ijaga i bas tingkat si berbeda guna mereken bahan baku guna ndalanken aktivitas biologis metabolit si mbarenda la lit hubungenna ntah pe si igantiken. Metode teori informasi mereken kerangka i ja transisi evolusi spesifik metabolit enda si terjadi i bas spesialisasi metabolit banci iukur sebage bagin i bas proses penyaringan evolusi si iusulken: adaptasi aktif secara biologis i bas spesifisitas si rendah nari ku spesifisitas si tinggi Metabolit si terhambat i bas lingkungen tertentu.
Secara keseluruhen, ibas jaman-jaman awal biologi molekuler, teori-teori pertahanen sinuan-sinuan si penting ikembangken, ras metode si igerakken hipotesis deduktif secara luas ianggap sebage sada-sadana sarana kemajun ilmiah. Hal enda sebagian besar erkiteken keterbatasen teknis ibas ngukurken kerina metabolom. Aminna pe metode si igerakken hipotesis khususna erguna i bas milih mekanisme kausal si deban, kengasupenna guna memajuken pemahamennta kerna jaringan biokimia lebih terbatas asangken metode komputasi si lit gundari i bas ilmu kontemporer si intensif data. Emaka teori-teori si la banci iprediksi ndauh i luar lingkup data si lit, emaka rumus hipotetis/siklus uji kemajun i bas bidang penelitian la banci ihapusken (4). Iperkiraken kami maka alur kerja komputasi metabolomik si ipetandaken i jenda banci mpeturah mulihi minat nandangi masalah-masalah si mbaru (kuga) ras si terakhir (engkai) kerna keragamen metabolisme, ras berkontribusi ku era si mbaru ilmu data si ipandu secara teoritis. Era e mereksa mulihi teori-teori penting si mereken inspirasi man generasi-generasi sebelumna.
Pemakanan herbivora langsung ilakoken alu mpebelin sada larva instar si peduaken ntah pe larva Sl i bas sada bulung sinuan-sinuan pitcher si warnana Pucat i bas sada sinuan-sinuan si mekar mawar, alu 10 replika sinuan-sinuan per sinuan-sinuan. Larva serangga e ijepit alu penjepit, janah jaringan bulung si tading ipepulung 24 ras 72 jam kenca infeksi ras quick-frozen, janah metabolitna i ekstraksi.
Simulasiken perlakuan herbivora alu cara si sangat sinkron. Carana eme alu make roda pola kain guna nusuk telu baris duri i bas tep-tep sisi rusuk tengah telu bulung sinuan-sinuan si enggo lengkap meluas i bas tahap pertumbuhen karangan bunga kain, janah minter ibahan 1:5 Diluted Ms Ntah pe make jari-jari si ersarung tangan guna nusuk S1 wound ku bas. Panen ras olah sada bulung bagi si enggo ituriken ndai. Gunaken cara si enggo ituriken ndai guna ndatken metabolit primer ras hormon sinuan-sinuan (54).
Bagi aplikasi JA eksogen, telu bulung daun i bas tep-tep enem sinuan-sinuan si mekar mawar i bas tep-tep spesies irawat alu 20μl pasta lanolin si mengandung 150μg MeJA (Lan + MeJA), ras 20μl lanolin ditambah pengobatan luka kontrol (Lan + MeJA), ntah pe ipake purμl kontrol (Lan + W). Bulungna ipanen 72 jam kenca irawat, ibekuken alu cepat i bas nitrogen cair, janah isimpan i bas suhu -80°C seh ipakena.
Empat garis transgenik JA ras ET, eme irAOC (36), irCOI1 (55), irACO ras sETR1 (48), enggo iidentifikasi ibas kelompok penelitian kami. irAOC megegeh ncidahken penurunan kadar JA ras JA-Ile, sedangken irCOI1 la sensitif nandangi JA. Adi ibandingken ras EV, akumulasi JA-Ile meningkat. Bagepe irACO pasti mengurangi produksi ET, janah adi ibandingken ras EV, sETR1 si la sensitif nandangi ET, pasti meningkatken produksi ET.
Spektrometer laser fotoakustik (sensor ET waktu nyata Sensor Sense ETD-300) ipake guna ngelakoken pengukuren ET alu la invasif. Minter kenca irawat, setengah bulungna igunting ras ipindahken ku bas botol kaca si tertutup 4 ml, janah ruang takal ipediat terkumpul i bas waktu 5 jam. Ibas pengukuren, tiap botol i siram alu aliren udara murni 2 liter/jam selama 8 menit, si sebelumna enggo lewat katalis si isediaken Sensor Sense guna mbuang CO2 ras lau.
Data mikroarray e tangtangna iterbitken i bas (35) ras isimpan i bas Pusat Informasi Bioteknologi Nasional (NCBI) Basis Data Komprehensif Ekspresi Gen (nomor akses GSE30287). Data si sesuai ras bulung-bulung si ibahan perlakuan W + OSMs ras kontrol si la rusak i ekstraksi guna penelitian enda. Intensitas mentah eme log2. Sope ibahan analisis statistik, garis dasar iubah ras inormalisasi ku persentilna si pe-75-ken alu make paket perangkat lunak R.
Data uruten RNA asli (RNA-seq) spesies Nicotiana ibuat i bas Arsip Bacaan Singkat NCBI (SRA), nomor proyekna eme PRJNA301787, si ilaporken Zhou dkk. (39) ras ilanjutken bagi si ituriken ibas (56). Data mentah si iproses W + W, W + OSM ras W + OSS1 si sesuai ras spesies Nicotiana ipilih guna i analisis ibas penelitian enda, ras iproses alu cara si tersena i teruh enda: Pertama, bacaan RNA-seq mentah iubah jadi format FASTQ. HISAT2 mengubah FASTQ jadi SAM, ras SAMtools mengubah file SAM jadi file BAM si iurutken. StringTie ipake guna ngitung ekspresi gen, janah cara ekspresina eme lit fragmen per seribu fragmen basa per juta fragmen transkripsi si iurutken.
Kolom kromatografi Acclaim (150 mm x 2,1 mm; ukuren partikel 2,2μm) si ipake ibas analisis ras kolom penjaga 4 mm x 4 mm terdiri ibas bahan si seri. Gradien biner si ipake i bas sistem Kromatografi Cairen Kinerja Tinggi Ultra (UHPLC) Dionex UltiMate 3000 eme: 0 seh ku 0,5 menit, isokratik 90% A [lau si la terionisasi, 0,1% (v/v) asetonitril (v/v) asetonitril (v/v) asetonitril (v/v) asetonitril ras B05% guna1 0,05% asam formik si lit i bas; 0,5 seh 23,5 menit, fase gradien eme 10% A ras 90% B; 23,5 seh ku 25 menit, isokratik 10% A ras 90% B. Laju alirenna 400μl/min. Bagi kerina analisis MS, suntikken eluen kolom ku bas alat analisis quadrupole ras waktu terbang (qTOF) si ilengkapi alu sumber elektrosemprot si beroperasi i bas mode ionisasi positif (tegangan kapiler, 4500 V; saluren kapiler 130 V ; Suhu pengeringan aliren airmin li/01C;
Ilakoken analisis fragmen MS/MS (selanjutna igelari MS/MS) si la relevan ntah pe la terbedaken ras data guna ndatken informasi struktural kerna profil metabolisme si banci ideteksi secara keseluruhan. Konsep metode MS/MS si la erpilihen mengandalken fakta maka quadrupole lit jendela isolasi massa si seh kel galangna [emaka, anggap kerina sinyal rasio massa-ke-muatan (m/z) sebage pecahen-pecahen]. Erkiteken si e, erkiteken instrumen Impact II la banci erbahan kemiringan CE, piga-piga analisis independen ilakoken alu make nilai energi tabraken disosiasi (CE) si ibahan tabraken si meningkat. Singkatna, lebe ianalisis sampel alu ionisasi UHPLC-elektrospray/qTOF-MS alu make mode spektrometri massa tunggal (kondisi fragmentasi si rendah si ihasilken fragmentasi i bas sumber), pemindaian mulai m/z 50 seh ku 1500 alu frekuensi pengulangan 5 Hz. Gunaken nitrogen jadi gas tabraken guna analisis MS/MS, ras lakoken pengukuren mandiri ibas empat tegangan disosiasi si berbeda si ibahan tabraken berikut: 20, 30, 40, ras 50 eV. Sepanjang proses pengukuren, quadrupole lit jendela isolasi massa si mbelinna, mulai m/z 50 seh ku 1500. Adi percobaan badan depan m/z ras lebar isolasi iaturken ku 200, maka rentang massa secara otomatis iaktifken alu perangkat lunak operasi instrumen ras 0 Da. Pindai pecahen-pecahen massa bagi i bas mode massa tunggal. Gunaken natrium format (50 ml isopropanol, 200 μl asam formik ras 1 ml larutan berair NaOH 1M) guna kalibrasi massa. Alu make algoritma kalibrasi Bruker si presisi tinggi, file data e ikalibrasi kenca idalanken spektrum rata-rata i bas periode waktu tertentu. Gunaken fungsi ekspor perangkat lunak Analisis Data v4.0 (Brook Dalton, Bremen, Jerman) guna ngubah file data mentah jadi format NetCDF. Kumpulen data MS/MS enggo isimpan i bas basis data metabolomik terbuka MetaboLights (www.ebi.ac.uk) alu nomor aksesi. MTB1471.
Perakiten MS/MS banci irealisasiken arah analisis korelasi antara sinyal kualitas MS1 ras MS/MS guna energi tabraken si rendah ras si meganjang ras aturen si mbaru idalanken. Skrip R ipake guna merealisasiken analisis korelasi distribusi prekursor ku produk, ras skrip C# (https://github.com/MPI-DL/indiskriminan-MS-MS-assembly-pipeline) ipake guna ndalanken aturen-aturen e.
Guna mengurangi kesalahan positif palsu si erkiteken noise latar belakang ras korelasi palsu si erkiteken mendeteksi fitur m/z tertentu ibas piga-piga sampel saja, ipake kami fungsi “filled peak” paket R XCMS (guna koreksi intensitas noise latar belakang) Arus ipake guna menggantiken “NA peteunde) (peteunde) . Adi fungsi puncak isi ipake, lit denga melala nilai intensitas “0′′ i bas himpunan data si bakal mpengaruhi perhitungan korelasi.Kenca si e, sibandingken hasil pengolahen data si idatken adi fungsi puncak isi ipake ras adi fungsi puncak isi la ipake, janah sihitung nilai kebisingen latar belakang si ikoreksi re estima ras the0. nilai intensitas alu nilai latar belakang si iperhitungken Kami pe hanya mempertimbangkan fitur-fitur si intensitasna lebih telu kali lipat nilai latar belakang ras menganggap ia sebage “puncak si tuhu-tuhu.” Bagi perhitungan PCC, sinyal m/z prekursor sampel (MS1) ras himpunan data fragmen si lit minimal waluh puncak si tuhu-tuhu ngenca si ipertimbangkan.
Adi intensitas fitur kualitas prekursor ibas kerina sampel secara signifikan berkorelasi ras intensitas si berkurang ibas fitur kualitas si seri si terkena energi tabraken si rendah ntah pe tinggi, janah fitur e la icap sebage puncak isotop oleh CAMERA, maka banci i definisiken lebih lanjut. Jenari, alu ngitung kerina kemungkinan pasangan prekursor-produk i bas 3 s (jendela waktu retensi perkiraan guna retensi puncak), ilakoken analisis korelasi. Saja adi nilai m/z lebih rendah asangken nilai prekursor ras fragmentasi MS/MS terjadi i bas ingan sampel si seri i bas himpunan data ras prekursor i ja ia ibuat, maka ianggap fragmen.
Erpalasken dua aturen sederhana enda, i luarken kami fragmen-fragmen si itentuken alu nilai m/z si lebih mbelin asangken m/z prekursor si iidentifikasi, ras erpalasken posisi sampel i ja prekursor e muncul ras fragmen si itentuken. Bagepe banci ipilih fitur kualitas si ihasilken melala fragmen in-source si ihasilken ibas mode MS1 sebage calon prekursor, alu bage menghasilken senyawa MS/MS si berlebihen. Guna mengurangi redundansi data enda, adi kemiripen NDP spektrum lebih 0,6, janah ia masuk ku bas “pcgroup” kromatogram si ianotasi CAMERA, maka si gabungken. Si terakhir, si gabungken kerina empat hasil CE si erhubungen ras prekursor ras fragmen ku bas spektrum komposit dekonvolusi akhir alu milih puncak intensitas si meganjangna i bas kerina puncak kandidat si seri nilai m/z i bas energi tabraken si berbeda. Langkah-langkah pengolahen selanjutna erpalasken konsep spektrum komposit ras memperhitungken kondisi CE si berbeda si iperluken guna memaksimalken kemungkinan fragmentasi, erkiteken piga-piga fragmen hanya banci ideteksi i teruh energi tabraken tertentu.
RDPI (30) ipake guna ngitung induksi profil metabolisme. Keragamen spektrum metabolisme (indeks Hj) ibuat ibas kelimpahen prekursor MS/MS alu make entropi Shannon distribusi frekuensi MS/MS alu make persamaan berikut si ituriken Martínez dkk. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) i ja Pij sesuai ras frekuensi relatif MS/MS si pe-i-ken i bas sampel si pe-j-ken (j = 1, 2,..., m) (i = 1, 2, ..., m) t).
Spesifisitas metabolik (indeks Si) iertiken sebagai identitas ekspresi MS/MS si ibereken ibas hubungenna ras frekuensi antara sampel si ipertimbangkan. Spesifisitas MS/MS iperhitungken alu Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi) .
Gunaken rumus i teruh enda guna ngukur indeks δj spesifik metabolom i bas tep-tep sampel j, ras rata-rata spesifisitas MS/MS δj = ∑i = 1mPijSi .
Spektrum MS/MS i sejajarken alu erpasangen, janah kemiripenna ihitung erpalasken dua skor e. Si pemena, alu make NDP standar (igelari ka metode korelasi kosinus), make persamaan berikut guna mereken skor kemiripen segmen antara spektrum NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 i ja S1 ras S2 Sesuai, guna spektrum sumur, 1.1. i mewakili berat erpalasken intensitas puncak maka perbedan puncak umum si pe-i-ken antara dua spektrum e kurang asangken 0,01 Da. Beratna iperhitungken bagi si tersena i teruh enda: W = [intensitas puncak] m [kualitas] n, m = 0,5, n = 2, bagi si isaranken MassBank.
Metode penilaian si peduaken idalanken, e me kap analisis NL si ibagiken antara MS/MS. Guna si e, ipake kami 52 daftar NL si rusur ijumpai i bas proses fragmentasi MS secara tandem, ras NL si lebih spesifik (file data S1) si enggo leben ianotasiken guna spektrum MS/MS metabolit sekunder spesies Nepenthes si enggo lemah ( 9, 26). Buatlah vektor biner 1 ras 0 man tep-tep MS/MS, sesuai ras arus ras si la lit piga-piga NL masing-masing. Erpalasken kemiripen jarak Euclidean, skor kemiripen NL iperhitungken man tep-tep pasang vektor NL biner.
Guna ngelakoken dual clustering, ipake kami paket R DiffCoEx, si erpalasken perpanjangen Analisis Ko-ekspresi Gen Tertimbang (WGCNA). Alu make matriks penilaian NDP ras NL spektrum MS/MS, ipake kami DiffCoEx guna menghitung matriks korelasi komparatif. Pengelompoken biner ilakoken alu ngaturken parameter “cutreeDynamic” ku metode = “hibrida”, CutHeight = 0,9999, deepSplit = T, ras minClusterSize = 10. Kode sumber R DiffCoEx iunduh i bas file tambahan 1 si ibahan Tesson dkk. (57 kalak); Paket perangkat lunak R WGCNA si iperluken banci idatndu i bas https://horvath.genetics.ucla.edu/html/JaringanKoekspresi/Rpaket/WGCNA.
Guna ngelakoken analisis jaringan molekuler MS/MS, iperhitungken kami konektivitas spektral si erpasangen erpalasken jenis kemiripen NDP ras NL, janah ipake perangkat lunak Cytoscape guna memvisualisasiken topologi jaringan alu make tata letak organik i bas aplikasi ekstensi algoritma tata letak CyFilescape yFiles.
Gunaken R versi 3.0.1 guna ngelakoken analisis statistik nandangi data e. Signifikansi statistik i evaluasi alu make analisis varians dua arah (ANOVA), ilanjutken alu uji post-hoc perbedaan signifikan jujur ​​(HSD) Tukey. Guna nganalisis perbedan perlakuan herbivora ras kontrol, distribusi dua ekor dua kelompok sampel si seri variansna ianalisis alu make uji t Student.
Guna bahan tambahen guna artikel enda, banci idahndu i bas http://advances.sciencemag.org/cgi/isi/lengkap/24/6/eaaz0381/DC1.
Enda me sada artikel akses terbuka si ibagiken alu ketentuan Lisensi Atribusi-Non-Komersial Creative Commons, si banci ipake, ibagiken ras ireproduksi i bas media kai pe, asalken penggunaan akhir labo guna keuntungen komersial ras premisna eme maka karya aslina benar. Referensi.
Cataten: Kami hanya mindo gelah iberekenndu alamat emailndu gelah kalak si irekomendasikenndu ku halaman e meteh maka atendu idahna email e janah labo spam. Labo itangkap kami alamat email si lit.
Penungkunen enda ipake guna nguji kam pengunjung ntah lang ras mencegah pengirimen spam otomatis.
Teori informasi mereken sada mata uang universal guna perbandingen metabolom khusus ras prediksi teori pertahanen uji.
Teori informasi mereken sada mata uang universal guna perbandingen metabolom khusus ras prediksi teori pertahanen uji.
©2021 Asosiasi Amerika guna Kemajun Ilmu Pengetahuan. kerina hak cipta lit i bas ia. AAAS eme mitra HINARI, AGORA, OARE, KOOR, JAMSS, Ref Silang ras PENGHITUNG. Kemajun Ilmu Pengetahuan ISSN 2375-2548.