bann diferan teori defans plant i donn en gidans teorik enportan pou eksplik bann patern metabolism spesyalize plant, me zot bann prediksyon kle i reste pou ganny teste. La, nou ti servi analiz tandem mass spectrometry (MS/MS) san prezidis pou sistematikman eksplor metabolom bann souch taba atenn sorti kot bann plant endividyel ziska bann popilasyon e bann lespes pros, e nou ti proses en gran nonm bann teori karakteristik spektrometri mas baze lo bann spektr konpoze dan lenformasyon. kad pou teste bann prediksyon kle lo defans optimal (OD) ek bann teori target mobil (MT). Konponan lenformasyon metabolomik plant i konsistan avek teori OD, me i kontradir prediksyon prensipal teori MT lo dinamik metabolomik koze par bann erbivor. depi mikro ziska makro, sinyal jasmonate ti ganny idantifye koman determinan prensipal OD, tandis ki sinyal ethylene ti fourni fine-tuning larepons spesifik erbivor ki ti ganny anote par rezo molekiler MS/MS.
bann metabolit spesyal avek bann striktir divers i bann partisipan prensipal dan adaptasyon plant avek lanvironnman, sirtou dan defans bann lennmi (1). Diversifikasyon etonan dan metabolism spesyal ki ganny trouve dan bann plant in stimil plizyer deseni resers aprofondi lo son plizyer laspe fonksyon ekolozik, e in form en long lalis bann teori defans plant, ki devlopman evolisyonner e ekolozik bann enteraksyon plant-zensek. resers anpirik i donn en gidans enportan (2). Sepandan, sa bann teori defans plant pa ti swiv semen normatif rezonnman dediktiv ipotetik, dan lekel bann prediksyon kle ti lo menm nivo analiz (3) e ti ganny teste eksperimantalman pou fer avanse prosen sikl devlopman teorik (4). bann limitasyon teknik i restrikte koleksyon lenformasyon a bann kategori metabolik spesifik e ekskli analiz konpreansiv bann metabolit spesyalize, e alor anpes bann konparezon ant bann kategori ki esansyel pou devlopman teorik (5). Mankman lenformasyon metabolomik konpreansiv e en deviz komen pou konpar workflow prosesis lespas metabolik ant diferan group plant i anpes matirite syantifik sa domenn.
bann dernyen devlopman dan domenn tandem mass spectrometry (MS/MS) metabolomics i kapab konpreansivman karakteriz bann sanzman metabolik dan e ant bann lespes en klad sistenm donnen, e i kapab ganny konbine avek bann metod konpitasyonnel pou kalkil similarite striktirel ant sa bann melanz konpleks. konesans avan lo simi (5). Konbinasyon bann teknolozi avanse dan analiz ek konpiter i fourni en kad neseser pou teste a lonterm bokou prediksyon fer par bann teori ekolozik e evolisyonner lo diversite metabolik. Shannon (6) ti entrodwir teori lenformasyon pour premye fwa dan son lartik fondamantal an 1948, met fondasyon pour analiz matematik lenformasyon, ki'n ganny servi dan plizyer domenn apard ki son laplikasyon orizinal. dan zenomik, teori lenformasyon in ganny aplike avek sikse pou kantifye lenformasyon konservativ sekans (7). dan resers transkriptomik, teori lenformasyon i analiz bann sanzman zeneral dan transkriptom (8). dan bann resers presedan, nou ti aplik kad statistik teori lenformasyon avek metabolomik pou dekrir lekspertiz metabolik nivo tisi dan bann plant (9). La, nou konbin workflow baze lo MS/MS avek kad statistik teori lenformasyon, karakterize par diversite metabolik dan deviz komen, pou konpar bann prediksyon kle teori defans plant dan metabolom endwir par bann erbivor.
bann kad teorik defans plant i normalman mityelman enklisiv e kapab ganny divize an de kategori: bann ki esey eksplik distribisyon bann metabolit spesifik plant baze lo bann fonksyon defans, tel ki defans optimal (OD) (10), target ki pe bouze (MT) (11) ) e teori laparans (12), tandis ki lezot i rod leksplikasyon mekanik lo ki mannyer bann sanzman resours i afekte disponibilite krwasans plant e akimilasyon bann metabolit spesyalize, tel ki karbonn: ipotez balans nitriman (13), ipotez to krwasans (14 ), e ipotez lekilib krwasans ek diferansyasyon (15). sa de set teori i lo diferan nivo analiz (4). Sepandan, de teori ki enplik bann fonksyon defansiv lo nivo fonksyonnel i domin konversasyon lo bann defans konstititiv e endwir plant: teori OD, ki prezimen ki bann plant i envestir dan zot defans simik ser selman ler i neseser, par egzanp, ler zot ganny enzekte Ler en zannimo zerb i atak, alor, dapre posibilite fitir, konpoze avek en fonksyon defansiv i ganny konsevwar (10); ipotez MT i propoze ki napa en laks sanzman direksyonnel dan metabolit, me sa metabolit i sanze par azar, e alor kree posibilite pour blok sa “target mouvman” metabolik pour atak bann erbivor. An dot mo, sa de teori i fer bann prediksyon opoze lo remodelling metabolik ki arive apre latak bann erbivor: relasyon ant akimilasyon inidireksyonnel bann metabolit avek fonksyon defansiv (OD) e bann sanzman metabolik non-dirize (MT) (11 ).
bann ipotez OD ek MT i enplik non selman bann sanzman endwir dan metabolom, me osi bann konsekans ekolozik e evolisyonner akimilasyon sa bann metabolit, tel ki bann kou adaptif ek benefis sa bann sanzman metabolik dan en lanvironnman ekolozik spesifik (16). Malgre ki tou le de ipotez i rekonnet fonksyon defansiv bann metabolit spesyalize, ki kapab oubyen pa kapab ser, prediksyon kle ki fer distenksyon ant bann ipotez OD ek MT i dan direksyonalite bann sanzman metabolik endwir. prediksyon teori OD in resevwar latansyon pli eksperimantal ziska prezan. Sa bann tes i enkli letid bann fonksyon defans direk ou endirek bann diferan tisi bann konpoze spesifik dan bann greenhouse e kondisyon natirel, osi byen ki bann sanzman dan staz devlopman plant (17-19). Sepandan, ziska prezan, akoz mankman en workflow ek kad statistik pou analiz konpreansiv global lo diversite metabolik nenport ki lorganizm, prediksyon diferans prensipal ant sa de teori (setadir, direksyon bann sanzman metabolik) i reste pou ganny teste. la, nou donn en tel analiz.
Enn bann karakteristik pli enportan bann metabolit spesifik a plant se zot diversite striktirel ekstrenm a tou nivo depi bann plant tousel, popilasyon ziska bann lespes parey (20). bokou sanzman kantitatif dan bann metabolit spesyalize i kapab ganny obzerve lo lanpler popilasyon, tandis ki bann diferans kalitatif for i normalman ganny mentenir lo nivo lespes (20). Alor, diversite metabolik plant i laspe prensipal diversite fonksyonnel, ki reflekte adaptabilite avek diferan nik, sirtou sa bann nik avek diferan posibilite lenvazyon par bann zensek spesyal e bann erbivor komen (21). depi lartik revolisyoner Fraenkel (22) lo rezon legzistans bann metabolit spesifik a plant, enteraksyon avek diferan zensek in ganny konsidere koman bann presyon seleksyon enportan, e sa bann enteraksyon i ganny kwar in form bann plant pandan levolisyon. semen metabolik (23). bann diferans ant bann lespes dan diversite bann metabolit spesyalize i kapab osi reflekte balans fizyolozik asosye avek defans konstititiv e endwir plant kont bann stratezi erbivor, vi ki sa de lespes i souvan korele dan en fason negativ avek kanmarad (24). Menm si i kapab benefisye pou mentenir en bon defans a tou moman, bann sanzman metabolik atan ki asosye avek defans i donn bann benefis kler dan les bann plant alok bann resours valab avek lezot lenvestisman fizyolozik (19, 24), e evit nesesite pou sinbiyoz. Domaz kolateral (25). an plis, sa bann reorganizasyon bann metabolit spesyalize koze par bann zensek herbivor i kapab anmenn en distribisyon destriktiv dan popilasyon (26), e i kapab reflekte bann lektir direk bann sanzman natirel sibstansyel dan sinyal lasid jasmonik (JA), ki kapab ganny mentenir dan popilasyon. bann sinyal JA o ek ba i bann konpromi ant defans kont bann erbivor ek konpetisyon avek bann lespes spesifik (27). an plis, bann semen biosintetik metabolit spesyalize pou sibir pert e transformasyon rapid pandan levolisyon, ki pou an rezilta en distribisyon metabolik parsyel parmi bann lespes pros (28). Sa bann polimorfism i kapab ganny etablir rapidman an repons avek sanzman dan bann patern erbivor (29), ki vedir ki fluktyasyon bann kominote erbivor i en fakter kle ki pe diriz eterozenite metabolik.
La, nou'n spesifikman rezourd sa bann problenm swivan. (I) Ki mannyer sa zensek herbivor i rekonfigir metabolom plant? (Ii) Ki bann konponan lenformasyon prensipal plastisite metabolik ki kapab ganny kantifye pou teste bann prediksyon teori defans lonterm? (Iii) Si pou reprogram metabolom plant dan en fason inik pour sa ataker, si wi, ki rol ormonn plant i zwe dan adapte en larepons metabolik spesifik, e ki bann metabolit ki kontribye dan spesifisite lespes defans? (Iv) Vi ki bann prediksyon fer par bokou teori defans i kapab ganny prolonze atraver tou nivo bann tisi biolozik, nou ti demande ki mannyer larepons metabolik koze i konsistan avek konparezon entern avek konparezon ant bann lespes? pou sa bi, nou'n sistematikman etidye metabolom fey nikotin taba, ki en plant model ekolozik avek en metabolism spesyalize ris, e i efektiv kont bann lera de erbivor natif, Lepidoptera Datura (Ms) (Tre agresiv, prensipalman manze) Lo Solanaceae ek Spodoptera (Spodoptera) literalman, i en kalite fey ver “genus”, avek bann plant host Solanaceae e lezot host lezot zenera ek fanmir Manze plant. nou ti analiz spektak metabolomik MS/MS e ti tir bann deskripter statistik teori lenformasyon pou konpar bann teori OD ek MT. kree bann map spesifisite pou revel lidantite bann metabolit kle. analiz ti ganny prolonze avek popilasyon natif N. nasi e bann lespes taba pros pou analiz plis ankor kovaryans ant sinyal ormonn plant ek endiksyon OD.
Pour kapab kaptir en map zeneral lo plastisite e striktir fey metabolom taba zerbivor, nou ti servi en analiz ek kalkilasyon travay ki ti'n ganny devlope oparavan pour kolekte e dekonvolisyon konpreansivman bann lenformasyon o rezolisyon endepandan MS/MS sorti dan bann ekstrak plant ( 9). Sa metod endiferansye (apele MS/MS) i kapab konstrir bann spektak konpoze non-redondan, ki apre i kapab ganny servi pou tou bann analiz lo nivo konpoze ki ganny dekrir isi. sa bann metabolit plant dekonvolye i diferan kalite, ki konpoze avek plizyer santenn a plizyer milye metabolit (apepre 500-1000-s/MS/MS isi). La, nou konsider plastisite metabolik dan kad teori lenformasyon, e kantifye diversite ek profesyonnalizm metabolom baze lo lantropi Shannon dan distribisyon frekans metabolik. An servan formil ki ti'n ganny enplimante oparavan (8), nou'n kalkil en set endikater ki kapab ganny servi pou kantifye diversite metabolom (endikater Hj), spesyalizasyon profil metabolik (lendikater δj) e spesifisite metabolik en sel metabolit (endikater Si). An plis, nou ti aplik Lendeks Plastisite Zistans Relatif (RDPI) pou kantifye endusibilite metabolom bann erbivor (Figure 1A) (30). dan sa kad statistik, nou tret spektak MS/MS koman younit lenformasyon debaz, e proses labondans relatif MS/MS dan en map distribisyon frekans, e apre servi lantropi Shannon pou estimen diversite metabolom apartir li. spesyalizasyon metabolom i ganny mezire par spesifisite mwayenn en sel spektak MS/MS. Alor, logmantasyon dan labondans serten laklas MS/MS apre endiksyon erbivor i ganny transformen dan endiksyon spektral, RDPI e spesyalizasyon, setadir, logmantasyon dan lendeks δj, akoz plis metabolit spesyalize i ganny prodwir e en lendeks Si o i ganny prodwir. besman dan lendeks diversite Hj i reflekte ki swa lakantite MS/MS ki ganny zenere i redwir, oubyen distribisyon frekans profil i sanze dan en direksyon mwen iniform, anmenmtan ki i redwir son lensertitid an zeneral. atraver kalkilasyon lendeks Si, i posib pou fer resorti lekel MS/MS ki ganny enkli par serten erbivor, o kontrer, lekel MS/MS ki pa reponn a endiksyon, ki en endikater kle pou fer distenksyon ant prediksyon MT ek OD.
(A) bann deskripter statistik ki ganny servi pour erbivor (H1 a Hx) MS/MS data-inducibility (RDPI), diversite (Hj index), spesyalizasyon (δj index) e spesifisite metabolit (Si index). En logmantasyon dan degre spesyalizasyon (δj) i endike ki, an mwayenn, plis metabolit spesifik erbivor pou ganny prodwir, tandis ki en bes dan diversite (Hj) i endike en bes dan prodiksyon bann metabolit oubyen distribisyon inegal bann metabolit dan map distribisyon. valer Si i evalye si sa metabolit i spesifik a en kondisyon donnen (isi, erbivor) oubyen lekontrer i ganny mentenir lo menm nivo. (B) dyagram konsepsyonnel prediksyon teori defans an servan laks teori lenformasyon. teori OD i predir ki latak erbivor pou ogmant bann metabolit defans, e alor ogmant δj. Anmenmtan, Hj i diminyen akoz profil i ganny reorganize ver lensertitid redwir lenformasyon metabolik. teori MT i predir ki latak bann erbivor pou koz bann sanzman non-direksyonnel dan metabolom, e alor ogmant Hj koman en endikater lensertitid lenformasyon metabolik ogmante e koz en distribisyon o aza Si. nou ti osi propoz en model melanze, meyer MT, dan lekel serten metabolit avek bann valer defansiv pli o pou ganny partikilyerman ogmante (valer Si o), tandis ki lezot i egzibit bann larepons o aza (valer Si pli ba).
An servan bann deskripter teori lenformasyon, nou enterpret teori OD pou predir ki bann sanzman metabolit spesyal ki ganny enfliyanse par bann erbivor dan en leta konstititiv ki pa ganny enfliyanse pou anmenn ver (i) en logmantasyon dan spesifisite metabolik (Si index) ki pou anmenn spesifisite metabolik (δj index) Logmantasyon dan) serten group metabolit spesyal avek en valer defans pli o, e (ii) diminisyon dan diversite metabolit (Hjj) akoz sanzman dan distribisyon frekans metabolik pou plis distribisyon lekor leptin. o nivo en sel metabolit, en distribisyon Si annord i ekspekte, kot sa metabolit pou ogmant valer Si dapre son valer defans (Figure 1B). dan sa laliny, nou eksplik teori MT pou predir ki leksitasyon pou anmenn (i) bann sanzman non-direksyonnel dan bann metabolit ki pou anmenn en bes dan lendeks δj, e (ii) en logmantasyon dan lendeks Hj akoz en logmantasyon dan lensertitid metabolik. Oubyen randomness, ki kapab ganny kantifye par Shannon entropy dan laform diversite zeneralize. konsernan konpozisyon metabolik, teori MT pou predir distribisyon o aza Si. An prenan kont ki serten metabolit i anba bann kondisyon spesifik anba bann kondisyon spesifik, e lezot kondisyon pa anba bann kondisyon spesifik, e zot valer defans i depan lo lanvironnman, nou'n osi propoz en model defans melanze, dan lekel δj ek Hj i ganny distribye an de tou dilon Si Ogmantasyon dan tou direksyon, zis serten group metabolit, ki annan bann valer defans pli o, ki pou partikilyerman ogmante anmenmtan ki lezot Siure pou annan en distribisyon o aza (Figure 1B).
Pour kapab teste prediksyon teori defans redefini lo laks deskripter teori lenformasyon, nou ti elve bann lera erbivor eksper (Ms) oubyen zeneralis (Sl) lo fey Nepenthes pallens (Figure 2A). An servan analiz MS/MS, nou'n rekiper 599 spektra MS/MS non-redondan (dosye lenformasyon S1) sorti dan bann ekstrak methanol dan tisi fey ki'n ganny kolekte apre manze chenille. servi bann lendeks RDPI, Hj, ek δj pou vizyalize rekonfigirasyon konteni lenformasyon dan bann dosye konfigirasyon MS/MS i revel bann patern enteresan (Figure 2B). tandans zeneral se ki, parey in ganny dekrir par deskripter lenformasyon, anmezir ki bann lera i kontinyen manz fey, degre tou reorganizasyon metabolik i ogmante avek letan: 72 erdtan apre ki sa erbivor i manze, RDPI i ogmante en kantite. Konpare avek kontrol ki pa'n ganny andomaze, Hj ti redwir en kantite, ki ti akoz degre spesyalizasyon ogmante dan profil metabolik, ki ti ganny kantifye par lendeks δj. Sa tandans aparan i konsistan avek bann prediksyon teori OD, me i enkonsistan avek bann prediksyon prensipal teori MT, ki krwar ki bann sanzman o aza (non-direksyonnel) dan nivo metabolit i ganny servi koman en kamoufle defansiv (Figure 1B). Malgre ki konteni elisiter sekresyon oral (OS) e konportman manze sa de erbivor i diferan, zot manze direk in anmenn bann sanzman parey dan direksyon Hj ek δj pandan bann peryod rekolt 24-erdtan ek 72-erdtan. sel diferans ti arive a 72 erdtan RDPI. konpare avek sa ki ti ganny koze par manze Ms, metabolism zeneral ki ti ganny enfliyanse par manze Sl ti pli o.
(A) Design eksperimantal: bann erbivor koson komen (S1) oubyen eksper (Ms) i ganny nouri avek bann fey desalinasyon bann plant pitcher, tandis ki pour bann erbivori simule, OS Ms (W + OSMs) i ganny servi pour okip perforasyon bann blesir pozisyon fey standarize. S1 (W + OSSl) lera oubyen delo (W + W). kontrol (C) i en fey ki pankor andomaze. (B) Inducibility (RDPI konpare avek tablo kontrol), diversite (Hj index) e spesyalizasyon (δj index) index kalkile pour map metabolit spesyal (599 MS/MS; dosye lenformasyon S1). bann asterisk i endike bann diferans enportan ant manze direk bann erbivor ek group kontrol (t-test etidyan avek t-test per, *P<0.05 e ***P<0.001). ns, pa enportan. (C) Lendeks rezolisyon letan prensipal (bwat ble, asid amine, asid organik ek disik; dosye lenformasyon S2) e spektak metabolit spesyal (bwat rouz 443 MS/MS; dosye lenformasyon S1) apre tretman erbivori simule. band kouler i refer avek lenterval konfyans 95%. Sa zetwal i endik diferans enportan ant tretman ek kontrol [analiz varyans kadratik (ANOVA), swivi par diferans onnetman enportan Tukey (HSD) pour bann konparezon miltip post hoc, *P<0.05, **P<0.01 E *** P <0.001]. (D) Spesyalizasyon bann scatter plot ek bann profil metabolit spesyal (bann lesantiyon repete avek diferan tretman).
pou eksplore si remodelasyon ki ganny enfliyanse par bann erbivor o nivo metabolom i ganny reflekte dan bann sanzman dan nivo bann metabolit endividyel, nou ti premyerman konsantre lo bann metabolit ki ti'n ganny etidye oparavan dan bann fey Nepenthes pallens avek rezistans erbivor ki'n ganny prouve. bann amid fenolik i bann konzigezon hydroxycinnamamide-polyamine ki akimile pandan prosesis erbivor bann zensek e i koni pou redwir performans bann zensek (32). nou ti rod bann prekurser MS/MS korespondan e tras zot bann kourb kinetik kimilatif (Figure S1). san sirpriz, bann derive fenol ki pa enplike direkteman dan defans kont bann erbivor, tel ki lasid klorozenik (CGA) ek rutin, i ganny regle anba apre erbivor. dan kontras, bann erbivor i kapab fer bann phenol amides tre pwisan. manze kontinyel sa de erbivor ti anmenn preski menm spektak eksitasyon bann fenolamid, e sa patern ti sirtou evidan pou sentes de novo bann fenolamid. Menm fenomenn pou ganny obzerve ler pe eksplor 17-hydroxygeranyl nonanediol diterpene glycosides (17-HGL-DTGs) pathway, ki prodwi en gran nonm diterpenes asiklik avek bann fonksyon anti-erbivor efektiv (33), kot Ms Feeding avek Sl ti deklans en profil parey (Figure S1)).
Dezavantaz posib bann eksperimantasyon manze direk avek erbivor se diferans dan to konsomasyon fey e letan manze bann erbivor, ki fer li difisil pou elimin bann lefe spesifik erbivor koze par blesir ek erbivor. Pour kapab pli byen rezourd spesifisite lespes erbivor dan larepons metabolik fey ki'n ganny endwir, nou'n simul manze bann lera Ms ek Sl par imedyatman aplik OS ki'n fek ganny kolekte (OSM ek OSS1) avek ponksyon standar W bann pozisyon fey konsistan. Sa prosedir i apel tretman W + OS, e i standariz endiksyon par presizeman timing komansman larepons elisit par sa erbivor san koz bann lefe konfizan diferans dan to ou kantite pert tisi (Figure 2A) (34). An servan pipeline analiz ek kalkilasyon MS/MS, nou'n rekiper 443 spektra MS/MS (dosye lenformasyon S1), ki ti sirkile avek bann spektra ki ti'n ganny asanble oparavan dan bann eksperimantasyon alimantasyon direk. analiz teori lenformasyon sa set lenformasyon MS/MS ti montre ki reprogramasyon bann metabolom spesyalize lo fey par simuler bann erbivor ti montre bann lensidiksyon spesifik OS (Figure 2C). An partikilye, konpare avek tretman OSS1, OSM ti koz en amelyorasyon dan spesyalizasyon metabolom a 4 erdtan. I bon note ki konpare avek sa set lenformasyon eksperimantal nouritir direk bann erbivor, bann kinetik metabolik vizyalize dan lespas de dimansyon an servan Hj ek δj koman bann kordinasyon e direksyonalite spesyalizasyon metabolom an repons avek tretman erbivor simule avek letan i ogmante konsistan (Figure 2D). Anmenmtan, nou ti kantifye konteni bann asid amine, bann asid organik ek bann disik (dosye lenformasyon S2) pou envestige si sa logmantasyon targete dan lekspertiz metabolom i akoz rekonfigirasyon metabolism karbonn santral an repons avek bann erbivor simule (Figure S2). pou pli byen eksplik sa patern, nou'n sirvey plis kinetik akimilasyon metabolik bann semen fenolamid ek 17-HGL-DTG ki'n ganny diskite oparavan. endiksyon spesifik OS bann erbivor i ganny transformen dan en patern rearanzman diferansyel dan metabolism fenolamid (Figure S3). bann amid fenolik ki konteni bann morso coumarin ek caffeoyl i ganny preferansyelman enkli par OSS1, tandis ki OSM i deklans en endiksyon spesifik bann konzige ferulyl. Pour sa semen 17-HGL-DTG, diferansyel endiksyon OS par bann prodwi malonylation ek dimalonylation anba ti ganny detekte (Figure S3).
apre, nou ti etidye plastisite transkriptom OS-induced an servan data set microarray time-course, ki simul litilizasyon OSMs pou tret fey fey plant rozet dan bann erbivor. bann kinetik lesantiyonnman i basically sirkile avek bann kinetik ki'n ganny servi dan sa letid metabolomik (35). Konpare avek rekonfigirasyon metabolom dan lekel plastisite metabolik i partikilyerman ogmante avek letan, nou obzerv bann rafal transkripsyon tranzitwar dan bann fey enfliyanse par Ms, kot transkripsyon endusibilite (RDPI) ek spesyalizasyon (δj) i a 1 Ti annan en logmantasyon enportan dan erdtan, e diversite (Hj) a sa pwen letan, lekspresyon BMP1 ti ganny redwir en kantite, swivi par relaksasyon spesyalizasyon transkriptom (Figure S4). bann fanmir zenn metabolik (tel ki P450, glycosyltransferase, e BAHD acyltransferase) i partisip dan prosesis asanblaz bann metabolit spesyal sorti dan bann younit striktirel ki sorti dan metabolism primer, swivan sa model o-spesyalizasyon boner ki'n ganny mansyonnen. koman en letid ka, semen phenylalanine ti ganny analize. analiz in konfirmen ki bann zenn debaz dan metabolism fenolamid i tre OS-induced dan bann erbivor konpare avek bann plant ki pa ganny atire, e i pros dan zot bann patern lekspresyon. fakter transkripsyon MYB8 ek bann zenn striktirel PAL1, PAL2, C4H ek 4CL dan anler sa semen ti montre komansman transkripsyon boner. bann acyltransferases ki zwe en rol dan lasanble final phenolamide, tel ki AT1, DH29, e CV86, i egzibit en patern upregulation prolonze (Figure S4). bann lobzervasyon anler i endike ki inisye boner spesyalizasyon transkriptom e amelyorasyon pli tar spesyalizasyon metabolomik i en mod kouple, ki kapab akoz sistenm regilatwar senkron ki inisye en larepons defans pwisan.
rekonfigirasyon dan sinyal ormonn plant i azir koman en kous regilatwar ki entegre lenformasyon zerbivor pou reprogranm fizyolozi bann plant. Apre similasyon erbivor, nou ti mezir dinamik kimilatif bann kategori ormonn plant kle e vizyalize ko-ekspresyon tanporel ant zot [koefisyan korelasyon Pearson (PCC)> 0.4] (Figure 3A). parey ti'n ganny ekspekte, bann ormonn plant ki relye avek biosintez i relye dan rezo ko-ekspresyon ormonn plant. an plis, spesifisite metabolik (Si index) i ganny map avek sa rezo pou fer resorti bann ormonn plant ki ganny enkli par diferan tretman. De domenn prensipal larepons spesifik erbivor i ganny tire: enn i dan group JA, kot JA (son form biolozikman aktiv JA-Ile) e lezot derive JA i montre pli o skor Si; lot i ethylene (ET). Gibberellin ti montre selman en logmantasyon modere dan spesifisite erbivor, tandis ki lezot ormonn plant, tel ki cytokinin, auxin, ek asid absizik, ti ​​annan en spesifisite endiksyon ba pour bann erbivor. Konpare avek servi W + W tousel, lanplifikasyon valer maksimonm bann derive JA atraver laplikasyon OS (W + OS) i kapab ganny transformen dan en endikater spesifik for bann JA. san ekspekte, OSM ek OSS1 avek diferan konteni elisiter i koni pou koz en akimilasyon parey JA ek JA-Ile. Kontrerman avek OSS1, OSM i spesifikman e fortman enfliyanse par OSMs, tandis ki OSS1 pa anplifye larepons bann blesir bazal (Figure 3B).
(A) Analiz rezo ko-ekspresyon baze lo kalkilasyon PCC lo similasyon kinetik akimilasyon ormonn plant koze par erbivor. sa node i reprezant en sel ormonn plant, e groser sa node i reprezant en Si index spesifik pour sa ormonn plant ant bann tretman. (B) Akimilasyon JA, JA-Ile ek ET dan bann fey koze par diferan tretman endike par diferan kouler: zariko, W + OSM; ble, W + OSSl; nwanr, W + W; gri, C (kontrol) . bann asterisk i endike bann diferans enportan ant tretman ek kontrol (two-way ANOVA swivi par konparezon miltip post hoc Tukey HSD, *** P <0.001). Analiz teori lenformasyon lo (C)697 MS/MS (data file S1) dan biosintez JA e spektak persepsyon andomaze (irAOC ek irCOI1) e (D)585 MS/MS (data file S1) dan ETR1 avek sinyal ET andomaze De tretman erbivore simule ti deklans lalinny plant e bann plant kontrol veykil (EV). bann asterisk i endike bann diferans enportan ant tretman W+OS ek kontrol ki pa'n ganny andomaze (ANOVA de-fason swivi par konparezon miltip post hoc Tukey HSD, *P<0.05, **P<0.01 e ***P<0.001). (E) bann graf eparpiye lo lopozisyon eparpiye avek spesyalizasyon. bann kouler i reprezant diferan souch ki'n ganny modifye zenetikman; bann senbol i reprezant diferan metod tretman: triyang, W + OSS1; rektang, W + OSM; serk C
apre, nou servi en souch zenetikman modifye Nepenthes atenn (irCOI1 ek sETR1) dan bann letap kle biosintez JA ek ET (irAOC ek irACO) e persepsyon (irCOI1 ek sETR1) pou analiz metabolism sa de ormonn plant lo bann erbivor Kontribisyon relatif reprogramasyon. Konsistan avek bann eksperiman presedan, nou ti konfirm endiksyon erbivor-OS dan bann plant porter vid (EV) (Figure 3, C ziska D) e bes an zeneral dan lendeks Hj koze par OSM, tandis ki lendeks δj ti ogmante. larepons i pli prononse ki larepons deklanse par OSS1. en graf de laliny an servan Hj ek δj koman bann kordinasyon i montre deregilasyon spesifik (Figure 3E). tandans pli evidan se ki dan bann souch ki napa sinyal JA, diversite metabolom ek sanzman spesyalizasyon koze par bann erbivor i preski konpletman eliminen (Figure 3C). par kont, persepsyon ET silansye dan bann plant sETR1, menm si lefe zeneral lo bann sanzman dan metabolism erbivor i bokou pli ba ki sa sinyal JA, i atenn diferans dan bann lendeks Hj ek δj ant bann eksitasyon OSM ek OSS1 (Figure 3D ek Figure S5). . Sa i endike ki an plis ki fonksyon debaz transdiksyon sinyal JA, transdiksyon sinyal ET i osi servi koman en fine-tuning larepons metabolik spesifik lespes bann erbivor. Konsistan avek sa fonksyon fine-tuning, ti napa okenn sanzman dan endusibilite metabolom an zeneral dan bann plant sETR1. De lot kote, konpare avek bann plant sETR1, bann plant irACO ti ensit bann lanplitid zeneral parey bann sanzman metabolik koze par bann erbivor, me ti montre bann skor Hj ek δj sifizaman diferan ant bann defi OSM ek OSS1 (Figure S5).
Pou idantifye bann metabolit spesyalize ki annan kontribisyon enportan dan larepons spesifik lespes bann erbivor e fine-tune zot prodiksyon atraver bann sinyal ET, nou ti servi metod striktirel MS/MS ki ti'n ganny devlope oparavan. Sa metod i depan lo metod bi-clustering pou re-enfer lafanmir metabolik sorti dan bann fragman MS/MS [prodwi pwen normalize (NDP)] e pwen similarite baze lo pert net (NL). Sa set lenformasyon MS/MS ki ti ganny konstrir atraver analiz bann laliny transzenik ET ti prodwi 585 MS/MS (dosye lenformasyon S1), ki ti ganny rezourd par groupman zot dan set modil prensipal MS/MS (M) (Figure 4A) . Serten sa bann modil i danseman ranpli avek bann metabolit spesyal ki'n ganny karakterize oparavan: par egzanp, M1, M2, M3, M4 ek M7 i ris dan diferan derive fenol (M1), glikozid flavonoid (M2), disik asil (M3 ek M4), e 17-HGL-DTG (M7). an plis, lenformasyon spesifik metabolik (Si index) en sel metabolit dan sak modil i ganny kalkile, e son distribisyon Si i kapab ganny vwar entwisyonnelman. an bref, bann spektra MS/MS ki egzibit o erbivori ek spesifisite zenotip i ganny karakterize par bann o valer Si, e statistik kurtosis i endik distribisyon fourir lo kwen lake drwat. Enn sa bann distribisyon koloid lean ti ganny detekte dan M1, dan lekel phenol amide ti montre pli o fraksyon Si (Figure 4B). sa 17-HGL-DTG ki'n ganny mansyonnen oparavan dan M7 ti montre en skor Si modere, ki endike en degre regilasyon diferansyel modere ant sa de kalite OS. par kont, laplipar bann metabolit spesyalize ki ganny prodwi dan en fason konstititiv, tel ki rutin, CGA, ek disik asil, i parmi bann pwen Si pli ba. Pour kapab pli byen eksplor konpleksite striktirel e distribisyon Si ant bann metabolit spesyal, en rezo molekiler ti ganny konstrir pour sak modil (Figure 4B). En prediksyon enportan lo teori OD (rezimen dan Fig 1B) se ki reorganizasyon bann metabolit spesyal apre erbivor i devret anmenn bann sanzman en kote dan bann metabolit avek en valer defans o, sirtou par ogmant zot spesifisite (kontrerman avek distribisyon o aza) Mod) Metabolit defansiv prevwar par teori MT. laplipar bann derive fenol ki'n ganny akimile dan M1 i fonksyonnelman relye avek bes dan performans zensek (32). ler nou konpar bann valer Si dan bann metabolit M1 ant bann fey ki'n ganny endwir ek bann fey konstitian bann plant kontrol EV a 24 erdtan, nou'n obzerve ki spesifisite metabolik bokou bann metabolit apre bann zensek erbivor i annan en tandans ogmantasyon enportan (Figure 4C). logmantasyon spesifik dan valer Si ti ganny detekte selman dan bann fenolamid defansiv, me napa okenn logmantasyon dan valer Si ki ti ganny detekte dan lezot fenol ek bann metabolit enkoni ki ti koegziste dan sa modil. sa i en model spesyalize, ki relye avek teori OD. bann prediksyon prensipal bann sanzman metabolik koze par bann erbivor i konsistan. Pou teste si sa partikilarite spektak fenolamid ti ganny enfliyanse par ET spesifik OS, nou ti plot metabolit Si index e ti koz en valer lekspresyon diferansyel ant OSM ek OSS1 dan bann zenotip EV ek sETR1 (Figure 4D ). dan sETR1, diferans endwir par phenamide ant OSM ek OSS1 ti redwir en kantite. metod bi-clustering ti osi ganny aplike lo lenformasyon MS/MS kolekte dan bann souch avek JA ensifisyan pou enfer bann modil MS/MS prensipal ki relye avek spesyalizasyon metabolik regle par JA (Figure S6).
(A) bann rezilta groupman 585 MS/MS baze lo fragman partaze (resanblans NDP) e pert net partaze (resanblans NL) i rezilta dan modil (M) ki konsistan avek lafanmir konpoze koni, oubyen par konpozisyon Metabolit enkoni oubyen mal metabolize. obor sak modil, distribisyon metabolite (MS/MS) spesifik (Si) i ganny montre. (B) Rezo molekiler modiler: bann node i reprezant MS/MS ek bann bor, NDP (rouz) ek NL (ble) bann skor MS/MS (cut-off,> 0.6). Lendeks spesifisite metabolit grad (Si) i ganny kolore baze lo sa modil (gos) e i ganny mape avek rezo molekiler (drwat). (C) Modil M1 plant EV dan leta konstititiv (kontrol) e endwir (erbivore simule) a 24 erdtan: dyagram rezo molekiler (valer Si i groser node, phenolamide defansiv i ganny fer resorti an ble). (D) Dyagram rezo molekiler M1 lo laliny spektak sETR1 avek persepsyon EV ek ET andomaze: konpoze fenolik reprezante par node serk ver, e diferans enportan (valer P) ant tretman W + OSM ek W + OSS1 koman groser node. CP, N-caffeoyl-tyrosine; CS, N-caffeoyl-spermidine; FP, N-ferulic acid ester-uric acid; FS, N-ferulyl-spermidine; CoP, N', N “-Coumarolyl-tyrosine; DCS, N’, N”-dicaffeoyl-spermidine; CFS, N', N”-caffeoyl, feruloyl-spermidine; Lycium barbarum dan wolfberry Son; Nick. O-AS, O-acyl sugar.
nou ti osi prolonz analiz sorti dan en sel zenotip Nepenthes atenn ziska bann popilasyon natirel, kot bann sanzman intraspesifik for dan bann nivo JA erbivor e bann nivo metabolit spesifik in ganny dekrir oparavan dan bann popilasyon natirel (26). servi sa data set pou kouver 43 germplasm. sa bann germplasm i konpoze avek 123 lespes plant sorti dan N. pallens. Sa bann plant ti ganny tire dan bann lagrenn ki ti ganny kolekte dan diferan labita natif dan Utah, Nevada, Arizona, e California (Figure S7), nou ti kalkil diversite metabolom (isi i apel nivo popilasyon) diversite β) e spesyalizasyon koze par OSM. Konsistan avek bann letid presedan, nou ti obzerv en gran varyete sanzman metabolik lo bann laks Hj ek δj, ki endike ki bann germplasm i annan bann diferans enportan dan plastisite zot bann larepons metabolik anver bann erbivor (Figure S7). Sa lorganizasyon i fer nou mazin bann lobzervasyon presedan lo ranze dinamik bann sanzman JAs koze par bann erbivor, e in mentenir en valer tre o dan en sel popilasyon (26, 36). An servan JA ek JA-Ile pou teste korelasyon nivo zeneral ant Hj ek δj, nou'n trouve ki i annan en korelasyon pozitiv enportan ant JA ek metabolom β diversite ek spesyalizasyon lendeks (Figure S7). Sa i sizere ki eterozeneite ki'n ganny koze par bann erbivor dan endiksyon JAs detekte o nivo popilasyon i kapab akoz bann polimorfism metabolik kle koze par seleksyon sorti dan bann zensek herbivor.
bann letid presedan in montre ki bann kalite taba i diferan bokou an kalite e depandans relatif lo bann defans metabolik endwir e konstititiv. I annan krwayans ki sa bann sanzman dan transdiksyon sinyal anti-erbivor e kapasite defans i ganny regle par presyon popilasyon zensek, sik lavi plant, e kou prodiksyon defans dan sa nik kot en lespes donnen i pouse. nou ti etidye konsistans remodelasyon metabolom fey endwir par bann erbivor sis lespes Nicotiana natif Lanmerik Nor ek Sid Lanmerik. sa bann lespes i pros avek Nepenthes Nor Lanmerik, setadir Nicolas Bociflo. La, N. nicotinis, Nicotiana n. zerb atenn, Nicotiana tabacum, taba lineer, taba (Nicotiana spegazzinii) e taba fey taba (Nicotiana obtusifolia) (Figure 5A) (37). Sis sa bann lespes, enkli lespes byen karakterize N. silvouple, i bann plant anyel dan klad petunia, e obtusifolia N. i bann plant peren dan klad ser Trigonophyllae (38). apre, endiksyon W + W, W + OSM e W + OSS1 ti ganny fer lo sa set lespes pou etidye rearanzman metabolik lo nivo lespes dan manze zensek.
(A) En pye filozenetik bootstrap baze lo probabilite maksimonm [pour sentes glutamine nikleer (38)] e distribisyon zeografik set lespes Nicotiana ki pros (diferan kouler) (37). (B) En scatter plot diversite spesyalize pour bann profil metabolik set lespes Nicotiana (939 MS/MS; dosye lenformasyon S1). lo nivo lespes, diversite metabolom i negativman korele avek degre spesyalizasyon. analiz lo korelasyon lo nivo lespes ant diversite metabolik ek spesyalizasyon e akimilasyon JA i ganny montre dan figir 2. S9. kouler, diferan kalite; triyang, W + OSS1; rektang, W + OSM; (C) Nicotiana JA ek JA-Ile dinamik i ganny klase dapre lanplitid eksitasyon OS (two-way ANOVA ek Tukey HSD post-multiple comparison, * P <0.05, ** P <0.01 e * ** Pour konparezon W + OS ek W + W, P <0.001). Box plot of (D) diversite ek (E) spesyalizasyon sak lespes apre similasyon erbivor ek methyl JA (MeJA). Sa zetwal i endik diferans enportan ant W + OS ek W + W oubyen lanolin plis W (Lan + W) oubyen Lan plis MeJA (Lan + MeJa) e kontrol Lan (analiz varyans de-fason, swivi par konparezon miltip post hoc HSD Tukey, *P<0.05, **P<0.01 e ***P<0.001).
An servan metod doub group, nou'n idantifye 9 modil 939 MS/MS (dosye lenformasyon S1). Konpozisyon MS/MS rekonfigere par diferan tretman i varye bokou parmi bann diferan modil ant bann lespes (Figure S8). Vizyaliz Hj (refer avek isi koman γ-diversite lo nivo lespes) ek δj i revele ki diferan lespes i agrege dan bann group tre diferan dan lespas metabolik, kot divizyon lo nivo lespes i normalman pli prominen ki leksitasyon. a leksepsyon N. linear ek N. obliquus, zot egzibit en gran ranze dinamik lefe endiksyon (Figure 5B). par kont, bann lespes tel ki N. purpurea ek N. obtusifolia i annan en larepons metabolik mwen evidan anver tretman, me metabolom i pli divers. Distribisyon spesifik lespes dan larepons metabolik endwir ti an rezilta en korelasyon negativ enportan ant spesyalizasyon ek diversite gama (PCC = -0.46, P = 4.9×10-8). bann sanzman dan nivo JAs ki ganny enfliyanse par OS i pozitivman korele avek spesyalizasyon metabolom, e negativman korele avek diversite gama metabolik egzibit par sak lespes (Figure 5B ek Figure S9). I bon note ki bann lespes ki ganny refer avek koman bann lespes “signal response” dan Fig 5C, tel ki Nepenthes nematodes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute, e Nepenthes attenuated, ti koz bann siny enportan a 30 minit. bann dernyen lepidemi JA ek JA-Ile spesifik OS, tandis ki lezot bakteri ki apel “signal unresponsive”, tel ki Nepenthes mills, Nepenthes powdery ek N. obtusifolia i selman montre endiksyon JA-Ile Edge san okenn spesifisite OS (Figure 5C). lo nivo metabolik, parey in ganny mansyonnen pli o, pour bann Nepenthes atenn, bann sibstans ki reponn a sinyal ti montre spesifisite OS e ogmant δj en kantite, anmenmtan ki redwir Hj. Sa lefe priming spesifik OS pa ti ganny detekte dan bann lespes ki ti ganny klasifye koman bann lespes non-reaktif sinyal (Figure 5, D ek E). bann metabolit spesifik OS i ganny partaze pli souvan ant bann lespes ki reponn a sinyal, e sa bann group sinyal i group avek bann lespes avek bann larepons sinyal pli feb, tandis ki bann lespes avek bann larepons sinyal pli feb i montre mwens enterdepandans (Figure S8 ). Sa rezilta i endike ki endiksyon spesifik OS bann JA e rekonfigirasyon spesifik OS dan metabolom anba i ganny kouple o nivo lespes.
apre, nou ti servi en lapat lanolin ki annan methyl JA (MeJA) pou tret bann plant pou envestige si sa bann mod koupling i ganny restrikte par disponibilite JA aplike par JA egzozenn, ki pou dan sitoplazm bann plant. desterifikasyon rapid i JA. nou'n trouv menm tandans sanzman gradyel sorti dan bann lespes ki reponn a sinyal pou al dan bann lespes ki pa reponn a sinyal koze par prodiksyon kontinyel JA (Figure 5, D ek E). an bref, tretman MeJA ti fortman reprogranm bann metabolom bann nematod lineer, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens, e N. mikimotoi, ki ti an rezilta en logmantasyon enportan dan δj e en bes dan Hj. N. purpurea ti selman montre en logmantasyon dan δj, me pa Hj. N. obtusifolia, ki'n deza ganny demontre pou akimil bann nivo ekstrememan ba JAs, i osi reponn mal avek tretman MeJA an term rekonfigirasyon metabolom. Sa bann rezilta i endike ki prodiksyon JA ou transdiksyon sinyal i fizyolozikman restrikte dan bann lespes ki pa reponn sinyal. pou teste sa ipotez, nou'n etidye sa kat lespes (N. pallens, N. mills, N. pink ek N. microphylla) ki'n ganny enkli par W + W, W + OSMs e W + OSS1 Transcriptome (39). Konsistan avek patern remodel metabolom, bann lespes i byen separe dan lespas transkriptom, parmi ki N. attenuated ti montre pli o RDPI enfliyanse par OS, tandis ki N. gracilis ti annan pli ba (Figure 6A). Sepandan, in ganny trouve ki diversite transkriptom endwir par N. oblonga ti pli ba parmi sa kat lespes, kontrerman avek pli o diversite metabolomik N. oblonga ki ti ganny montre oparavan dan set lespes. bann letid presedan in montre ki en set zenn ki relye avek bann sinyal defans boner, enkli bann sinyal JA, i eksplik spesifisite bann larepons defans boner ki ganny enkli par bann elisiter ki relye avek erbivor dan bann lespes Nicotiana (39). konpar bann semen sinyal JA ant sa kat lespes in revel en patern enteresan (Figure 6B). laplipar bann zenn dan sa semen, tel ki AOC, OPR3, ACX ek COI1, ti montre bann nivo endiksyon relativman o dan sa kat lespes. Sepandan, en zenn kle, JAR4, i konverti JA dan son form biolozikman aktiv bann transkripsyon akimile JA-Ile, e son nivo transkripsyon i tre ba, sirtou dan N. mills, Nepenthes pieris e N. microphylla. an plis, zis transkripsyon en lot zenn AOS ki pa ti ganny detekte dan N. bifidum. Sa bann sanzman dan lekspresyon zenn i kapab responsab pour bann fenotip ekstrenm ki ganny enfliyanse par prodiksyon JA ba dan bann lespes anerzik sinyal e endiksyon N. gracilis.
(A) Analiz teori lenformasyon lo reprogramasyon bann larepons transkripsyonnel boner kat lespes taba pros ki ti ganny sample 30 minit apre endiksyon erbivor. RDPI i ganny kalkile par konpar bann fey enkli par OS erbivor avek kontrol blesir. bann kouler i endik diferan lespes, e bann senbol i endik diferan metod tretman. (B) Analiz lekspresyon zenn dan bann semen sinyal JA parmi kat lespes. semen JA senplifye i ganny montre obor sa bwat plot. diferan kouler i endik diferan metod prosesis. Asterisk i endike ki i annan en diferans enportan ant tretman W + OS ek kontrol W + W (pour t-test etidyan pour diferans par de, *P<0.05, **P<0.01 e ***P<0.001). OPDA, 12-oxophytodienoic acid; OPC-8: 0,3-oxo-2(2′(Z)-pentenyl)-cyclopentane-1-octanoic acid.
dan dernyen parti, nou'n etidye ki mannyer remodelasyon spesifik lespes zensek dan metabolom diferan lespes plant i kapab rezistan avek bann erbivor. bann resers presedan ti met lanfaz lo zanr Nicotiana. zot rezistans kont Ms ek lera i diferan bokou (40). La, nou'n etidye koneksyon ant sa model ek zot plastisite metabolik. An servan sa kat lespes taba anler, e teste korelasyon ant diversite ek spesyalizasyon metabolom koze par bann erbivor e rezistans bann plant anver Ms ek Sl, nou'n trouve ki rezistans, diversite ek spesyalizasyon anver zeneralis Sl Tou i pozitivman korele, tandis ki korelasyon ant rezistans anver bann madanm eksper ek spesyalizasyon i feb, e korelasyon avek diversite pa enportan (Figure 10). An sa ki konsern rezistans S1, tou le de N. chinensis ek N. gracilis ki'n ganny atenn, ki ti'n ganny demontre oparavan pou egzibit tou le de nivo transdiksyon sinyal JA e plastisite metabolom, ti annan bann larepons tre diferan anver endiksyon erbivor, e zot ti osi montre en rezistans o parey. seks.
dan sa dernyen swasant an, teori defans plant in fourni en kad teorik, baze lo ki bann serser in predir en kantite konsiderab levolisyon ek fonksyon bann metabolit spesyalize plant. laplipar sa bann teori pa swiv prosedir normal bann inferans for (41). zot propoz bann prediksyon kle (3) lo menm nivo analiz. ler teste bann prediksyon kle i permet bann teori spesifik ganny analize, sa pou fer sa domenn pe avanse. ganny siporte, me rezet lezot (42). o kontrer, sa nouvo teori i fer bann prediksyon a diferan nivo analiz e i azout en nouvo kous konsiderasyon deskriptiv (42). Sepandan, sa de teori ki’n ganny propoze lo nivo fonksyonnel, MT ek OD, i kapab fasilman ganny eksplike koman bann prediksyon enportan bann sanzman metabolik spesyalize koze par bann erbivor: teori OD i krwar ki bann sanzman dan “lespas” metabolik spesyalize i tre direksyonnel. teori MT i krwar ki sa bann sanzman pou non-direksyonnel e lokalize par azar dan lespas metabolik, e i annan tandans annan bann metabolit ki annan en gran valer defans. bann legzanmen presedan lo bann prediksyon OD ek MT in ganny teste an servan en set etrwat bann konpoze “defans” a priori. Sa bann tes ki santre lo metabolit i anpes abilite pou analiz lanpler e trazektwar rekonfigirasyon metabolom pandan erbivori, e pa permet teste dan en kad statistik konsistan pou demann bann prediksyon kle ki kapab ganny konsidere koman en totalite Kantifye bann sanzman dan metabolom plant. La, nou'n servi teknolozi inovativ dan metabolomik baze lo MS konpitasyonnel e fer analiz dekonvolisyon MS dan deviz zeneral bann deskripter teori lenformasyon pou teste distenksyon ant sa de ki'n ganny propoze o nivo metabolomik global. prediksyon kle sa teori. Teori lenformasyon in ganny aplike dan plizyer domenn, sirtou dan konteks resers lo biodiversite ek koule nitriman (43). Sepandan, otan ki nou konnen, sa i premye laplikasyon ki ganny servi pou dekrir lespas lenformasyon metabolik bann plant e rezourd bann problenm ekolozik relye avek bann sanzman metabolik tanporer an repons avek bann sinyal lanvironnman. An partikilye, abilite sa metod i dan son abilite pou konpar bann patern dan e ant bann lespes plant pou egzamin ki mannyer bann erbivor in evolye sorti dan diferan lespes pou al dan bann patern makroevolisyonner ant bann lespes a diferan nivo evolisyon. metabolism.
analiz konponan prensipal (PCA) i konverti en set lenformasyon miltivaryan dan en lespas rediksyon dimansyonnalite pour ki tandans prensipal sa lenformasyon i kapab ganny eksplike, alor i ganny servi koman en teknik eksploratwar pour analiz sa set lenformasyon, tel ki metabolom dekonvolisyon. Sepandan, rediksyon dan dimansyon pou perdi en parti konteni lenformasyon dan sa data set, e PCA pa kapab donn lenformasyon kantitatif lo bann karakteristik ki partikilyerman relevan avek teori ekolozik, tel ki: ki mannyer bann erbivor i rekonfigir diversite dan bann domenn spesyalize (par egzanp, larises, distribisyon) e labondans) bann metabolit? Ki bann metabolit ki bann predikter leta endwir en erbivor donnen? dan loptik spesifisite, diversite ek enduzibilite, konteni lenformasyon lo profil metabolit spesifik fey i ganny dekonpoze, e in ganny trouve ki manze bann erbivor i kapab aktiviz metabolism spesifik. San ekspekte, nou ti obzerve ki, parey in ganny dekrir dan bann endikater teori lenformasyon ki ti ganny enplimante, sitiasyon metabolik ki rezilta i annan en gran sirplis apre latak sa de erbivor (sa zeneralis ki ganny nouri aswar Sl) e sa eksper Solanaceae Ms. Menm si zot konportman manze ek konsantrasyon i sifizaman diferan. Inisyater konzige asid gra-asid amine (FAC) dan OS (31). An servan OS erbivor pou tret bann blesir perforasyon standarize, tretman erbivor simule in osi montre en tandans parey. Sa prosedir standarize pou simul larepons bann plant anver bann latak erbivor i elimin bann fakter konfizan koze par bann sanzman dan konportman manze bann erbivor, ki anmenn diferan degre domaz a diferan moman (34). FAC, ki koni koman lakoz prensipal OSM, i redwir JAS ek lezot larepons ormonn plant dan OSS1, tandis ki OSS1 i redwir plizyer santenn fwa (31). Sepandan, OSS1 ti koz bann nivo akimilasyon JA parey konpare avek OSM. in deza ganny demontre ki larepons JA dan Nepenthes atenn i tre sansib avek OSM, kot FAC i kapab mentenir son aktivite menm si i ganny dilye 1:1000 avek delo (44). Alor, konpare avek OSM, menm si FAC dan OSS1 i tre ba, i sifizan pou ensit sifizaman lepidemi JA. bann letid presedan in montre ki bann protein parey porin (45) ek oligosakarid (46) i kapab ganny servi koman bann lendikasyon molekiler pou deklans bann larepons defans plant dan OSS1. Sepandan, i ankor pa kler si sa bann elisiter dan OSS1 i responsab pou akimilasyon JA obzerve dan letid aktyel.
Menm si i annan en pti gin letid ki dekrir bann lanprent metabolik diferansyel koze par laplikasyon bann diferan erbivor oubyen JA oubyen SA egzozenn (asid salisilik) (47), personn pa'n perturb sa perturbasyon spesifik lespes erbivor dan rezo zerb plant e son bann lefe lo spesifik. Lenpak zeneral metabolism i ganny etidye sistematikman. lenformasyon personnel. sa analiz in konfirmen ki koneksyon rezo ormonn entern avek lezot ormonn plant apard ki JAs i form spesifisite reorganizasyon metabolik koze par bann erbivor. An partikilye, nou'n detekte ki ET koze par OSM ti sifizaman pli gran ki sa enn koze par OSS1. Sa mod i konsistan avek plis konteni FAC dan OSM, ki en kondisyon neseser e sifizan pou deklans en ET burst (48). dan konteks enteraksyon ant bann plant ek bann erbivor, fonksyon sinyal ET lo dinamik metabolit spesifik a bann plant i ankor sporadik e i target zis en sel group konpoze. an plis, laplipar letid in servi laplikasyon egzozenn ET oubyen son bann prekurser oubyen diferan inhibiter pou etidye regilasyon ET, parmi ki sa bann aplikasyon simik egzozenn pou prodwi bokou lefe advers non-spesifik. a nou konnesans, sa letid i reprezant premye legzanmen sistematik lo rol ET dan litilizasyon ET pou prodwi e persevwar bann plant transzenik andomaze pou kordin dinamik metabolom plant. endiksyon ET spesifik pour bann erbivor i kapab finalman modil larepons metabolom. sa ki pli enportan se manipilasyon transzenik bann zenn biosintez ET (ACO) ek persepsyon (ETR1) ki ti revel akimilasyon de novo spesifik pour bann erbivor bann fenolamid. in deza ganny demontre ki ET i kapab fine-tune akimilasyon nikotin koze par JA par regle putrescine N-methyltransferase (49). Sepandan, lo en pwennvi mekanik, i pa kler ki mannyer ET i fine-tune endiksyon phenamide. an plis ki fonksyon transdiksyon sinyal ET, flux metabolik i osi kapab ganny shunt ver S-adenosyl-1-methionine pou regle lenvestisman dan polyaminophenol amides. S-adenosyl-1-methionine i ET e entermedyer komen dan semen biosintetik polyamine. mekanizm par lekel sinyal ET i regle nivo phenolamide i bezwen plis letid.
Pour en bon pe letan, akoz sa gran nonm metabolit spesyal avek en striktir enkoni, latansyon entans lo bann kategori metabolik spesifik pa'n kapab evalye strikteman bann sanzman tanporel diversite metabolik apre bann enteraksyon biolozik. a ler aktyel, baze lo analiz teori lenformasyon, rezilta prensipal akizisyon spektak MS/MS baze lo bann metabolit san prezidis se ki bann erbivor ki pe manz oubyen pe simul bann erbivor i kontinyen redwir diversite metabolik an zeneral dan metabolom fey anmenmtan ki i ogmant son degre spesyalizasyon. sa logmantasyon tanporer dan spesifisite metabolom koze par bann erbivor i asosye avek en logmantasyon sinerzis dan spesifisite transkriptom. sa karakteristik ki kontribye plis dan sa pli gran spesyalizasyon metabolom (ki annan en pli o valer Si) se sa metabolit spesyal avek fonksyon erbivor ki ti'n ganny karakterize oparavan. Sa model i konsistan avek prediksyon teori OD, me prediksyon MT relye avek randomness reprogranmasyon metabolom pa konsistan. Sepandan, sa lenformasyon i osi konsistan avek prediksyon model melanze (meyer MT; Fig 1B), akoz lezot metabolit ki pa'n ganny karakterize avek bann fonksyon defans enkoni i kapab ankor swiv en distribisyon Si alekar.
En patern remarkab ki’n ganny kaptire par sa resers se ki depi nivo mikro-evolisyon (en sel plant ek popilasyon taba) ziska en pli gran lanpler evolisyonner (bann lespes taba pros), diferan nivo lorganizasyon evolisyonner i dan “meyer defans” I annan bann diferans enportan dan abilite bann erbivor. Moore et al. (20) e Kessler ek Kalske (1) ti endepandaman propoze pou konverti sa trwa nivo fonksyonnel biodiversite ki ti orizinalman ganny distinge par Whittaker (50) dan bann sanzman tanporel konstititiv e endwir dan diversite simik; sa bann loter pa'n ni fer en rezimen bann prosedir pou koleksyon lenformasyon metabolom lo gran lanpler pa osi fer resorti ki mannyer pou kalkil diversite metabolik apartir sa bann lenformasyon. dan sa letid, bann pti azisteman dan klasifikasyon fonksyonnel Whittaker pou konsider diversite α-metabolik koman diversite bann spektra MS/MS dan en plant donnen, e diversite β-metabolik koman metabolism intraspesifik debaz en group popilasyon Lespas, e diversite γ-metabolik pou en ekstansyon analiz bann lespes parey.
sinyal JA i esansyel pou en gran varyete larepons metabolik bann erbivor. Sepandan, i annan en mankman dan bann tes kantitatif rigoure lo kontribisyon regilasyon intraspesifik biosintez JA dan diversite metabolom, e si sinyal JA i en sit zeneral pou diversifikasyon metabolik koze par stres lo en pli o lanpler makroevolisyonner i ankor difisil pou konpran. nou'n obzerve ki natir erbivor Nepenthes erbivor i ensit spesyalizasyon metabolom e varyasyon spesyalizasyon metabolom dan popilasyon lespes Nicotiana e parmi bann lespes Nicotiana pros i sistematikman korele pozitivman avek sinyal JA. an plis, ler sinyal JA i ganny andomaze, spesifisite metabolik enkli par en sel zenotip erbivor pou ganny kennsel (Figure 3, C ek E). Vi ki bann sanzman spektak metabolik bann popilasyon Nepenthes ki'n ganny atenn natirelman i plizoumwen kantitatif, bann sanzman dan diversite ek spesifisite β metabolik dan sa analiz i kapab ganny koze par leksitasyon for bann kategori konpoze ris an metabolit. sa bann laklas konpoze i domin en parti profil metabolom e i anmenn en korelasyon pozitiv avek bann sinyal JA.
Akoz bann mekanizm biosimik bann lespes taba ki pros avek li i tre diferan, bann metabolit i ganny idantifye spesifikman dan laspe kalitatif, alor i pli analitikal. prosesis teori lenformasyon lo profil metabolik kaptire i revele ki endiksyon erbivor i agrav sa konpromi ant diversite gama metabolik ek spesyalizasyon. sinyal JA i zwe en rol santral dan sa konpromi. logmantasyon dan spesyalizasyon metabolom i konsistan avek prediksyon prensipal OD e i pozitivman korele avek sinyal JA, tandis ki sinyal JA i negativman korele avek diversite gama metabolik. Sa bann model i endike ki kapasite OD bann plant i prensipalman determinen par plastisite JA, ki swa lo en lanpler mikroevolisyonner oubyen lo en pli gran lanpler evolisyonner. bann eksperimantasyon laplikasyon JA egzozenn ki kontourn bann defo biosintez JA i revele plis ki bann lespes taba ki relye pros i kapab ganny distinge an bann lespes ki reponn sinyal e bann lespes ki pa reponn sinyal, zis parey zot mod JA e plastisite metabolom endwir par bann erbivor. bann lespes ki pa reponn sinyal pa kapab reponn akoz zot lenkapasite pou prodwi JA endozenn e alor zot size bann limitasyon fizyolozik. sa i kapab ganny koze par bann mitasyon dan serten zenn kle dan semen sinyal JA (AOS ek JAR4 dan N. crescens) of. Sa rezilta i fer resorti ki sa bann patern makroevolisyonner enterespes i kapab prensipalman ganny dirize par bann sanzman dan persepsyon ek reaktivite ormonn entern.
An plis ki enteraksyon ant bann plant ek bann erbivor, leksplorasyon diversite metabolik i relye avek tou bann lavansman teorik enportan dan resers adaptasyon biolozik avek lanvironnman e levolisyon bann tre fenotip konpleks. avek logmantasyon dan lakantite lenformasyon ki bann lenstriman MS modern in gannyen, teste ipotez lo diversite metabolik i kapab aprezan depas bann diferans metabolit endividyel/kategori e fer bann analiz global pou revel bann patern ki pa ti ekspekte. dan prosesis analiz lo gran lanpler, en metafor enportan se lide konsevwar bann map ki fer sans ki kapab ganny servi pou eksplor lenformasyon. Alor, en rezilta enportan sa konbinezon aktyel metabolomik MS/MS san prezidis ek teori lenformasyon se ki i fourni en mezir senp ki kapab ganny servi pou konstrir bann map pou browse diversite metabolik lo diferan lanpler taksonomik. i legzizans debaz sa metod. letid lo levolisyon mikro/makro e ekolozi kominoter.
lo nivo makro-evolisyonner, nwayo teori ko-evolisyon plant-zensek Ehrlich ek Raven (51) se pou predir ki varyasyon diversite metabolik ant bann lespes i lakoz diversifikasyon bann laliny plant. Sepandan, dan sa senkant an depi piblikasyon sa travay seminal, sa ipotez in rarman ganny teste (52). Sa i an gran parti akoz bann karakteristik filozenetik bann karakteristik metabolik konparab atraver bann laliny plant lwen. sa rarte i kapab ganny servi pou ankre bann metod analiz target. workflow aktyel MS/MS ki ganny prosese par teori lenformasyon i kantifye similarite striktirel MS/MS bann metabolit enkoni (san seleksyon metabolit avan) e i konverti sa bann MS/MS dan en set MS/MS, alor dan metabolism profesyonnel Sa bann model makro-evolisyonner i ganny konpare dan lanpler klasifikasyon. bann endikater statistik senp. sa prosesis i parey avek analiz filozenetik, ki kapab servi lalinyman sekans pou kantifye to diversifikasyon ou levolisyon karakter san prediksyon davans.
lo nivo biosimik, ipotez depistaj Firn ek Jones (53) i montre ki diversite metabolik i ganny mentenir a diferan nivo pou fourni materyo brit pou egzers bann aktivite biolozik bann metabolit ki oparavan pa ti relye oubyen ranplase. bann metod teori lenformasyon i fourni en kad dan lekel sa bann tranzisyon evolisyonner spesifik a bann metabolit ki arive pandan spesyalizasyon bann metabolit i kapab ganny kantifye koman parti sa prosesis depistaj evolisyoner ki'n ganny propoze: adaptasyon biolozikman aktiv sorti dan en spesifisite ba pour al dan en spesifisite o bann metabolit enhibe dan en lanvironnman donnen.
an gro, dan bann premye zour biolozi molekiler, bann teori defans plant enportan ti ganny devlope, e bann metod dediktiv baze lo bann ipotez i ganny konsidere koman sel mwayen progre syantifik. sa i an gran parti akoz bann limitasyon teknik mezir metabolom an antye. Menm si bann metod baze lo ipotez i partikilyerman itil dan swazir lezot mekanizm kozatif, zot abilite pou fer avanse nou konprenezon lo bann rezo biosimik i pli limite ki bann metod konpitasyonnel ki aktyelman disponib dan lasyans kontemporan ki demann bokou lenformasyon. Alor, bann teori ki pa kapab ganny prevwar i bokou pli lwen ki lanpler lenformasyon disponib, alor formil ipotetik/sikl tes progre dan domenn resers pa kapab ganny aboli (4). nou prevwar ki workflow konpitasyonnel metabolomik entrodwir isi i kapab relans lentere dan bann size resan (ki mannyer) e final (akoz) lo diversite metabolik, e kontribye dan en nouvo lepok lasyans lenformasyon ki ganny gide teorikman. sa lepok ti re-egzamin bann teori enportan ki ti enspir bann zenerasyon presedan.
nouritir direk bann erbivor i ganny fer par elve en dezyenm lera oubyen lera Sl lo en sel fey plant pitcher kouler pal lo en sel plant ki pe fleri roz, avek 10 replika plant par plant. bann lera zensek ti ganny tenir avek bann tenir, e larestan tisi fey ti ganny kolekte 24 e 72 erdtan apre lenfeksyon e konzele vitman, e bann metabolit ti ganny tire.
simul tretman zerbivor dan en fason tre senkronize. metod se pou servi bann larou motif latwal pou pers trwa ranze pikan lo sak kote midrib sa trwa fey konpletman agrandi sa plant pandan staz krwasans sa girland latwal, e imedyatman aplik 1:5 Diluted Ms. Oubyen servi bann ledwa avek gan pou met S1 OS dan pers blesir. rekolte e proses en fey parey in ganny dekrir pli o. servi metod ki'n ganny dekrir oparavan pou tir bann metabolit primer ek bann ormonn plant (54).
Pour bann aplikasyon JA egzozenn, sa trwa fey petiol sak sa sis plant fleri roz sak lespes i ganny trete avek 20μl lapat lanolin ki kontenir 150μg MeJA (Lan + MeJA), e 20μl lanolin plis tretman blesir (Lan + W), oubyen servi 20μl lanolin pir koman en kontrol. bann fey ti ganny rekolte 72 erdtan apre tretman, konzele dan azot likid, e stoke a -80°C ziska ler i ganny servi.
Kat laliny transzenik JA ek ET, setadir irAOC (36), irCOI1 (55), irACO ek sETR1 (48), in ganny idantifye dan nou group resers. irAOC ti fortman montre en bes dan nivo JA ek JA-Ile, tandis ki irCOI1 pa ti sansib avek JAs. konpare avek EV, akimilasyon JA-Ile in ogmante. Pareyman, irACO pou redwir prodiksyon ET, e konpare avek EV, sETR1, ki pa sansib avek ET, pou ogmant prodiksyon ET.
En spektrometr laser fotoakostik (Sensor Sense ETD-300 real-time ET sensor) i ganny servi pou fer mezir ET non-envazivman. Imedyatman apre tretman, lanmwatye bann fey ti ganny koupe e transfer dan en flakon an ver 4-ml fermen, e lespas latet ti ganny les akimile dan 5 erdtan. Pandan mezir, sak flakon ti ganny lave avek en kouran 2 lit/erdtan ler pir pour 8 minit, ki ti'n deza pas atraver en katalis fourni par Sensor Sense pour retir CO2 ek delo.
Lenformasyon microarray ti orizinalman ganny pibliye dan (35) e prezerve dan Sant Nasyonal pour Lenformasyon Bioteknolozi (NCBI) Database Konpreansiv Lekspresyon Zenn (nimero aksesyon GSE30287). bann lenformasyon korespondan avek bann fey koze par tretman W + OSMs e kontrol ki pa'n ganny andomaze ti ganny tire pour sa letid. lentansite brit i log2. avan analiz statistik, baz ti ganny konverti e normalize a son 75enm poursantaz an servan package lozisyel R.
Lenformasyon sekansman RNA orizinal (RNA-seq) bann lespes Nicotiana ti ganny rekipere dan NCBI Short Reading Archives (SRA), nimero proze i PRJNA301787, ki ti ganny raporte par Zhou et al. (39) e kontinyen parey in ganny dekrir dan (56). bann lenformasyon brit ki'n ganny prosese par W + W, W + OSM e W + OSS1 ki koresponn avek bann lespes Nicotiana ti ganny swazir pou analiz dan sa letid, e ganny prosese dan sa fason swivan: Premyerman, bann lektir RNA-seq brit ti ganny konverti dan format FASTQ. HISAT2 i konverti FASTQ an SAM, e SAMtools i konverti bann dosye SAM an bann dosye BAM ki'n ganny triye. StringTie i ganny servi pou kalkil lekspresyon zenn, e son metod lekspresyon se ki i annan bann fragman par mil fragman baz par milyon fragman transkripsyon sekanse.
kolonn kromatografik Acclaim (150 mm x 2.1 mm; groser partikil 2.2μm) ki ti ganny servi dan analiz e kolonn gard 4 mm x 4 mm i konpoze avek menm materyo. sa gradient biner swivan i ganny servi dan sistenm Dionex UltiMate 3000 Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC): 0 a 0.5 minit, isocratic 90% A [deionized water, 0.1% (v/v) acetonitrile and 0.05% formic acid], 10% Acetonitrile ek B 0.05% asid formik); 0.5 a 23.5 minit, faz gradient i 10% A ek 90% B, respektivman; 23.5 a 25 minit, izokratik 10% A ek 90% B. To debi i 400μl/min. Pour tou bann analiz MS, enzekte eluent kolonn dan en analizer quadrupole ek time-of-flight (qTOF) ekipe avek en sours electrospray ki pe fonksyonn dan mod ionizasyon pozitiv (voltaz kapiler, 4500 V; sorti kapiler 130 V ; Tanperatir sek 200°C; sirkilasyon ler sek 10 minit/liter).
fer en analiz fragman MS / MS (ki pou ganny refer avek koman MS / MS) ki pa relevan oubyen endistengab avek lenformasyon pou ganny lenformasyon striktirel lo profil metabolik an zeneral ki kapab ganny detekte. konsep metod MS/MS endiskriminen i depan lo lefe ki quadrupole i annan en lafnet izolasyon mas tre gran [alor, konsider tou bann sinyal rapor mas-a-sarz (m/z) koman bann fragman]. Pour sa rezon, akoz lenstriman Impact II pa ti kapab kree en pant CE, plizyer analiz endepandan ti ganny fer an servan bann valer lenerzi kolizyon disosyasyon (CE) ogmante par kolizyon. an bref, premyerman analiz sa lesantiyon par UHPLC-electrospray ionization/qTOF-MS an servan mod spektrometri mas tousel (kondisyon fragmantasyon ba zenere par fragmantasyon dan sours), skann depi m/z 50 ziska 1500 a en frekans repetisyon 5 Hz. servi azot koman gaz kolizyon pou analiz MS/MS, e fer bann mezir endepandan lo sa kat diferan voltaz disosyasyon koze par kolizyon: 20, 30, 40, e 50 eV. Pandan prosesis mezir, quadrupole i annan pli gran lafnet izolasyon mas, depi m/z 50 ziska 1500. Ler m/z lekor devan e eksperiman larzer izolasyon i ganny mete a 200, ranze mas i ganny aktive otomatikman par lozisyel loperasyon sa lenstriman e 0 Da. eskann bann fragman mas parey dan mod mas tousel. servi sodium formate (50 ml isopropanol, 200 μl asid formik ek 1 ml solisyon akeuz 1M NaOH) pou kalibrasyon mas. An servan algoritm kalibrasyon o presizyon Bruker, dosye lenformasyon i ganny kalibre apre ki in fer marse spektak mwayenn dan en peryod letan donnen. servi fonksyon eksportasyon lozisyel Data Analysis v4.0 (Brook Dalton, Bremen, Germany) pou konverti bann dosye lenformasyon brit dan format NetCDF. Sa set lenformasyon MS/MS in ganny prezerve dan database metabolomics ouver MetaboLights (www.ebi.ac.uk) avek nimero aksesyon. MTBLS1471.
Lasanble MS/MS i kapab ganny realize atraver analiz korelasyon ant MS1 ek bann sinyal kalite MS/MS pou lenerzi kolizyon ba e o e bann nouvo lareg enplimante. Skript R i ganny servi pou realiz analiz korelasyon distribisyon prekurser sa prodwi, e skript C# (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) i ganny servi pou enplimant bann lareg.
Pou redwir bann fo fot pozitiv koze par tapaz dan fon e fo korelasyon koze par detekte serten karakteristik m/z dan zis detrwa lesantiyon, nou servi fonksyon “filled peak” dan R package XCMS (pour koreksyon tapaz dan fon) Should be used to replace the “NA” (undetected peak) lentansite. ler fonksyon fill peak i ganny servi, i ankor annan bokou valer lentansite “0″ dan sa data set ki pou afekte kalkilasyon korelasyon. apre, nou konpar bann rezilta prosesis lenformasyon ki ganny obtenir ler fonksyon filled peak i ganny servi e ler fonksyon filled peak pa ganny servi, e kalkil valer tapaz par deryer baze lo sa bann valer mwayenn ki’n ganny korize, e apre ranplas sa bann valer estimen avek lentansite 0″ valer fon kalkile. Nou ti osi konsider selman bann karakteristik ki zot lentansite ti depas trwa fwa valer fon e konsider zot koman bann “vre pik.” Pour bann kalkilasyon PCC, zis bann sinyal m/z sa prekurser lesantiyon (MS1) e bann set lenformasyon fragman avek omwen wit vre pik ki ganny konsidere.
Si lentansite sa karakteristik kalite prekurser dan sa lesantiyon antye i sifizaman korele avek lentansite redwir sa menm karakteristik kalite ki ganny sibir avek lenerzi kolizyon ba ou o, e sa karakteristik pa ganny marke koman en pik izotop par CAMERA, i kapab ganny definir plis. Apre, par kalkil tou bann per prekurser-prodwi posib dan 3 s (letan retansyon estimen pour retansyon maksimonm), analiz korelasyon i ganny fer. selman ler valer m/z i pli ba ki valer prekurser e fragmantasyon MS/MS i arive dan menm lokasyon lesantiyon dan set lenformasyon ki prekurser kot i sorti, ki i ganny konsidere koman en fragman.
Baze lo sa de lareg senp, nou eksklir bann fragman spesifye avek bann valer m/z pli gran ki m/z sa prekurser idantifye, e baze lo pozisyon lesantiyon kot sa prekurser i aparet e sa fragman spesifye. I osi posib pou selekte bann karakteristik kalite zenere par bokou fragman in-source zenere dan mod MS1 koman bann kandida prekurser, e alor zener bann konpoze MS/MS redondan. Pou redwir sa redondans lenformasyon, si similarite NDP bann spektra i depas 0.6, e zot apartenir a kromatogram “pcgroup” ki’n ganny anote par CAMERA, nou pou zwenn zot. Finalman, nou zwenn tou le kat rezilta CE asosye avek prekurser e bann fragman dan spektak konpoze final dekonvolye par selekte pik lentansite pli o parmi tou bann pik kandida avek menm valer m/z a diferan lenerzi kolizyon. bann letap prosesis ki swiv i baze lo konsep spektak konpoze e pran kont bann diferan kondisyon CE neseser pou maksimiz probabilite fragmantasyon, akoz serten fragman i selman kapab ganny detekte anba en lenerzi kolizyon spesifik.
RDPI (30) ti ganny servi pou kalkil endusibilite profil metabolik. Diversite spektak metabolik (Hj index) i sorti dan labondans bann prekurser MS/MS an servan lantropi Shannon dan distribisyon frekans MS/MS an servan sa ekwasyon swivan dekrir par Martínez et al. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) kot Pij i koresponn avek frekans relatif i-enm MS/MS dan j-enm lesantiyon (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2, …, m) t).
Spesifisite metabolik (Si index) i ganny definir koman lidantite lekspresyon en MS/MS donnen an relasyon avek frekans ant bann lesantiyon ki pe ganny konsidere. spesifisite MS/MS i ganny kalkile koman Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi)
servi sa formil swivan pou mezir lendeks δj spesifik pour metabolom sak lesantiyon j, e mwayenn spesifisite MS/MS δj = ∑i = 1mPijSi
bann spektak MS/MS i ganny aliny an per, e similarite i ganny kalkile baze lo sa de pwen. Premyerman, an servan NDP standar (osi koni koman metod korelasyon kosin), servi sa ekwasyon swivan pou skor similarite segman ant bann spektak NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 kot S1 ek S2 Korespondanman, pou spektak 1 ek WS1, osi i WS, i2, reprezant pwa baze lo lentansite pik ki diferans i-enm pik komen ant sa de spektak i mwens ki 0.01 Da. Pwa i ganny kalkile konm swivan: W = [peak intensity] m [quality] n, m = 0.5, n = 2, parey in ganny sizere par MassBank.
En dezyenm metod skor ti ganny enplimante, ki ti enplik analiz NL partaze ant MS/MS. Pour sa bi, nou ti servi sa 52 lalis NL ki ti ganny rankontre souvan pandan prosesis fragmantasyon MS an tandem, e sa NL pli spesifik (dosye lenformasyon S1) ki’n ganny anote oparavan pour spektak MS/MS bann metabolit segonder bann lespes Nepenthes afebli ( 9, 26). kree en vekter biner 1 ek 0 pour sak MS/MS, ki koresponn avek kouran e non-egzistan serten NL respektivman. Baze lo similarite zistans Euclidean, skor similarite NL i ganny kalkile pour sak per vekter NL biner.
pou fer doub groupman, nou ti servi R package DiffCoEx, ki baze lo en ekstansyon Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA). An servan bann matris skor NDP ek NL bann spektak MS/MS, nou ti servi DiffCoEx pou kalkil matris korelasyon konparativ. Clustering biner i ganny fer par met paramet “cutreeDynamic” lo method = “hybrid”, cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, e minClusterSize = 10. Kod sours R DiffCoEx ti ganny telesarze sorti dan dosye adisyonnel 1 par Tesson et al. (57); Sa pake lozisyel R WGCNA neseser i kapab ganny trouve dan https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA.
Pour kapab fer analiz rezo molekiler MS/MS, nou ti kalkil konektivite spektral per baze lo bann kalite similarite NDP ek NL, e servi lozisyel Cytoscape pour vizyalize topolozi rezo an servan laranzman organik dan laplikasyon ekstansyon algoritm laranzman CyFilescape yFiles.
servi R versyon 3.0.1 pou fer analiz statistik lo lenformasyon. Lenportans statistik ti ganny evalye an servan analiz varyans de-fason (ANOVA), swivi par tes post-hoc diferans onnetman enportan (HSD) Tukey. Pou kapab analiz diferans ant tretman erbivor ek kontrol, distribisyon de kote sa de group lesantiyon avek menm varyans ti ganny analize an servan tes t etidyan.
Pour bann materyo siplemanter pour sa lartik, silvouple vwar http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
Sa i en lartik akse ouver ki ganny distribye anba bann term Creative Commons Attribution-Non-Commercial License, ki permet litilizasyon, distribisyon e reprodiksyon dan nenport ki medyom, tan ki litilizasyon final pa pour benefis komersyal e premis se ki travay orizinal i korek. Referans.
Not: Nou zis demann ou pou donn ou ladres imel pou ki sa dimoun ki ou rekomande lo sa paz i konnen ki ou anvi zot vwar sa imel e ki i pa spam. nou pa pou kaptir okenn ladres imel.
sa kestyon i ganny servi pou teste si ou en viziter e anpes soumisyon spam otomatik.
teori lenformasyon i fourni en deviz iniversel pou konparezon bann metabolom spesyal e prediksyon bann teori defans tes.
teori lenformasyon i fourni en deviz iniversel pou konparezon bann metabolom spesyal e prediksyon bann teori defans tes.
©2021 Lasosyasyon Ameriken pou Lavansman Lasyans. tou drwa rezerve. AAAS i en partener HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ek COUNTER. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.