Mae gwahanol theorïau amddiffyn planhigion yn darparu canllawiau damcaniaethol pwysig ar gyfer egluro patrymau metaboledd arbenigol planhigion, ond mae eu rhagfynegiadau allweddol yn parhau i fod i'w profi. Yma, fe wnaethom ddefnyddio dadansoddiad sbectrometreg màs tandem diduedd (MS/MS) i archwilio'n systematig fetabolom straeniau gwanedig tybaco o blanhigion unigol i boblogaethau a rhywogaethau cysylltiedig, a phrosesu nifer fawr o theorïau nodwedd sbectrometreg màs yn seiliedig ar sbectrwm cyfansawdd yn y wybodaeth. Fframwaith i brofi'r rhagfynegiadau allweddol o theorïau amddiffyn gorau posibl (OD) a tharged symudol (MT). Mae cydran wybodaeth metabolomeg planhigion yn gyson â theori OD, ond mae'n gwrth-ddweud prif ragfynegiad theori MT ar ddeinameg metabolomeg a achosir gan lysysyddion. O'r raddfa esblygiadol ficro i'r raddfa macro, nodwyd y signal jasmonad fel y prif benderfynydd o OD, tra bod y signal ethylen yn darparu mireinio'r ymateb penodol i lysysyddion a anodir gan y rhwydwaith moleciwlaidd MS/MS.
Metabolion arbennig gyda strwythurau amrywiol yw'r prif gyfranogwyr mewn addasu planhigion i'r amgylchedd, yn enwedig wrth amddiffyn gelynion (1). Mae'r amrywiaeth anhygoel o'r metaboledd arbennig a geir mewn planhigion wedi ysgogi degawdau o ymchwil fanwl ar ei agweddau niferus ar swyddogaethau ecolegol, ac wedi ffurfio rhestr hir o theorïau amddiffyn planhigion, sef datblygiad esblygiadol ac ecolegol rhyngweithiadau planhigion-pryfed. Mae ymchwil empirig yn darparu canllawiau pwysig (2). Fodd bynnag, ni ddilynodd y theorïau amddiffyn planhigion hyn lwybr normadol rhesymu diddwythol damcaniaethol, lle'r oedd rhagfynegiadau allweddol ar yr un lefel o ddadansoddiad (3) ac yn cael eu profi'n arbrofol i symud y cylch nesaf o ddatblygiad damcaniaethol ymlaen (4). Mae cyfyngiadau technegol yn cyfyngu casglu data i gategorïau metabolaidd penodol ac yn eithrio dadansoddiad cynhwysfawr o fetabolion arbenigol, gan atal cymariaethau rhyng-gategorïau sy'n hanfodol ar gyfer datblygiad damcaniaethol (5). Mae diffyg data metabolomeg cynhwysfawr ac arian cyfred cyffredin i gymharu llif gwaith prosesu'r gofod metabolaidd rhwng gwahanol grwpiau planhigion yn rhwystro aeddfedrwydd gwyddonol y maes.
Gall y datblygiadau diweddaraf ym maes metabolomeg sbectrometreg màs tandem (MS/MS) nodweddu'n gynhwysfawr y newidiadau metabolaidd o fewn a rhwng rhywogaethau o glâd system benodol, a gellir eu cyfuno â dulliau cyfrifiadurol i gyfrifo'r tebygrwydd strwythurol rhwng y cymysgeddau cymhleth hyn. Gwybodaeth flaenorol am gemeg (5). Mae'r cyfuniad o dechnolegau uwch mewn dadansoddi a chyfrifiadura yn darparu fframwaith angenrheidiol ar gyfer profi tymor hir o lawer o ragfynegiadau a wnaed gan y damcaniaethau ecolegol ac esblygiadol o amrywiaeth metabolig. Cyflwynodd Shannon (6) ddamcaniaeth gwybodaeth am y tro cyntaf yn ei erthygl arloesol ym 1948, gan osod y sylfaen ar gyfer dadansoddi mathemategol gwybodaeth, a ddefnyddiwyd mewn llawer o feysydd heblaw am ei gymhwysiad gwreiddiol. Mewn genomeg, mae damcaniaeth gwybodaeth wedi'i chymhwyso'n llwyddiannus i fesur gwybodaeth geidwadol dilyniant (7). Mewn ymchwil trawsgriftomeg, mae damcaniaeth gwybodaeth yn dadansoddi'r newidiadau cyffredinol yn y trawsgriftom (8). Mewn ymchwil flaenorol, gwnaethom gymhwyso fframwaith ystadegol damcaniaeth gwybodaeth i fetabolomeg i ddisgrifio arbenigedd metabolig lefel meinwe mewn planhigion (9). Yma, rydym yn cyfuno'r llif gwaith sy'n seiliedig ar MS/MS â fframwaith ystadegol damcaniaeth gwybodaeth, a nodweddir gan yr amrywiaeth metabolig yn yr arian cyfred cyffredin, i gymharu rhagfynegiadau allweddol damcaniaeth amddiffyn planhigion y metabolom a achosir gan lysysyddion.
Mae fframweithiau damcaniaethol amddiffyn planhigion fel arfer yn gynhwysol i'w gilydd a gellir eu rhannu'n ddau gategori: y rhai sy'n ceisio egluro dosbarthiad metabolion penodol i blanhigion yn seiliedig ar swyddogaethau amddiffyn, megis amddiffyniad gorau posibl (OD) (10), targed symudol (MT) (11) a damcaniaeth ymddangosiad (12), tra bod eraill yn ceisio esboniadau mecanyddol o sut mae newidiadau mewn argaeledd adnoddau yn effeithio ar dwf planhigion a chronni metabolion arbenigol, megis carbon: rhagdybiaeth cydbwysedd maetholion (13), rhagdybiaeth cyfradd twf (14), a'r rhagdybiaeth cydbwysedd twf a gwahaniaethu (15). Mae'r ddwy set o ddamcaniaethau ar wahanol lefelau o ddadansoddi (4). Fodd bynnag, mae dwy ddamcaniaeth sy'n cynnwys swyddogaethau amddiffynnol ar y lefel swyddogaethol yn dominyddu'r sgwrs am amddiffynfeydd cyfansoddol ac ysgogadwy planhigion: damcaniaeth OD, sy'n tybio bod planhigion yn buddsoddi yn eu hamddiffynfeydd cemegol drud dim ond pan fo angen, er enghraifft, pan gânt eu llyncu Pan fydd anifail glaswellt yn ymosod, felly, yn ôl y posibilrwydd o ymosodiad yn y dyfodol, mae'r cyfansoddyn â swyddogaeth amddiffynnol yn cael ei aseinio (10); Mae'r ddamcaniaeth MT yn cynnig nad oes echelin o newid metabolyn cyfeiriadol, ond bod y metabolyn yn newid ar hap, gan greu'r posibilrwydd o rwystro "targed symudiad" metabolaidd llysysyddion sy'n ymosod. Mewn geiriau eraill, mae'r ddwy ddamcaniaeth hyn yn gwneud rhagfynegiadau cyferbyniol am yr ailfodelu metabolaidd sy'n digwydd ar ôl ymosodiad llysysyddion: y berthynas rhwng croniad unffordd metabolion â swyddogaeth amddiffynnol (OD) a newidiadau metabolaidd angyfeiriedig (MT) (11).
Mae'r damcaniaethau OD ac MT nid yn unig yn cynnwys y newidiadau a achosir yn y metabolom, ond hefyd y canlyniadau ecolegol ac esblygiadol o gronni'r metabolion hyn, megis costau a manteision addasol y newidiadau metabolaidd hyn mewn amgylchedd ecolegol penodol (16). Er bod y ddau ddamcaniaeth yn cydnabod swyddogaeth amddiffynnol metabolion arbenigol, a all fod yn ddrud neu beidio, y rhagfynegiad allweddol sy'n gwahaniaethu'r damcaniaethau OD ac MT yw cyfeiriadedd y newidiadau metabolaidd a achosir. Mae rhagfynegiad damcaniaeth OD wedi derbyn y sylw arbrofol mwyaf hyd yn hyn. Mae'r profion hyn yn cynnwys astudio swyddogaethau amddiffyn uniongyrchol neu anuniongyrchol gwahanol feinweoedd cyfansoddion penodol mewn tai gwydr ac amodau naturiol, yn ogystal â newidiadau yng nghyfnod datblygiad planhigion (17-19). Fodd bynnag, hyd yn hyn, oherwydd diffyg llif gwaith a fframwaith ystadegol ar gyfer dadansoddiad cynhwysfawr byd-eang o amrywiaeth metabolaidd unrhyw organeb, mae'r prif wahaniaeth rhagfynegiad rhwng y ddwy ddamcaniaeth (hynny yw, cyfeiriad newidiadau metabolaidd) yn parhau i fod i'w brofi. Yma, rydym yn darparu dadansoddiad o'r fath.
Un o nodweddion mwyaf arwyddocaol metabolion sy'n benodol i blanhigion yw eu hamrywiaeth strwythurol eithafol ar bob lefel o blanhigion sengl, poblogaethau i rywogaethau tebyg (20). Gellir gweld llawer o newidiadau meintiol mewn metabolion arbenigol ar raddfa'r boblogaeth, tra bod gwahaniaethau ansoddol cryf fel arfer yn cael eu cynnal ar lefel y rhywogaeth (20). Felly, amrywiaeth metabolig planhigion yw prif agwedd amrywiaeth swyddogaethol, gan adlewyrchu'r addasrwydd i wahanol gilfachau, yn enwedig y cilfachau hynny sydd â gwahanol bosibiliadau goresgyniad gan bryfed arbennig a llysieuwyr cyffredin (21). Ers erthygl arloesol Fraenkel (22) ar y rhesymau dros fodolaeth metabolion sy'n benodol i blanhigion, mae rhyngweithiadau â gwahanol bryfed wedi cael eu hystyried yn bwysau dethol pwysig, a chredir bod y rhyngweithiadau hyn wedi siapio planhigion yn ystod esblygiad. Llwybr metabolig (23). Gall gwahaniaethau rhyngrywogaethol yn amrywiaeth metabolion arbenigol hefyd adlewyrchu'r cydbwysedd ffisiolegol sy'n gysylltiedig ag amddiffyniad planhigion cyfansoddol ac ysgogadwy yn erbyn strategaethau llysieuol, gan fod y ddwy rywogaeth yn aml yn gysylltiedig yn negyddol â'i gilydd (24). Er y gallai fod yn fuddiol cynnal amddiffyniad da bob amser, mae newidiadau metabolaidd amserol sy'n gysylltiedig ag amddiffyn yn darparu manteision clir wrth ganiatáu i blanhigion ddyrannu adnoddau gwerthfawr i fuddsoddiadau ffisiolegol eraill (19, 24), ac osgoi'r angen am symbiosis. Difrod cyfochrog (25). Yn ogystal, gall yr ad-drefniadau hyn o fetabolion arbenigol a achosir gan lysysyddion pryfed arwain at ddosbarthiad dinistriol yn y boblogaeth (26), a gallant adlewyrchu darlleniadau uniongyrchol o newidiadau naturiol sylweddol yn y signal asid jasmonig (JA), a all gael ei gynnal yn y boblogaeth. Mae signalau JA uchel ac isel yn gyfaddawdau rhwng amddiffyniad yn erbyn llysysyddion a chystadleuaeth â rhywogaethau penodol (27). Yn ogystal, bydd llwybrau biosynthetig metabolyn arbenigol yn cael eu colli a'u trawsnewid yn gyflym yn ystod esblygiad, gan arwain at ddosbarthiad metabolaidd anghyson ymhlith rhywogaethau sy'n gysylltiedig yn agos (28). Gellir sefydlu'r polymorffismau hyn yn gyflym mewn ymateb i batrymau llysysyddion sy'n newid (29), sy'n golygu bod amrywiad cymunedau llysysyddion yn ffactor allweddol sy'n gyrru heterogenedd metabolaidd.
Yma, fe wnaethom ddatrys y problemau canlynol yn benodol. (I) Sut mae'r pryf llysieuol yn ailgyflunio metabolom y planhigyn? (Ii) Beth yw prif gydrannau gwybodaeth plastigedd metabolaidd y gellir eu mesur i brofi rhagfynegiadau theori amddiffyn hirdymor? (Iii) A ddylid ailraglennu metabolom y planhigyn mewn ffordd sy'n unigryw i'r ymosodwr, os felly, pa rôl mae hormon planhigion yn ei chwarae wrth deilwra ymateb metabolaidd penodol, a pha fetabolion sy'n cyfrannu at benodolrwydd rhywogaeth yr amddiffyniad? (Iv) Gan y gellir ymestyn y rhagfynegiadau a wneir gan lawer o theorïau amddiffyn ar draws pob lefel o feinweoedd biolegol, gofynnom pa mor gyson yw'r ymateb metabolaidd a achosir o gymhariaeth fewnol i gymhariaeth rhyngrywogaethol? I'r perwyl hwn, rydym wedi astudio'n systematig fetabolom dail nicotin tybaco, sef planhigyn model ecolegol â metaboledd arbenigol cyfoethog, ac sy'n effeithiol yn erbyn larfa dau lysieuydd brodorol, Lepidoptera Datura (Ms) (Ymosodol iawn, yn cael ei fwyta'n bennaf) Ar Solanaceae a Spodoptera littoralis (Sl), mae mwydod dail cotwm yn fath o "genws", gyda phlanhigion gwesteiwr Solanaceae a gwesteiwyr eraill o genera a theuluoedd eraill yn fwyd planhigion. Fe wnaethom ddadansoddi'r sbectrwm metabolomeg MS/MS ac echdynnu disgrifwyr ystadegol damcaniaeth gwybodaeth i gymharu damcaniaethau OD ac MT. Creu mapiau penodolrwydd i ddatgelu hunaniaeth metabolion allweddol. Estynnwyd y dadansoddiad i boblogaeth frodorol N. nasi a rhywogaethau tybaco sy'n gysylltiedig yn agos i ddadansoddi ymhellach y cydamrywiad rhwng signalau hormonau planhigion ac ysgogi OD.
Er mwyn cipio map cyffredinol am blastigrwydd a strwythur metabolom dail tybaco llysieuol, fe wnaethom ddefnyddio llif gwaith dadansoddi a chyfrifo a ddatblygwyd yn flaenorol i gasglu a dadgydbwyso sbectrwm MS/MS annibynnol data cydraniad uchel o echdynion planhigion yn gynhwysfawr (9). Gall y dull diwahaniaethol hwn (a elwir yn MS/MS) lunio sbectrwm cyfansawdd nad yw'n ddiangen, y gellir ei ddefnyddio wedyn ar gyfer yr holl ddadansoddiadau lefel cyfansawdd a ddisgrifir yma. Mae'r metabolion planhigion dadgydbwysol hyn o wahanol fathau, yn cynnwys cannoedd i filoedd o fetabolion (tua 500-1000-s/MS/MS yma). Yma, rydym yn ystyried plastigrwydd metabolaidd yng nghyd-destun damcaniaeth gwybodaeth, ac yn meintioli amrywiaeth a phroffesiynoldeb y metabolom yn seiliedig ar entropi Shannon y dosbarthiad amlder metabolaidd. Gan ddefnyddio'r fformiwla a weithredwyd yn flaenorol (8), fe wnaethom gyfrifo set o ddangosyddion y gellir eu defnyddio i feintioli amrywiaeth metabolom (dangosydd Hj), arbenigedd proffil metabolaidd (dangosydd δj) a phenodoldeb metabolaidd un metabolyn (dangosydd Si). Yn ogystal, fe wnaethom gymhwyso'r Mynegai Plastigrwydd Pellter Cymharol (RDPI) i fesur cymhelliant metabolom llysysyddion (Ffigur 1A) (30). O fewn y fframwaith ystadegol hwn, rydym yn trin sbectrwm MS/MS fel yr uned wybodaeth sylfaenol, ac yn prosesu digonedd cymharol MS/MS i mewn i fap dosbarthiad amledd, ac yna'n defnyddio entropi Shannon i amcangyfrif amrywiaeth metabolom ohono. Mesurir yr arbenigedd metabolom gan benodolrwydd cyfartalog un sbectrwm MS/MS. Felly, mae'r cynnydd yn niferoedd rhai dosbarthiadau MS/MS ar ôl cymhelliant llysysyddion yn cael ei drawsnewid yn gymhelliant sbectrol, RDPI ac arbenigedd, hynny yw, y cynnydd yn y mynegai δj, oherwydd bod metabolion mwy arbenigol yn cael eu cynhyrchu a chynhyrchir mynegai Si uchel. Mae gostwng y mynegai amrywiaeth Hj yn adlewyrchu naill ai bod nifer y MS/MS a gynhyrchir yn cael ei leihau, neu fod dosbarthiad amledd y proffil yn newid i gyfeiriad llai unffurf, gan leihau ei ansicrwydd cyffredinol. Drwy gyfrifo'r mynegai Si, mae'n bosibl tynnu sylw at pa MS/MS sy'n cael eu hysgogi gan rai llysieuwyr, ac i'r gwrthwyneb, pa MS/MS nad yw'n ymateb i'r ysgogiad, sy'n ddangosydd allweddol i wahaniaethu rhwng rhagfynegiad MT ac OD.
(A) Disgrifiadau ystadegol a ddefnyddir ar gyfer cymelladwyedd data MS/MS llysieuol (H1 i Hx) (RDPI), amrywiaeth (mynegai Hj), arbenigedd (mynegai δj) a phenodolrwydd metabolyn (mynegai Si). Mae cynnydd yn y radd arbenigedd (δj) yn dangos, ar gyfartaledd, y bydd mwy o fetabolion penodol llysieuol yn cael eu cynhyrchu, tra bod gostyngiad mewn amrywiaeth (Hj) yn dangos gostyngiad yng nghynhyrchiad metabolion neu ddosbarthiad anwastad metabolion yn y map dosbarthu. Mae'r gwerth Si yn asesu a yw'r metabolyn yn benodol i gyflwr penodol (yma, llysieuol) neu i'r gwrthwyneb yn cael ei gynnal ar yr un lefel. (B) Diagram cysyniadol o ragfynegiad damcaniaeth amddiffyn gan ddefnyddio echelin damcaniaeth gwybodaeth. Mae damcaniaeth OD yn rhagweld y bydd ymosodiad llysieuol yn cynyddu metabolion amddiffyn, a thrwy hynny'n cynyddu δj. Ar yr un pryd, mae Hj yn lleihau oherwydd bod y proffil yn cael ei aildrefnu tuag at yr ansicrwydd llai o wybodaeth metabolig. Mae'r ddamcaniaeth MT yn rhagweld y bydd ymosodiad llysieuwyr yn achosi newidiadau di-gyfeiriadol yn y metabolom, a thrwy hynny'n cynyddu Hj fel dangosydd o ansicrwydd gwybodaeth metabolig cynyddol ac yn achosi dosbarthiad ar hap o Si. Fe wnaethom hefyd gynnig model cymysg, yr MT gorau, lle bydd rhai metabolion â gwerthoedd amddiffynnol uwch yn cael eu cynyddu'n arbennig (gwerth Si uchel), tra bod eraill yn arddangos ymatebion ar hap (gwerth Si is).
Gan ddefnyddio disgrifwyr damcaniaeth gwybodaeth, rydym yn dehongli'r ddamcaniaeth OD i ragweld y bydd newidiadau metabolyn arbennig a achosir gan lysysyddion mewn cyflwr cyfansoddol heb ei ysgogi yn arwain at (i) cynnydd mewn manylder metabolig (mynegai Si) gan yrru manylder metabolig (mynegai δj) Cynnydd mewn) grwpiau metabolyn arbennig penodol â gwerth amddiffyn uwch, a (ii) gostyngiad mewn amrywiaeth metabolyn (mynegai Hj) oherwydd y newid yn y dosbarthiad amledd metabolig i fwy o ddosbarthiad corff leptin. Ar lefel un metabolyn, disgwylir dosbarthiad Si trefnus, lle bydd y metabolyn yn cynyddu'r gwerth Si yn ôl ei werth amddiffyn (Ffigur 1B). Ar hyd y llinell hon, rydym yn egluro'r ddamcaniaeth MT i ragweld y bydd cyffroi yn arwain at (i) newidiadau an-gyfeiriadol mewn metabolynau gan arwain at ostyngiad yn y mynegai δj, a (ii) cynnydd yn y mynegai Hj oherwydd cynnydd mewn ansicrwydd metabolig. Neu hap-drefn, y gellir ei fesur gan entropi Shannon ar ffurf amrywiaeth gyffredinol. O ran y cyfansoddiad metabolig, bydd y ddamcaniaeth MT yn rhagweld dosbarthiad ar hap Si. Gan ystyried bod rhai metabolion o dan amodau penodol o dan amodau penodol, ac nad yw amodau eraill o dan amodau penodol, a bod eu gwerth amddiffyn yn dibynnu ar yr amgylchedd, fe gynigiom hefyd fodel amddiffyn cymysg, lle mae δj a Hj wedi'u dosbarthu'n ddau ar hyd Si Cynyddu ym mhob cyfeiriad, dim ond rhai grwpiau metabolyn, sydd â gwerthoedd amddiffyn uwch, fydd yn cynyddu Si yn benodol, tra bydd gan eraill ddosbarthiad ar hap (Ffigur 1B).
Er mwyn profi'r rhagfynegiad damcaniaeth amddiffyn wedi'i ailddiffinio ar echelin y disgrifiwr damcaniaeth gwybodaeth, fe wnaethom godi larfa llysieuol arbenigol (Ms) neu gyffredinol (Sl) ar ddail Nepenthes pallens (Ffigur 2A). Gan ddefnyddio dadansoddiad MS/MS, fe wnaethom adfer 599 o sbectrwm MS/MS nad oeddent yn ddiangen (ffeil ddata S1) o echdynion methanol o feinwe dail a gasglwyd ar ôl bwydo gan lindys. Mae defnyddio mynegeion RDPI, Hj, a δj i ddelweddu ailgyflunio cynnwys gwybodaeth mewn ffeiliau ffurfweddu MS/MS yn datgelu patrymau diddorol (Ffigur 2B). Y duedd gyffredinol yw, fel y disgrifir gan y disgrifiwr gwybodaeth, wrth i'r lindys barhau i fwyta dail, mae graddfa'r holl ad-drefnu metabolaidd yn cynyddu dros amser: 72 awr ar ôl i'r llysieuol fwyta, mae'r RDPI yn cynyddu'n sylweddol. O'i gymharu â'r rheolaeth heb ei difrodi, gostyngwyd Hj yn sylweddol, a oedd oherwydd y radd uwch o arbenigo yn y proffil metabolaidd, a fesurwyd gan y mynegai δj. Mae'r duedd ymddangosiadol hon yn gyson â rhagfynegiadau'r ddamcaniaeth OD, ond mae'n anghyson â phrif ragfynegiadau'r ddamcaniaeth MT, sy'n credu bod newidiadau ar hap (an-gyfeiriadol) mewn lefelau metabolyn yn cael eu defnyddio fel cuddliw amddiffynnol (Ffigur 1B). Er bod cynnwys yr ysgogol secretiad geneuol (OS) ac ymddygiad bwydo'r ddau lysieuydd hyn yn wahanol, arweiniodd eu bwydo uniongyrchol at newidiadau tebyg yng nghyfeiriadau Hj a δj yn ystod y cyfnodau cynaeafu 24 awr a 72 awr. Digwyddodd yr unig wahaniaeth ar ôl 72 awr o RDPI. O'i gymharu â'r hyn a achoswyd gan fwydo Ms, roedd y metaboledd cyffredinol a ysgogwyd gan fwydo Sl yn uwch.
(A) Cynllun arbrofol: mae llysieuwyr mochyn cyffredin (S1) neu arbenigol (Ms) yn cael eu bwydo â dail wedi'u dadhalenu o blanhigion piser, tra ar gyfer llysieuydd efelychiedig, defnyddir OS Ms (W + OSMs) i drin tyllu clwyfau safleoedd dail safonol. Larfa neu ddŵr S1 (W + OSSl) (W + W). Y rheolydd (C) yw dail heb ei ddifrodi. (B) Mynegai cymhelliant (RDPI o'i gymharu â'r siart rheoli), amrywiaeth (mynegai Hj) ac arbenigedd (mynegai δj) a gyfrifwyd ar gyfer y map metabolyn arbennig (599 MS/MS; ffeil ddata S1). Mae serennod yn dynodi gwahaniaethau sylweddol rhwng y bwydo llysieuydd uniongyrchol a'r grŵp rheoli (prawf-t Myfyriwr gyda phrawf-t pâr, *P<0.05 a ***P<0.001). ns, ddim yn bwysig. (C) Mynegai datrysiad amser y prif sbectrwm (blwch glas, asid amino, asid organig a siwgr; ffeil ddata S2) a'r sbectrwm metabolyn arbennig (blwch coch 443 MS/MS; ffeil ddata S1) ar ôl triniaeth llysieuol efelychiedig. Mae'r band lliw yn cyfeirio at y cyfwng hyder 95%. Mae'r seren yn nodi'r gwahaniaeth arwyddocaol rhwng y driniaeth a'r rheolydd [dadansoddiad cwadratig o amrywiant (ANOVA), ac yna gwahaniaeth arwyddocaol gonest Tukey (HSD) ar gyfer cymhariaethau lluosog post hoc, *P<0.05, **P<0.01 A *** P <0.001]. (D) Arbenigo plotiau gwasgariad a phroffiliau metabolyn arbennig (samplau ailadroddus gyda thriniaethau gwahanol).
I archwilio a yw'r ailfodelu a achosir gan lysysyddion ar lefel y metabolom yn cael ei adlewyrchu yn y newidiadau yn lefel metabolion unigol, fe wnaethom ganolbwyntio yn gyntaf ar y metabolion a astudiwyd yn flaenorol yn nail Nepenthes pallens gyda gwrthwynebiad profedig i lysysyddion. Mae amidau ffenolaidd yn gyfuniadau hydroxycinnamamide-polyamine sy'n cronni yn ystod y broses llysysyddion mewn pryfed ac sy'n hysbys am leihau perfformiad pryfed (32). Fe wnaethom chwilio rhagflaenwyr y MS/MS cyfatebol a phlotio eu cromliniau cinetig cronnus (Ffigur S1). Nid yw'n syndod bod deilliadau ffenol nad ydynt yn ymwneud yn uniongyrchol â'r amddiffyniad yn erbyn llysysyddion, fel asid clorogenig (CGA) a rutin, yn cael eu gostwng ar ôl llysysyddion. Mewn cyferbyniad, gall llysysyddion wneud amidau ffenol yn gryf iawn. Arweiniodd bwydo parhaus y ddau lysysydd at bron yr un sbectrwm cyffroi o ffenolamidau, ac roedd y patrwm hwn yn arbennig o amlwg ar gyfer synthesis de novo o ffenolamidau. Bydd yr un ffenomen yn cael ei arsylwi wrth archwilio'r llwybr glycosidau diterpen 17-hydroxygeranyl nonanediol (17-HGL-DTGs), sy'n cynhyrchu nifer fawr o diterpenau asyclig â swyddogaethau gwrth-lysysol effeithiol (33), ac fe wnaeth Ms Feeding with Sl sbarduno proffil mynegiant tebyg (Ffigur S1)).
Yr anfantais bosibl o arbrofion bwydo uniongyrchol gan lysysyddion yw'r gwahaniaeth yng nghyfradd bwyta dail ac amser bwydo llysysyddion, sy'n ei gwneud hi'n anodd dileu'r effeithiau penodol i lysysyddion a achosir gan glwyfau a llysysyddion. Er mwyn datrys manylder rhywogaethau llysysyddion yr ymateb metabolaidd dail a ysgogwyd yn well, fe wnaethom efelychu bwydo larfa Ms ac Sl trwy roi'r OS newydd ei gasglu (OSM ac OSS1) ar unwaith i'r twll safonol W o safleoedd dail cyson. Gelwir y weithdrefn hon yn driniaeth W + OS, ac mae'n safoni'r ysgogiad trwy amseru dechrau'r ymateb a ysgogwyd gan y llysysydd yn fanwl gywir heb achosi effeithiau dryslyd gwahaniaethau yng nghyfradd neu faint colli meinwe (Ffigur 2A) (34). Gan ddefnyddio'r biblinell dadansoddi a chyfrifo MS/MS, fe wnaethom adfer 443 o sbectrwm MS/MS (ffeil ddata S1), a oedd yn gorgyffwrdd â'r sbectrwm a gasglwyd yn flaenorol o arbrofion bwydo uniongyrchol. Dangosodd y dadansoddiad damcaniaeth gwybodaeth o'r set ddata MS/MS hon fod ailraglennu metabolomau arbenigol mewn dail trwy efelychu llysysyddion wedi dangos cymhellion penodol i OS (Ffigur 2C). Yn benodol, o'i gymharu â thriniaeth OSS1, achosodd OSM welliant mewn arbenigedd metabolom ar ôl 4 awr. Mae'n werth nodi, o'i gymharu â'r set ddata arbrofol bwydo llysysyddion uniongyrchol, fod y cineteg metabolaidd a welwyd mewn gofod dau ddimensiwn gan ddefnyddio Hj a δj fel cyfesurynnau a bod cyfeiriadedd yr arbenigedd metabolom mewn ymateb i driniaeth llysysyddion efelychiedig dros amser yn cynyddu'n gyson (Ffigur 2D). Ar yr un pryd, fe wnaethom fesur cynnwys asidau amino, asidau organig a siwgrau (ffeil ddata S2) i ymchwilio i weld a yw'r cynnydd wedi'i dargedu hwn mewn arbenigedd metabolom oherwydd ailgyflunio metaboledd carbon canolog mewn ymateb i lysysyddion efelychiedig (Ffigur S2). Er mwyn egluro'r patrwm hwn yn well, fe wnaethom fonitro ymhellach gineteg cronni metabolaidd y llwybrau ffenolamid a 17-HGL-DTG a drafodwyd yn flaenorol. Mae'r broses o ysgogi llysieuwyr sy'n benodol i OS yn cael ei drawsnewid yn batrwm aildrefnu gwahaniaethol o fewn metaboledd ffenolamid (Ffigur S3). Mae amidau ffenolaidd sy'n cynnwys rhannau coumarin a chaffeoyl yn cael eu hysgogi'n ffafriol gan OSS1, tra bod OSMau yn sbarduno ysgogiad penodol o gyfuniadau ferulyl. Ar gyfer y llwybr 17-HGL-DTG, canfuwyd ysgogiad gwahaniaethol OS gan gynhyrchion malonylation a dimalonylation i lawr yr afon (Ffigur S3).
Nesaf, fe wnaethom astudio plastigedd trawsgrifiad a achosir gan OS gan ddefnyddio'r set ddata microarray cwrs amser, sy'n efelychu'r defnydd o OSMs i drin dail y planhigyn roséd mewn llysieuwyr. Mae cineteg y samplu yn gorgyffwrdd yn y bôn â'r cineteg a ddefnyddiwyd yn yr astudiaeth metabolomeg hon (35). O'i gymharu â'r ailgyfluniad metabolom lle mae plastigedd metabolig yn cynyddu'n arbennig dros amser, rydym yn arsylwi byrstiau trawsgrifio dros dro mewn dail a achosir gan Ms, lle mae anogiad trawsgrifiad (RDPI) ac arbenigedd (δj) ar 1 Roedd cynnydd sylweddol mewn oriau, ac amrywiaeth (Hj) ar yr adeg hon, gostyngwyd mynegiant BMP1 yn sylweddol, ac yna ymlacio arbenigedd trawsgrifiad (Ffigur S4). Mae teuluoedd genynnau metabolaidd (megis P450, glycosyltransferase, ac acyltransferase BAHD) yn cymryd rhan yn y broses o gydosod metabolion arbennig o unedau strwythurol sy'n deillio o fetaboledd cynradd, gan ddilyn y model arbenigedd uchel cynnar a grybwyllwyd uchod. Fel astudiaeth achos, dadansoddwyd y llwybr ffenylalanin. Cadarnhaodd y dadansoddiad fod y genynnau craidd mewn metaboledd ffenolamid yn cael eu hysgogi'n fawr gan OS mewn llysieuwyr o'i gymharu â phlanhigion heb eu denu, ac maent wedi'u halinio'n agos yn eu patrymau mynegiant. Dangosodd y ffactor trawsgrifio MYB8 a'r genynnau strwythurol PAL1, PAL2, C4H a 4CL yn uwchlaw'r llwybr hwn gychwyniad cynnar o drawsgrifio. Mae asyltransferasau sy'n chwarae rhan yng nghynulliad terfynol ffenolamid, fel AT1, DH29, a CV86, yn arddangos patrwm uwchreoleiddio hirfaith (Ffigur S4). Mae'r arsylwadau uchod yn dangos bod cychwyn cynnar arbenigedd trawsgriftom a gwelliant diweddarach arbenigedd metabolomeg yn ddull cyplysedig, a all fod oherwydd y system reoleiddio gydamserol sy'n cychwyn ymateb amddiffyn pwerus.
Mae'r ailgyfluniad mewn signalau hormonau planhigion yn gweithredu fel haen reoleiddio sy'n integreiddio gwybodaeth llysieuol i ailraglennu ffisioleg planhigion. Ar ôl yr efelychiad llysieuol, fe wnaethom fesur deinameg cronnus categorïau hormonau planhigion allweddol a delweddu'r cyd-fynegiant amserol rhyngddynt [Cyfernod cydberthynas Pearson (PCC) > 0.4] (Ffigur 3A). Fel y disgwyliwyd, mae hormonau planhigion sy'n gysylltiedig â biosynthesis wedi'u cysylltu o fewn rhwydwaith cyd-fynegiant hormonau planhigion. Yn ogystal, mae penodoldeb metabolig (mynegai Si) wedi'i fapio i'r rhwydwaith hwn i amlygu'r hormonau planhigion a achosir gan wahanol driniaethau. Llunnir dau brif faes o ymateb penodol llysieuol: mae un yn y clwstwr JA, lle mae JA (ei ffurf fiolegol weithredol JA-Ile) a deilliadau JA eraill yn dangos y sgôr Si uchaf; y llall yw ethylen (ET). Dangosodd Gibberellin gynnydd cymedrol yn unig mewn penodoldeb llysieuol, tra bod gan hormonau planhigion eraill, fel cytokinin, auxin, ac asid abscisig, benodoldeb sefydlu isel ar gyfer llysieuwyr. O'i gymharu â defnyddio W + W yn unig, gellir trawsnewid ymhelaethiad gwerth brig deilliadau JA trwy'r cymhwysiad OS (W + OS) yn ddangosydd penodol cryf o JAs. Yn annisgwyl, gwyddys bod OSM ac OSS1 gyda chynnwys elector gwahanol yn achosi croniad tebyg o JA a JA-Ile. Mewn cyferbyniad ag OSS1, mae OSM yn cael ei ysgogi'n benodol ac yn gryf gan OSMs, tra nad yw OSS1 yn ymhelaethu ymateb clwyfau gwaelodol (Ffigur 3B).
(A) Dadansoddiad rhwydwaith cyd-fynegiant yn seiliedig ar gyfrifiad PCC o efelychiad cineteg cronni hormonau planhigion a achosir gan lysysyddion. Mae'r nod yn cynrychioli un hormon planhigyn, ac mae maint y nod yn cynrychioli'r mynegai Si sy'n benodol i'r hormon planhigyn rhwng triniaethau. (B) Cronni JA, JA-Ile ac ET mewn dail a achosir gan wahanol driniaethau a nodir gan wahanol liwiau: bricyll, W + OSM; glas, W + OSSl; du, W + W; llwyd, C (rheolaeth). Mae serennod yn nodi gwahaniaethau sylweddol rhwng triniaeth a rheolaeth (ANOVA dwy ffordd ac yna cymhariaeth luosog ôl-hoc Tukey HSD, *** P <0.001). Dadansoddiad damcaniaeth gwybodaeth o (C)697 MS/MS (ffeil ddata S1) mewn biosynthesis JA a sbectrwm canfyddiad amhariad (irAOC ac irCOI1) a (D)585 MS/MS (ffeil ddata S1) yn ETR1 gyda signal ET amhariad. Sbardunodd dau driniaeth llysysyddion efelychiedig linellau planhigion a phlanhigion rheoli cerbyd gwag (EV). Mae serennod yn dynodi gwahaniaethau sylweddol rhwng triniaeth W+OS a rheolaeth heb ei difrodi (ANOVA dwyffordd ac yna cymhariaeth luosog ôl-hoc Tukey HSD, *P<0.05, **P<0.01 a ***P<0.001). (E) Graffiau gwasgaredig o wrthwynebiad gwasgaredig i arbenigo. Mae'r lliwiau'n cynrychioli gwahanol fathau wedi'u haddasu'n enetig; mae'r symbolau'n cynrychioli gwahanol ddulliau triniaeth: triongl, W + OSS1; petryal, W + OSM; cylch C
Nesaf, rydym yn defnyddio straen wedi'i addasu'n enetig o Nepenthes gwanedig (irCOI1 ac sETR1) yng nghamau allweddol biosynthesis JA ac ET (irAOC ac irACO) a chanfyddiad (irCOI1 ac sETR1) i ddadansoddi metaboledd y ddau hormon planhigion hyn ar lysysyddion. Cyfraniad cymharol ailraglennu. Yn gyson ag arbrofion blaenorol, cadarnhawyd ysgogiad OS llysysydd mewn planhigion cludwr gwag (EV) (Ffigur 3, C i D) a'r gostyngiad cyffredinol yn y mynegai Hj a achosir gan OSM, tra bod y mynegai δj wedi cynyddu. Mae'r ymateb yn fwy amlwg na'r ymateb a sbardunwyd gan OSS1. Mae graff dwy linell gan ddefnyddio Hj ac δj fel cyfesurynnau yn dangos y dadreoleiddio penodol (Ffigur 3E). Y duedd fwyaf amlwg yw, mewn straeniau sydd heb signal JA, bod y newidiadau amrywiaeth metabolom ac arbenigedd a achosir gan lysysyddion bron yn cael eu dileu'n llwyr (Ffigur 3C). Mewn cyferbyniad, mae'r canfyddiad tawel o ET mewn planhigion sETR1, er bod yr effaith gyffredinol ar newidiadau mewn metaboledd llysieuol yn llawer is na chanfyddiad signalau JA, yn lleihau'r gwahaniaeth mewn mynegeion Hj a δj rhwng cyffroadau OSM ac OSS1 (Ffigur 3D a Ffigur S5). . Mae hyn yn dangos, yn ogystal â swyddogaeth graidd trawsgludiad signal JA, bod trawsgludiad signal ET hefyd yn gwasanaethu fel mireinio ymateb metabolaidd penodol i rywogaethau llysieuwyr. Yn gyson â'r swyddogaeth mireinio hon, nid oedd unrhyw newid yn y cymhelliant metabolaidd cyffredinol mewn planhigion sETR1. Ar y llaw arall, o'i gymharu â phlanhigion sETR1, achosodd planhigion irACO osgledau cyffredinol tebyg o newidiadau metabolaidd a achosir gan lysieuwyr, ond dangosasant sgoriau Hj a δj gwahanol iawn rhwng heriau OSM ac OSS1 (Ffigur S5).
Er mwyn nodi metabolion arbenigol sydd â chyfraniadau pwysig at ymateb llysysyddion sy'n benodol i rywogaethau a mireinio eu cynhyrchiad trwy signalau ET, fe wnaethom ddefnyddio'r dull MS/MS strwythurol a ddatblygwyd yn flaenorol. Mae'r dull hwn yn dibynnu ar y dull deu-glystyru i ail-gasglu'r teulu metabolaidd o ddarnau MS/MS [cynnyrch dot wedi'i normaleiddio (NDP)] a sgôr tebygrwydd yn seiliedig ar golled niwtral (NL). Cynhyrchodd y set ddata MS/MS a adeiladwyd trwy ddadansoddi llinellau trawsgenig ET 585 MS/MS (ffeil ddata S1), a gafodd ei ddatrys trwy eu clystyru i saith modiwl MS/MS prif (M) (Ffigur 4A). Mae rhai o'r modiwlau hyn wedi'u pacio'n drwchus â metabolion arbennig a nodweddwyd yn flaenorol: er enghraifft, mae M1, M2, M3, M4 ac M7 yn ​​gyfoethog mewn amrywiol ddeilliadau ffenol (M1), glycosidau flavonoid (M2), siwgrau asyl (M3 A M4), a 17-HGL-DTG (M7). Yn ogystal, cyfrifir y wybodaeth benodol metabolig (mynegai Si) ar gyfer un metabolyn ym mhob modiwl, a gellir gweld ei ddosbarthiad Si yn reddfol. Yn fyr, nodweddir sbectrwm MS/MS sy'n arddangos penodolrwydd llysieuol a genoteip uchel gan werthoedd Si uchel, ac mae ystadegau cwrtosis yn dangos dosbarthiad ffwr ar gornel dde'r gynffon. Canfuwyd un dosbarthiad colloid main o'r fath yn M1, lle dangosodd ffenol amid y gyfran Si uchaf (Ffigur 4B). Dangosodd y 17-HGL-DTG y gellir ei ysgogi llysieuol a grybwyllwyd yn flaenorol yn M7 sgôr Si cymedrol, sy'n dangos gradd gymedrol o reoleiddio gwahaniaethol rhwng y ddau fath o OS. Mewn cyferbyniad, mae'r rhan fwyaf o fetabolion arbenigol a gynhyrchir yn gyfansoddol, fel rutin, CGA, a siwgrau asyl, ymhlith y sgoriau Si isaf. Er mwyn archwilio'r cymhlethdod strwythurol a'r dosbarthiad Si rhwng metabolion arbennig yn well, adeiladwyd rhwydwaith moleciwlaidd ar gyfer pob modiwl (Ffigur 4B). Rhagfynegiad pwysig o'r ddamcaniaeth OD (a grynhoir yn Ffigur 1B) yw y dylai ad-drefnu metabolion arbennig ar ôl llysieuol arwain at newidiadau unffordd mewn metabolion â gwerth amddiffyn uchel, yn enwedig trwy gynyddu eu manylder (yn hytrach na dosbarthiad ar hap) Modd) Metabolit amddiffynnol a ragfynegwyd gan ddamcaniaeth MT. Mae'r rhan fwyaf o'r deilliadau ffenol a gronnir yn M1 yn gysylltiedig yn swyddogaethol â dirywiad perfformiad pryfed (32). Wrth gymharu'r gwerthoedd Si yn y metabolion M1 rhwng y dail a ysgogwyd a dail cyfansoddol y planhigion rheoli EV ar ôl 24 awr, gwelsom fod gan fanylder metabolaidd llawer o fetabolion ar ôl pryfed llysieuol duedd gynyddol sylweddol (Ffigur 4C). Canfuwyd y cynnydd penodol mewn gwerth Si mewn ffenolamidau amddiffynnol yn unig, ond ni chanfuwyd unrhyw gynnydd mewn gwerth Si mewn ffenolau eraill a metabolion anhysbys sy'n cydfodoli yn y modiwl hwn. Mae hwn yn fodel arbenigol, sy'n gysylltiedig â'r ddamcaniaeth OD. Mae'r prif ragfynegiadau o newidiadau metabolaidd a achosir gan lysieuwyr yn gyson. Er mwyn profi a gafodd y manylder hwn yn y sbectrwm ffenolamid ei ysgogi gan ET penodol i OS, fe wnaethom blotio mynegai Si y metabolyn ac achosi gwerth mynegiant gwahaniaethol rhwng OSM ac OSS1 yn y genoteipiau EV ac sETR1 (Ffigur 4D). Yn sETR1, gostyngwyd y gwahaniaeth a achosir gan ffenamid rhwng OSM ac OSS1 yn fawr. Cymhwyswyd y dull deu-glystyru hefyd i ddata MS/MS a gasglwyd mewn straeniau heb ddigon o JA i gasglu'r prif fodiwlau MS/MS sy'n gysylltiedig ag arbenigedd metabolaidd a reoleiddir gan JA (Ffigur S6).
(A) Mae canlyniadau clystyru 585 MS/MS yn seiliedig ar ddarn a rennir (tebygrwydd NDP) a cholled niwtral a rennir (tebygrwydd NL) yn arwain at y modiwl (M) yn gyson â'r teulu cyfansoddion hysbys, neu drwy gyfansoddiad Metabolit anhysbys neu wedi'i fetaboleiddio'n wael. Wrth ymyl pob modiwl, dangosir y dosbarthiad penodol metabolit (MS/MS) (Si). (B) Rhwydwaith moleciwlaidd modiwlaidd: Mae nodau'n cynrychioli MS/MS ac ymylon, sgoriau MS/MS NDP (coch) ac NL (glas) (torbwynt, > 0.6). Mynegai penodolrwydd metabolit graddedig (Si) wedi'i liwio yn seiliedig ar y modiwl (chwith) ac wedi'i fapio i'r rhwydwaith moleciwlaidd (dde). (C) Modiwl M1 o blanhigyn EV mewn cyflwr cyfansoddol (rheoli) ac ysgogedig (llysysydd wedi'i efelychu) ar ôl 24 awr: diagram rhwydwaith moleciwlaidd (gwerth Si yw maint y nod, mae ffenolamid amddiffynnol wedi'i amlygu mewn glas). (D) Diagram rhwydwaith moleciwlaidd M1 y llinell sbectrwm sETR1 gyda chanfyddiad EV ac ET amhariad: y cyfansoddyn ffenolaidd a gynrychiolir gan y nod cylch gwyrdd, a'r gwahaniaeth arwyddocaol (gwerth P) rhwng triniaethau W + OSM a W + OSS1 fel maint y Nod. CP, N-caffeoyl-tyrosin; CS, N-caffeoyl-spermidin; FP, ester asid N-ferwlig-asid wrig; FS, N-ferwyl-spermidin; CoP, N', N“-Coumarolyl-tyrosin; DCS, N', N”-dicaffeoyl-spermidin; CFS, N', N”-caffeoyl, feruloyl-spermidin; Lycium barbarum mewn wolfberry Son; Nick. O-AS, siwgr O-asyl.
Fe wnaethom ymestyn y dadansoddiad ymhellach o genoteip Nepenthes gwanedig sengl i boblogaethau naturiol, lle mae newidiadau intraspesiffig cryf mewn lefelau JA llysieuol a lefelau metabolyn penodol wedi'u disgrifio'n flaenorol mewn poblogaethau naturiol (26). Defnyddiwch y set ddata hon i gwmpasu 43 o germplasmau. Mae'r germplasmau hyn yn cynnwys 123 o rywogaethau o blanhigion o N. pallens. Cymerwyd y planhigion hyn o hadau a gasglwyd mewn gwahanol gynefinoedd brodorol yn Utah, Nevada, Arizona, a California (Ffigur S7), fe wnaethom gyfrifo amrywiaeth y metabolom (a elwir yma yn lefel poblogaeth) amrywiaeth β) a'r arbenigedd a achosir gan OSM. Yn gyson ag astudiaethau blaenorol, gwelsom ystod eang o newidiadau metabolaidd ar hyd echelinau Hj ac δj, sy'n dangos bod gan germplasmau wahaniaethau sylweddol ym mhlastigedd eu hymatebion metabolaidd i lysieuwyr (Ffigur S7). Mae'r trefniadaeth hon yn atgoffa rhywun o arsylwadau blaenorol am yr ystod ddeinamig o newidiadau JA a achosir gan lysieuwyr, ac mae wedi cynnal gwerth uchel iawn mewn un boblogaeth (26, 36). Drwy ddefnyddio JA ac JA-Ile i brofi'r gydberthynas lefel gyffredinol rhwng Hj a δj, gwelsom fod cydberthynas gadarnhaol arwyddocaol rhwng JA a mynegai amrywiaeth ac arbenigedd y metabolom β (Ffigur S7). Mae hyn yn awgrymu y gallai'r amrywioldeb a achosir gan lysysyddion mewn ysgogiad JA a ganfuwyd ar lefel y boblogaeth fod oherwydd polymorffismau metabolaidd allweddol a achosir gan ddetholiad o lysysyddion pryfed.
Mae astudiaethau blaenorol wedi dangos bod mathau o dybaco yn amrywio'n fawr o ran math a dibyniaeth gymharol ar amddiffynfeydd metabolaidd ysgogedig a chyfansoddol. Credir bod y newidiadau hyn mewn trawsgludiad signal gwrth-lysysydd a galluoedd amddiffyn yn cael eu rheoleiddio gan bwysau poblogaeth pryfed, cylch bywyd planhigion, a chostau cynhyrchu amddiffyn yn y gilfach lle mae rhywogaeth benodol yn tyfu. Astudiom gysondeb ailfodelu metabolom dail a achosir gan lysysyddion chwe rhywogaeth Nicotiana sy'n frodorol i Ogledd America a De America. Mae'r rhywogaethau hyn yn perthyn yn agos i Nepenthes Gogledd America, sef Nicolas Bociflo. La, N. nicotinis, glaswellt gwanedig Nicotiana n., Nicotiana tabacum, tybaco llinol, tybaco (Nicotiana spegazzinii) a thybaco dail tybaco (Nicotiana obtusifolia) (Ffigur 5A) (37). Mae chwech o'r rhywogaethau hyn, gan gynnwys y rhywogaeth a nodweddir yn dda N. please, yn blanhigion blynyddol o'r clade petunia, ac mae obtusifolia N. yn blanhigion lluosflwydd o'r clade chwaer Trigonophyllae (38). Wedi hynny, perfformiwyd ysgogiad W + W, W + OSM a W + OSS1 ar y saith rhywogaeth hyn i astudio ail-drefniant metabolaidd bwydo pryfed ar lefel rhywogaeth.
(A) Coeden ffylogenetig bootstrap yn seiliedig ar y tebygolrwydd mwyaf [ar gyfer synthesis glwtamin niwclear (38)] a dosbarthiad daearyddol saith rhywogaeth Nicotiana sy'n perthyn yn agos (lliwiau gwahanol) (37). (B) Plot gwasgariad o amrywiaeth arbenigol ar gyfer proffiliau metabolaidd saith rhywogaeth Nicotiana (939 MS/MS; ffeil ddata S1). Ar lefel y rhywogaeth, mae amrywiaeth metabolomau wedi'i chydberthyn yn negyddol â gradd yr arbenigedd. Dangosir dadansoddiad o'r gydberthynas lefel rhywogaeth rhwng amrywiaeth metabolaidd ac arbenigedd a chroniad JA yn Ffigur 2. S9. Lliw, gwahanol fathau; triongl, W + OSS1; petryal, W + OSM; (C) Mae dynameg Nicotiana JA a JA-Ile wedi'u rhestru yn ôl osgled cyffroi OS (ANOVA dwy ffordd a Tukey HSD ar ôl cymhariaeth lluosog, * P <0.05, ** P <0.01 a * ** Ar gyfer cymharu W + OS a W + W, P <0.001). Plot blwch o (D) amrywiaeth ac (E) arbenigedd pob rhywogaeth ar ôl efelychu JA llysieuol a methyl (MeJA). Mae'r seren yn dangos y gwahaniaeth arwyddocaol rhwng W + OS a W + W neu lanolin ynghyd â W (Lan + W) neu Lan ynghyd â MeJA (Lan + MeJa) a rheolaeth Lan (dadansoddiad amrywiant dwyffordd, ac yna cymhariaeth lluosog ôl-hoc HSD Tukey, *P<0.05, **P<0.01 a ***P<0.001).
Gan ddefnyddio'r dull clwstwr deuol, fe wnaethom nodi 9 modiwl o 939 MS/MS (ffeil ddata S1). Mae cyfansoddiad MS/MS a ailgyfluniwyd gan wahanol driniaethau yn amrywio'n fawr ymhlith gwahanol fodiwlau rhwng rhywogaethau (Ffigur S8). Mae delweddu Hj (y cyfeirir ato yma fel γ-amrywiaeth lefel rhywogaeth) a δj yn datgelu bod gwahanol rywogaethau'n agregu i grwpiau gwahanol iawn yn y gofod metabolaidd, lle mae rhannu lefel rhywogaeth fel arfer yn fwy amlwg na chyffroi. Ac eithrio N. linear ac N. obliquus, maent yn arddangos ystod ddeinamig eang o effeithiau ysgogi (Ffigur 5B). Mewn cyferbyniad, mae gan rywogaethau fel N. purpurea ac N. obtusifolia ymateb metabolaidd llai amlwg i driniaeth, ond mae'r metabolom yn fwy amrywiol. Arweiniodd dosbarthiad penodol i rywogaethau'r ymateb metabolaidd a ysgogwyd at gydberthynas negyddol sylweddol rhwng arbenigo ac amrywiaeth gama (PCC = -0.46, P = 4.9 × 10-8). Mae newidiadau a achosir gan OS mewn lefelau JAs wedi'u cydberthyn yn gadarnhaol ag arbenigedd metabolom, ac wedi'u cydberthyn yn negyddol â'r amrywiaeth gama metabolig a ddangosir gan bob rhywogaeth (Ffigur 5B a Ffigur S9). Mae'n werth nodi bod y rhywogaethau y cyfeirir atynt yn llafar fel rhywogaethau "ymateb signal" yn Ffigur 5C, fel nematodau Nepenthes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute, a Nepenthes attenuated, wedi achosi arwyddion sylweddol ar ôl 30 munud. Mae'r achosion diweddar o JA a JA-Ile penodol i OS, tra bod bacteria eraill o'r enw "anymateb signal", fel Nepenthes mills, Nepenthes powdery ac N. obtusifolia ond yn dangos ysgogiad JA-Ile Edge heb unrhyw benodolrwydd OS (Ffigur 5C). Ar y lefel metabolig, fel y soniwyd uchod, ar gyfer Nepenthes gwanedig, dangosodd y sylweddau sy'n ymateb i signal benodolrwydd OS a chynyddu δj yn sylweddol, gan leihau Hj. Ni chanfuwyd yr effaith gychwynnol benodol i OS hon mewn rhywogaethau a ddosbarthwyd fel rhywogaethau nad ydynt yn adweithiol i signalau (Ffigur 5, D ac E). Mae metabolion penodol i OS yn cael eu rhannu'n amlach rhwng rhywogaethau sy'n ymateb i signalau, ac mae'r clystyrau signal hyn yn clystyru gyda rhywogaethau ag ymatebion signal gwannach, tra bod rhywogaethau ag ymatebion signal gwannach yn dangos llai o gyd-ddibyniaeth (Ffigur S8). Mae'r canlyniad hwn yn dangos bod y broses o ysgogi JAs penodol i OS ac ailgyflunio penodol i OS y metabolom i lawr yr afon wedi'u cyplysu ar lefel y rhywogaeth.
Nesaf, fe wnaethom ddefnyddio past lanolin yn cynnwys methyl JA (MeJA) i drin planhigion i ymchwilio i a yw'r dulliau cyplu hyn wedi'u cyfyngu gan argaeledd JA a gymhwysir gan JA alldarddol, a fydd yng nghytoplasm planhigion. Dad-estereiddio cyflym yw JA. Fe wnaethom ganfod yr un duedd o'r newid graddol o rywogaethau sy'n ymateb i signalau i rywogaethau nad ydynt yn ymateb i signalau a achosir gan gyflenwad parhaus o JA (Ffigur 5, D ac E). Yn fyr, ailraglennodd triniaeth MeJA fetabolomau nematodau llinol, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens, ac N. mikimotoi, gan arwain at gynnydd sylweddol yn δj a gostyngiad yn Hj. Dim ond cynnydd yn δj a ddangosodd N. purpurea, ond nid Hj. Mae N. obtusifolia, sydd wedi'i ddangos yn flaenorol i gronni lefelau isel iawn o JAs, hefyd yn ymateb yn wael i driniaeth MeJA o ran ailgyflunio metabolomau. Mae'r canlyniadau hyn yn dangos bod cynhyrchu JA neu drawsgludiad signal wedi'i gyfyngu'n ffisiolegol mewn rhywogaethau nad ydynt yn ymateb i signalau. I brofi'r ddamcaniaeth hon, fe wnaethom astudio'r pedair rhywogaeth (N. pallens, N. mills, N. pink ac N. microphylla) a ysgogwyd gan W + W, W + OSMs a W + OSS1 Transcriptome (39). Yn gyson â phatrwm ailfodelu metabolome, mae'r rhywogaethau wedi'u gwahanu'n dda yn y gofod transcriptome, ac ymhlith y rhain dangosodd N. attenuated yr RDPI uchaf a ysgogwyd gan OS, tra bod gan N. gracilis yr isaf (Ffigur 6A). Fodd bynnag, canfuwyd mai'r amrywiaeth transcriptome a ysgogwyd gan N. oblonga oedd yr isaf ymhlith y pedair rhywogaeth, yn groes i'r amrywiaeth fetabonomig uchaf o N. oblonga a ddangoswyd yn flaenorol mewn saith rhywogaeth. Mae astudiaethau blaenorol wedi dangos bod set o enynnau sy'n gysylltiedig â signalau amddiffyn cynnar, gan gynnwys signalau JA, yn egluro manylder ymatebion amddiffyn cynnar a ysgogwyd gan ysgogolion sy'n gysylltiedig â llysysyddion mewn rhywogaethau Nicotiana (39). Datgelodd cymharu'r llwybrau signalau JA rhwng y pedair rhywogaeth hyn batrwm diddorol (Ffigur 6B). Dangosodd y rhan fwyaf o enynnau yn y llwybr hwn, fel AOC, OPR3, ACX a COI1, lefelau cymharol uchel o ysgogiad yn y pedair rhywogaeth hyn. Fodd bynnag, mae genyn allweddol, JAR4, yn trosi JA yn ei ffurf fiolegol weithredol o drawsgrifiadau cronedig JA-Ile, ac mae ei lefel trawsgrifio yn isel iawn, yn enwedig yn N. mills, Nepenthes pieris ac N. microphylla. Yn ogystal, dim ond trawsgrifiad genyn arall AOS na chanfuwyd yn N. bifidum. Gall y newidiadau hyn mewn mynegiant genynnau fod yn gyfrifol am y ffenoteipiau eithafol a achosir gan y cynhyrchiad JA isel mewn rhywogaethau anergig signal ac ysgogiad N. gracilis.
(A) Dadansoddiad damcaniaeth gwybodaeth o ailraglennu ymatebion trawsgrifio cynnar pedwar rhywogaeth tybaco sy'n perthyn yn agos a samplwyd 30 munud ar ôl ysgogi llysieuol. Cyfrifir RDPI trwy gymharu'r dail a ysgogir gan OS y llysieuol â'r rheolaeth clwyf. Mae'r lliwiau'n dynodi gwahanol rywogaethau, ac mae'r symbolau'n dynodi gwahanol ddulliau triniaeth. (B) Dadansoddiad o fynegiant genynnau mewn llwybrau signalau JA ymhlith pedair rhywogaeth. Dangosir y llwybr JA symlach wrth ymyl y plot blwch. Mae gwahanol liwiau'n dynodi gwahanol ddulliau prosesu. Mae'r seren yn dangos bod gwahaniaeth sylweddol rhwng y driniaeth W + OS a'r rheolaeth W + W (ar gyfer prawf-t y Myfyriwr ar gyfer gwahaniaethau pâr, *P<0.05, **P<0.01 a ***P<0.001). OPDA, asid 12-ocsoffytodienoic; OPC-8: asid 0,3-ocso-2(2′(Z)-pentenyl)-cyclopentane-1-octanoic.
Yn y rhan olaf, fe wnaethom astudio sut y gall ailfodelu metabolom gwahanol rywogaethau o blanhigion sy'n benodol i rywogaethau pryfed fod yn wrthsefyll llysieuwyr. Pwysleisiodd ymchwil flaenorol y genws Nicotiana. Mae eu gwrthwynebiad i Ms a larfa yn wahanol iawn (40). Yma, fe wnaethom astudio'r cysylltiad rhwng y model hwn a'u plastigedd metabolaidd. Gan ddefnyddio'r pedair rhywogaeth tybaco uchod, a phrofi'r gydberthynas rhwng amrywiaeth ac arbenigedd y metabolom a achosir gan lysieuwyr a gwrthwynebiad planhigion i Ms ac Sl, gwelsom fod y gwrthiant, yr amrywiaeth a'r arbenigedd i'r Sl cyffredinol yn gydberthynas gadarnhaol, tra bod y gydberthynas rhwng gwrthiant i fenywod arbenigol ac arbenigedd yn wan, ac nid yw'r gydberthynas ag amrywiaeth yn arwyddocaol (Ffigur S10). O ran gwrthiant S1, roedd gan yr N. chinensis a'r N. gracilis gwanedig, a ddangoswyd yn flaenorol i arddangos lefelau trawsgludiad signal JA a plastigedd metabolom, ymatebion gwahanol iawn i ysgogi llysieuwyr, ac fe ddangosasant hefyd wrthiant uchel tebyg. Rhyw.
Yn ystod y chwe deg mlynedd diwethaf, mae damcaniaeth amddiffyn planhigion wedi darparu fframwaith damcaniaethol, yn seiliedig ar ba un y mae ymchwilwyr wedi rhagweld nifer sylweddol o esblygiad a swyddogaethau metabolion arbenigol planhigion. Nid yw'r rhan fwyaf o'r damcaniaethau hyn yn dilyn y weithdrefn arferol o gasgliadau cryf (41). Maent yn cynnig rhagfynegiadau allweddol (3) ar yr un lefel o ddadansoddi. Pan fydd profi rhagfynegiadau allweddol yn caniatáu dadansoddi damcaniaethau penodol, bydd hyn yn gwneud i'r maes symud ymlaen. Cael ei gefnogi, ond gwrthod eraill (42). Yn lle hynny, mae'r ddamcaniaeth newydd yn gwneud rhagfynegiadau ar wahanol lefelau o ddadansoddi ac yn ychwanegu haen newydd o ystyriaethau disgrifiadol (42). Fodd bynnag, gellir esbonio'r ddwy ddamcaniaeth a gynigir ar y lefel swyddogaethol, MT ac OD, yn hawdd fel rhagfynegiadau pwysig o newidiadau metabolaidd arbenigol a achosir gan lysysyddion: mae damcaniaeth OD yn credu bod newidiadau mewn "gofod" metabolaidd arbenigol yn gyfeiriadol iawn. Mae'r ddamcaniaeth MT yn credu y bydd y newidiadau hyn yn an-gyfeiriadol ac wedi'u lleoli ar hap yn y gofod metabolaidd, ac yn tueddu i fod â metabolion gwerth amddiffyn uchel. Mae archwiliadau blaenorol o ragfynegiadau OD ac MT wedi'u profi gan ddefnyddio set gul o gyfansoddion "amddiffyn" a priori. Mae'r profion hyn sy'n canolbwyntio ar fetabolion yn atal y gallu i ddadansoddi maint a llwybr ailgyflunio metabolomau yn ystod llysieuaeth, ac nid ydynt yn caniatáu i brofion o fewn fframwaith ystadegol cyson fynnu rhagfynegiadau allweddol y gellir eu hystyried fel cyfanrwydd Mesur newidiadau mewn metabolomau planhigion. Yma, fe wnaethom ddefnyddio'r dechnoleg arloesol mewn metabolomeg yn seiliedig ar MS cyfrifiadurol a pherfformio dadansoddiad MS dadgydlyniad yn y disgrifwyr damcaniaeth gwybodaeth cyfredol cyffredinol i brofi'r gwahaniaeth rhwng y ddau a gynigiwyd ar lefel metabolomeg fyd-eang. Y rhagfynegiad allweddol o'r ddamcaniaeth hon. Mae damcaniaeth gwybodaeth wedi'i chymhwyso mewn sawl maes, yn enwedig yng nghyd-destun ymchwil bioamrywiaeth a llif maetholion (43). Fodd bynnag, hyd y gwyddom, dyma'r cymhwysiad cyntaf a ddefnyddir i ddisgrifio gofod gwybodaeth metabolig planhigion a datrys problemau ecolegol sy'n gysylltiedig â newidiadau metabolig dros dro mewn ymateb i giwiau amgylcheddol. Yn benodol, mae gallu'r dull hwn yn gorwedd yn ei allu i gymharu patrymau o fewn a rhwng rhywogaethau planhigion i archwilio sut mae llysieuwyr wedi esblygu o wahanol rywogaethau i batrymau macroesblygiadol rhyngrywogaethau ar wahanol lefelau o esblygiad. Metabolaeth.
Mae dadansoddiad cydrannau pennaf (PCA) yn trosi set ddata aml-amrywiad yn ofod lleihau dimensiwn fel y gellir esbonio prif duedd y data, felly fe'i defnyddir fel arfer fel techneg archwiliadol i ddadansoddi'r set ddata, fel metabolyn dadgydbwyso. Fodd bynnag, bydd lleihau dimensiwn yn colli rhan o'r cynnwys gwybodaeth yn y set ddata, ac ni all PCA ddarparu gwybodaeth feintiol am nodweddion sy'n arbennig o berthnasol i theori ecolegol, megis: sut mae llysieuwyr yn ailgyflunio amrywiaeth mewn meysydd arbenigol (er enghraifft, cyfoeth, dosbarthiad) a helaethrwydd) metabolion? Pa fetabolion sy'n rhagfynegwyr cyflwr ysgogedig llysieuwr penodol? O safbwynt penodolrwydd, amrywiaeth ac ysgogadwyedd, mae cynnwys gwybodaeth proffil metabolyn penodol i'r dail yn cael ei ddadelfennu, a chanfyddir y gall bwyta llysieuwyr actifadu metaboledd penodol. Yn annisgwyl, gwelsom, fel y disgrifiwyd yn y dangosyddion damcaniaeth gwybodaeth a weithredwyd, fod gan y sefyllfa metabolig sy'n deillio o hyn orgyffwrdd mawr ar ôl ymosodiadau'r ddau lysieuwr (y cyffredinolwr a fwydir yn y nos Sl) a'r arbenigwr Solanaceae Ms. Er bod eu hymddygiad bwydo a'u crynodiad yn sylweddol wahanol. Cychwynnydd asid brasterog-asid amino cyfun (FAC) yn OS (31). Trwy ddefnyddio OS llysieuwr i drin clwyfau tyllu safonol, dangosodd triniaeth efelychiedig llysieuwr duedd debyg hefyd. Mae'r weithdrefn safonol hon ar gyfer efelychu ymateb planhigion i ymosodiadau llysieuwr yn dileu'r ffactorau dryslyd a achosir gan newidiadau yn ymddygiad bwyta llysieuwyr, sy'n arwain at wahanol raddau o ddifrod ar wahanol adegau (34). Mae FAC, y gwyddys mai dyma brif achos OSM, yn lleihau JAS ac ymatebion hormonau planhigion eraill yn OSS1, tra bod OSS1 yn lleihau cannoedd o weithiau (31). Fodd bynnag, achosodd OSS1 lefelau tebyg o gronni JA o'i gymharu ag OSM. Dangoswyd yn flaenorol fod ymateb JA mewn Nepenthes gwanedig yn sensitif iawn i OSM, lle gall FAC gynnal ei weithgaredd hyd yn oed os caiff ei wanhau 1:1000 gyda dŵr (44). Felly, o'i gymharu ag OSM, er bod yr FAC yn OSS1 yn isel iawn, mae'n ddigonol i ysgogi digon o achosion o JA. Mae astudiaethau blaenorol wedi dangos y gellir defnyddio proteinau tebyg i borin (45) ac oligosacaridau (46) fel cliwiau moleciwlaidd i sbarduno ymatebion amddiffyn planhigion yn OSS1. Fodd bynnag, mae'n dal yn aneglur a yw'r ysgogwyr hyn yn OSS1 yn gyfrifol am gronni JA a welwyd yn yr astudiaeth gyfredol.
Er mai ychydig o astudiaethau sy'n disgrifio'r olion bysedd metabolaidd gwahaniaethol a achosir gan gymhwyso gwahanol lysieuwyr neu JA neu SA alldarddol (asid salicylig) (47), nid oes neb wedi tarfu ar yr aflonyddwch penodol i rywogaethau llysieuwyr yn rhwydwaith glaswellt y planhigyn a'i effeithiau ar y wybodaeth bersonol benodol. Mae effaith gyffredinol metaboledd yn cael ei hastudio'n systematig. Cadarnhaodd y dadansoddiad hwn ymhellach fod y cysylltiad rhwydwaith hormonau mewnol â hormonau planhigion eraill heblaw JAs yn llunio manylder yr ad-drefnu metabolaidd a achosir gan lysieuwyr. Yn benodol, canfuom fod ET a achosir gan OSM yn sylweddol fwy na'r hyn a achosir gan OSS1. Mae'r modd hwn yn gyson â mwy o gynnwys FAC yn OSM, sy'n amod angenrheidiol a digonol ar gyfer sbarduno byrstio ET (48). Yng nghyd-destun y rhyngweithio rhwng planhigion a llysieuwyr, mae swyddogaeth signalau ET ar ddeinameg metabolyn penodol i blanhigion yn dal i fod yn ysbeidiol ac yn targedu un grŵp cyfansoddion yn unig. Yn ogystal, mae'r rhan fwyaf o astudiaethau wedi defnyddio cymhwysiad alldarddol o ET neu ei ragflaenwyr neu atalyddion amrywiol i astudio rheoleiddio ET, ac ymhlith y rhain bydd y cymwysiadau cemegol alldarddol hyn yn cynhyrchu llawer o sgîl-effeithiau amhenodol. Hyd y gwyddom ni, mae'r astudiaeth hon yn cynrychioli'r archwiliad systematig ar raddfa fawr cyntaf o rôl ET wrth ddefnyddio ET i gynhyrchu a chanfod planhigion trawsgenig sydd wedi'u namu i gydlynu dynameg metabolom planhigion. Gall ysgogi ET sy'n benodol i lysieuwyr addasu ymateb y metabolom yn y pen draw. Y mwyaf arwyddocaol yw trin y genynnau biosynthesis ET (ACO) a chanfyddiad (ETR1) trawsgenig a ddatgelodd groniad de novo o ffenolamidau sy'n benodol i lysieuwyr. Dangoswyd yn flaenorol y gall ET fireinio croniad nicotin a achosir gan JA trwy reoleiddio putrescine N-methyltransferase (49). Fodd bynnag, o safbwynt mecanyddol, nid yw'n glir sut mae ET yn mireinio ysgogiad ffenamid. Yn ogystal â swyddogaeth trawsgludo signal ET, gellir hefyd symud y fflwcs metabolig i S-adenosyl-1-methionine i reoleiddio'r buddsoddiad mewn amidau polyaminoffenol. Mae S-adenosyl-1-methionine yn ET ac yn ganolradd cyffredin ar gyfer llwybr biosynthetig polyamin. Mae angen astudio ymhellach y mecanwaith y mae signal ET yn rheoleiddio lefel y ffenolamid drwyddo.
Am amser hir, oherwydd y nifer fawr o fetabolion arbennig o strwythur anhysbys, nid yw'r sylw dwys i gategorïau metabolaidd penodol wedi gallu asesu'n llym y newidiadau amserol mewn amrywiaeth metabolaidd ar ôl rhyngweithiadau biolegol. Ar hyn o bryd, yn seiliedig ar ddadansoddiad damcaniaeth gwybodaeth, prif ganlyniad caffael sbectrwm MS/MS yn seiliedig ar fetabolion diduedd yw bod llysieuwyr sy'n bwyta neu'n efelychu llysieuwyr yn parhau i leihau amrywiaeth metabolaidd gyffredinol metabolom y ddeilen wrth gynyddu ei radd o arbenigedd. Mae'r cynnydd dros dro hwn mewn manylder metabolom a achosir gan lysieuwyr yn gysylltiedig â chynnydd synergaidd mewn manylder trawsgrifiad. Y nodwedd sy'n cyfrannu fwyaf at yr arbenigedd metabolom mwy hwn (sydd â gwerth Si uwch) yw'r metabolyn arbennig gyda'r swyddogaeth llysieuol a nodweddwyd yn flaenorol. Mae'r model hwn yn gyson â rhagfynegiad damcaniaeth OD, ond nid yw'r rhagfynegiad o MT sy'n gysylltiedig â hap-raglennu metabolom yn gyson. Fodd bynnag, mae'r data hwn hefyd yn gyson â rhagfynegiad y model cymysg (MT gorau; Ffigur 1B), oherwydd gall metabolion eraill heb eu nodweddu â swyddogaethau amddiffyn anhysbys ddilyn dosbarthiad Si ar hap o hyd.
Patrwm nodedig a ddaliwyd ymhellach gan yr ymchwil hwn yw, o'r lefel micro-esblygiad (poblogaeth un planhigyn a thybaco) i raddfa esblygiadol fwy (rhywogaethau tybaco sy'n perthyn yn agos), bod gwahanol lefelau o drefniadaeth esblygiadol yn yr "amddiffyniad gorau". Mae gwahaniaethau sylweddol yng ngalluoedd llysysyddion. Cynigiodd Moore et al. (20) a Kessler a Kalske (1) yn annibynnol drosi'r tair lefel swyddogaethol o fioamrywiaeth a wahaniaethwyd yn wreiddiol gan Whittaker (50) i'r newidiadau amserol cyfansoddol ac ysgogedig o amrywiaeth gemegol; ni ​​chrynhodd yr awduron hyn ychwaith. Nid yw'r gweithdrefnau ar gyfer casglu data metabolom ar raddfa fawr chwaith yn amlinellu sut i gyfrifo amrywiaeth metabolig o'r data hyn. Yn yr astudiaeth hon, bydd addasiadau bach i ddosbarthiad swyddogaethol Whittaker yn ystyried amrywiaeth α-metabolig fel amrywiaeth sbectrwm MS/MS mewn planhigyn penodol, ac amrywiaeth β-metabolig fel metaboledd intraspeciffig sylfaenol grŵp o boblogaethau Gofod, a bydd amrywiaeth γ-metabolig yn estyniad o'r dadansoddiad o rywogaethau tebyg.
Mae'r signal JA yn hanfodol ar gyfer ystod eang o ymatebion metabolaidd llysieuol. Fodd bynnag, mae diffyg profion meintiol trylwyr o gyfraniad rheoleiddio intraspesiffig biosynthesis JA i amrywiaeth metaboliaid, ac mae a yw signal JA yn safle cyffredinol ar gyfer arallgyfeirio metabolaidd a achosir gan straen ar raddfa macroesblygiadol uwch yn dal i fod yn anodd ei ddeall. Gwelsom fod natur llysieuol Nepenthes llysieuol yn achosi arbenigedd metaboliaid a bod amrywiad arbenigedd metaboliaid o fewn poblogaeth rhywogaethau Nicotiana ac ymhlith rhywogaethau Nicotiana sy'n gysylltiedig yn agos yn gysylltiedig yn bositif yn systematig â signalau JA. Yn ogystal, pan fydd y signal JA wedi'i amharu, bydd y manylder metabolaidd a achosir gan lysieuol genoteip sengl yn cael ei ganslo (Ffigur 3, C ac E). Gan fod newidiadau sbectrwm metabolaidd y poblogaethau Nepenthes sydd wedi'u gwanhau'n naturiol yn feintiol yn bennaf, gall y newidiadau yn yr amrywiaeth β metabolaidd a'r manylder yn y dadansoddiad hwn gael eu hachosi'n bennaf gan gyffro cryf categorïau cyfansoddion sy'n llawn metabolion. Mae'r dosbarthiadau cyfansoddion hyn yn dominyddu rhan o broffil y metaboliaid ac yn arwain at gydberthynas gadarnhaol â signalau JA.
Gan fod mecanweithiau biocemegol y rhywogaeth tybaco sy'n perthyn yn agos iddi yn wahanol iawn, mae'r metabolion wedi'u nodi'n benodol yn yr agwedd ansoddol, felly mae'n fwy dadansoddol. Mae prosesu damcaniaeth gwybodaeth o'r proffil metabolaidd a ddaliwyd yn datgelu bod ysgogiad llysieuol yn gwaethygu'r cyfaddawd rhwng amrywiaeth gama metabolig ac arbenigedd. Mae'r signal JA yn chwarae rhan ganolog yn y cyfaddawd hwn. Mae'r cynnydd mewn arbenigedd metabolom yn gyson â'r prif ragfynegiad OD ac mae'n gysylltiedig yn gadarnhaol â signal JA, tra bod signal JA yn gysylltiedig yn negyddol ag amrywiaeth gama metabolig. Mae'r modelau hyn yn dangos bod capasiti OD planhigion yn cael ei bennu'n bennaf gan blastigedd JA, boed ar raddfa ficroesblygiadol neu ar raddfa esblygiadol fwy. Mae arbrofion cymhwyso JA alldarddol sy'n osgoi diffygion biosynthesis JA yn datgelu ymhellach y gellir gwahaniaethu rhywogaethau tybaco sy'n perthyn yn agos i rywogaethau sy'n ymateb i signalau a rhywogaethau nad ydynt yn ymateb i signalau, yn union fel eu modd o JA a phlastigedd metabolom a achosir gan lysieuwyr. Ni all rhywogaethau nad ydynt yn ymateb i signalau ymateb oherwydd eu hanallu i gynhyrchu JA mewndarddol ac felly maent yn destun cyfyngiadau ffisiolegol. Gall hyn gael ei achosi gan dreigladau mewn rhai genynnau allweddol yn llwybr signalau JA (AOS a JAR4 yn N. crescens). Mae'r canlyniad hwn yn tynnu sylw at y ffaith y gallai'r patrymau macro-esblygiadol rhyngrywogaethol hyn gael eu gyrru'n bennaf gan newidiadau mewn canfyddiad ac ymatebolrwydd hormonau mewnol.
Yn ogystal â'r rhyngweithio rhwng planhigion a llysieuwyr, mae archwilio amrywiaeth metabolig yn gysylltiedig â phob datblygiad damcaniaethol pwysig ym maes ymchwil i addasiad biolegol i'r amgylchedd ac esblygiad nodweddion ffenoteip cymhleth. Gyda'r cynnydd yn faint o ddata a geir gan offerynnau MS modern, gall profi damcaniaethau ar amrywiaeth metabolig bellach fynd y tu hwnt i wahaniaethau metabolyn unigol/categori a chynnal dadansoddiad byd-eang i ddatgelu patrymau annisgwyl. Yn y broses o ddadansoddi ar raddfa fawr, trosiad pwysig yw'r syniad o greu mapiau ystyrlon y gellir eu defnyddio i archwilio data. Felly, canlyniad pwysig o'r cyfuniad cyfredol o fetabolomeg MS/MS diduedd a damcaniaeth gwybodaeth yw ei fod yn darparu metrig syml y gellir ei ddefnyddio i lunio mapiau i bori'r amrywiaeth metabolig ar wahanol raddfeydd tacsonomig. Dyma ofyniad sylfaenol y dull hwn. Astudio esblygiad micro/macro ac ecoleg gymunedol.
Ar y lefel macro-esblygiadol, craidd damcaniaeth cyd-esblygiad planhigion-pryfed Ehrlich a Raven (51) yw rhagweld mai amrywiad amrywiaeth metabolaidd rhyngrywogaethau yw achos arallgyfeirio llinachau planhigion. Fodd bynnag, yn y pum deg mlynedd ers cyhoeddi'r gwaith arloesol hwn, anaml y profwyd y ddamcaniaeth hon (52). Mae hyn yn bennaf oherwydd nodweddion ffylogenetig nodweddion metabolaidd cymharol ar draws llinachau planhigion pellter hir. Gellir defnyddio'r prinder i angori dulliau dadansoddi targedau. Mae'r llif gwaith MS/MS cyfredol a brosesir gan ddamcaniaeth gwybodaeth yn meintioli tebygrwydd strwythurol MS/MS metabolion anhysbys (heb ddewis metabolyn ymlaen llaw) ac yn trosi'r MS/MS hyn yn set o MS/MS, felly mewn metaboledd proffesiynol mae'r modelau macro-esblygiadol hyn yn cael eu cymharu ar raddfa ddosbarthu. Dangosyddion ystadegol syml. Mae'r broses yn debyg i ddadansoddiad ffylogenetig, a all ddefnyddio aliniad dilyniant i feintioli cyfradd arallgyfeirio neu esblygiad cymeriad heb ragfynegi ymlaen llaw.
Ar y lefel fiogemegol, mae rhagdybiaeth sgrinio Firn a Jones (53) yn dangos bod amrywiaeth metabolig yn cael ei chynnal ar wahanol lefelau i ddarparu deunyddiau crai i arfer gweithgareddau biolegol metabolion nad oeddent yn gysylltiedig neu wedi'u hamnewid o'r blaen. Mae dulliau damcaniaeth gwybodaeth yn darparu fframwaith lle gellir mesur y trawsnewidiadau esblygiadol penodol i fetabolion hyn sy'n digwydd yn ystod arbenigo mewn metabolion fel rhan o'r broses sgrinio esblygiadol arfaethedig: addasiad biolegol weithredol o benodolrwydd isel i benodolrwydd uchel Metabolion ataliedig amgylchedd penodol.
Drwyddo draw, yn nyddiau cynnar bioleg foleciwlaidd, datblygwyd damcaniaethau amddiffyn planhigion pwysig, ac ystyrir yn eang mai dulliau diddwythol sy'n seiliedig ar ddamcaniaethau yw'r unig fodd i sicrhau cynnydd gwyddonol. Mae hyn yn bennaf oherwydd y cyfyngiadau technegol o fesur y metabolom cyfan. Er bod dulliau sy'n seiliedig ar ddamcaniaethau yn arbennig o ddefnyddiol wrth ddewis mecanweithiau achosol eraill, mae eu gallu i ddatblygu ein dealltwriaeth o rwydweithiau biocemegol yn fwy cyfyngedig na'r dulliau cyfrifiadurol sydd ar gael ar hyn o bryd mewn gwyddoniaeth gyfoes sy'n defnyddio llawer o ddata. Felly, mae damcaniaethau na ellir eu rhagweld ymhell y tu hwnt i gwmpas y data sydd ar gael, felly ni ellir diddymu'r cylch fformiwla/prawf damcaniaethol o gynnydd yn y maes ymchwil (4). Rydym yn rhagweld y gall llif gwaith cyfrifiadurol metabolomeg a gyflwynir yma ailgynnau diddordeb yn y materion diweddar (sut) a therfynol (pam) o amrywiaeth metabolig, a chyfrannu at oes newydd o wyddoniaeth data dan arweiniad damcaniaethol. Ail-archwiliodd yr oes y damcaniaethau pwysig a ysbrydolodd genedlaethau blaenorol.
Caiff bwydo uniongyrchol gan lysysyddion ei wneud drwy fagu larfa ail gyfnod neu larfa Sl ar un ddeilen planhigyn jwg lliw golau o un planhigyn sy'n blodeuo rhosyn, gyda 10 atgynhyrchiad planhigyn fesul planhigyn. Cafodd larfa'r pryfed eu clampio â chlampiau, a chasglwyd y meinwe dail sy'n weddill 24 a 72 awr ar ôl yr haint a'i rewi'n gyflym, ac echdynnwyd y metabolion.
Efelychu triniaeth llysieuol mewn modd cydamserol iawn. Y dull yw defnyddio olwynion patrwm ffabrig i dyllu tair rhes o ddrain ar bob ochr i ganol asen y tair dail sydd wedi ehangu'n llawn y planhigyn yn ystod cyfnod twf y garland ffabrig, a rhoi Ms Gwanedig 1:5 ar unwaith. Neu defnyddiwch fysedd mewn menig i fewnosod S1 OS i'r clwyf tyllu. Cynaeafu a phrosesu dail fel y disgrifiwyd uchod. Defnyddiwch y dull a ddisgrifiwyd yn flaenorol i echdynnu metabolion cynradd a hormonau planhigion (54).
Ar gyfer cymwysiadau JA alldarddol, mae tair dail petiole pob un o'r chwe phlanhigyn sy'n blodeuo rhosyn o bob rhywogaeth yn cael eu trin â 20μl o bast lanolin sy'n cynnwys 150μg o MeJA (Lan + MeJA), a 20μl o lanolin ynghyd â thriniaeth clwyfau (Lan + W), neu defnyddiwch 20μl o lanolin pur fel rheolydd. Casglwyd y dail 72 awr ar ôl y driniaeth, eu rhewi'n gyflym mewn nitrogen hylifol, a'u storio ar -80°C tan eu defnyddio.
Mae pedwar llinell drawsgenig JA ac ET, sef irAOC (36), irCOI1 (55), irACO ac sETR1 (48), wedi'u nodi yn ein grŵp ymchwil. Dangosodd irAOC ostyngiad cryf yn lefelau JA ac JA-Ile, tra nad oedd irCOI1 yn sensitif i JAs. O'i gymharu ag EV, cynyddodd croniad JA-Ile. Yn yr un modd, bydd irACO yn lleihau cynhyrchiad ET, ac o'i gymharu ag EV, bydd sETR1, sy'n ansensitif i ET, yn cynyddu cynhyrchiad ET.
Defnyddir sbectromedr laser ffotoacwstig (synhwyrydd ET amser real Sensor Sense ETD-300) i gyflawni mesuriad ET heb ymyrraeth. Yn syth ar ôl y driniaeth, torrwyd hanner y dail a'u trosglwyddo i ffiol wydr wedi'i selio 4-ml, a chaniatawyd i'r gofod pen gronni o fewn 5 awr. Yn ystod y mesuriad, fflysiwyd pob ffiol â ffrwd o 2 litr/awr o aer pur am 8 munud, a oedd wedi mynd trwy gatalydd a ddarparwyd gan Sensor Sense i gael gwared ar CO2 a dŵr o'r blaen.
Cyhoeddwyd y data microarray yn wreiddiol yn (35) a'i gadw yng Nghronfa Ddata Gynhwysfawr Mynegiant Genynnau'r Ganolfan Genedlaethol ar gyfer Gwybodaeth Biotechnoleg (NCBI) (rhif mynediad GSE30287). Cafodd y data sy'n cyfateb i'r dail a achoswyd gan y driniaeth W + OSMs a'r rheolaeth heb ei difrodi eu tynnu ar gyfer yr astudiaeth hon. Y dwyster crai yw log2. Cyn dadansoddiad ystadegol, cafodd y llinell sylfaen ei throsi a'i normaleiddio i'w 75fed ganradd gan ddefnyddio'r pecyn meddalwedd R.
Adalwyd y data dilyniannu RNA gwreiddiol (RNA-seq) ar gyfer rhywogaethau Nicotiana o Archifau Darllen Byr (SRA) NCBI, rhif y prosiect yw PRJNA301787, a adroddwyd gan Zhou et al. (39) ac mae'r broses yn mynd rhagddi fel y disgrifiwyd yn (56). Dewiswyd y data crai a broseswyd gan W + W, W + OSM a W + OSS1 sy'n cyfateb i rywogaethau Nicotiana i'w dadansoddi yn yr astudiaeth hon, a'u prosesu yn y modd canlynol: Yn gyntaf, troswyd y darlleniadau RNA-seq crai i fformat FASTQ. Mae HISAT2 yn trosi FASTQ i SAM, ac mae SAMtools yn trosi ffeiliau SAM yn ffeiliau BAM wedi'u didoli. Defnyddir StringTie i gyfrifo mynegiant genynnau, a'i ddull mynegiant yw bod darnau fesul mil o ddarnau sylfaen fesul miliwn o ddarnau trawsgrifio wedi'u dilyniannu.
Mae colofn gromatograffig Acclaim (150 mm x 2.1 mm; maint gronynnau 2.2μm) a ddefnyddir yn y dadansoddiad a'r golofn warchod 4 mm x 4 mm wedi'u gwneud o'r un deunydd. Defnyddir y graddiant deuaidd canlynol yn system Cromatograffaeth Hylif Perfformiad Uchel Iawn Dionex UltiMate 3000 (UHPLC): 0 i 0.5 munud, isocrataidd 90% A [dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio, 0.1% (v/v) asetonitril a 0.05% asid fformig], 10% B (Asetonitril a 0.05% asid fformig); 0.5 i 23.5 munud, y cyfnod graddiant yw 10% A a 90% B, yn y drefn honno; 23.5 i 25 munud, isocrataidd 10% A a 90% B. Y gyfradd llif yw 400μl/mun. Ar gyfer pob dadansoddiad MS, chwistrellwch eluent y golofn i mewn i ddadansoddwr cwadrupol ac amser-hedfan (qTOF) sydd â ffynhonnell electrochwistrellu sy'n gweithredu mewn modd ïoneiddio positif (foltedd capilari, 4500 V; allfa capilari 130 V; tymheredd sychu 200°C; llif aer sychu 10 litr/munud).
Perfformiwch ddadansoddiad darn MS / MS (y cyfeirir ato o hyn ymlaen fel MS / MS) sy'n amherthnasol neu'n anwahanadwy o'r data i gael gwybodaeth strwythurol am y proffil metabolaidd canfyddadwy cyffredinol. Mae cysyniad y dull MS / MS anwahaniaethol yn dibynnu ar y ffaith bod gan y cwadrpol ffenestr ynysu màs fawr iawn [felly, ystyriwch yr holl signalau cymhareb màs-i-wefr (m / z) fel darnau]. Am y rheswm hwn, oherwydd nad oedd yr offeryn Impact II yn gallu creu gogwydd CE, perfformiwyd sawl dadansoddiad annibynnol gan ddefnyddio gwerthoedd ynni gwrthdrawiad daduniad a achosir gan wrthdrawiad (CE) uwch. Yn fyr, dadansoddwch y sampl yn gyntaf trwy ïoneiddio electrochwistrell UHPLC / qTOF-MS gan ddefnyddio modd sbectrometreg màs sengl (amodau darnio isel a gynhyrchir gan ddarnio yn y ffynhonnell), gan sganio o m / z 50 i 1500 ar amledd ailadrodd o 5 Hz. Defnyddiwch nitrogen fel y nwy gwrthdrawiad ar gyfer dadansoddiad MS / MS, a pherfformiwch fesuriadau annibynnol ar y pedwar foltedd daduniad a achosir gan wrthdrawiad gwahanol canlynol: 20, 30, 40, a 50 eV. Drwy gydol y broses fesur, y cwadrpol sydd â'r ffenestr ynysu màs fwyaf, o m/z 50 i 1500. Pan fydd arbrawf m/z y corff blaen a lled yr ynysu wedi'i osod i 200, mae'r ystod màs yn cael ei actifadu'n awtomatig gan feddalwedd gweithredu'r offeryn a 0 Da. Sganiwch am ddarnau màs fel yn y modd màs sengl. Defnyddiwch fformad sodiwm (50 ml isopropanol, 200 μl asid fformig ac 1 ml o doddiant dyfrllyd 1M NaOH) ar gyfer calibradu màs. Gan ddefnyddio algorithm calibradu manwl uchel Bruker, mae'r ffeil ddata yn cael ei calibradu ar ôl rhedeg y sbectrwm cyfartalog mewn cyfnod penodol o amser. Defnyddiwch swyddogaeth allforio meddalwedd Data Analysis v4.0 (Brook Dalton, Bremen, yr Almaen) i drosi'r ffeiliau data crai i fformat NetCDF. Mae'r set ddata MS/MS wedi'i chadw yn y gronfa ddata metabolomeg agored MetaboLights (www.ebi.ac.uk) gyda'r rhif mynediad. MTBLS1471.
Gellir gwireddu cydosod MS/MS trwy ddadansoddiad cydberthynas rhwng signalau ansawdd MS1 ac MS/MS ar gyfer ynni gwrthdrawiad isel ac uchel a rheolau newydd eu gweithredu. Defnyddir y sgript R i wireddu'r dadansoddiad cydberthynas o ddosbarthiad rhagflaenydd y cynnyrch, a defnyddir y sgript C# (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) i weithredu'r rheolau.
Er mwyn lleihau gwallau positif ffug a achosir gan sŵn cefndir a chydberthynas ffug a achosir gan ganfod rhai nodweddion m/z mewn ychydig o samplau yn unig, rydym yn defnyddio'r swyddogaeth "brig wedi'i lenwi" o'r pecyn R XCMS (ar gyfer cywiro sŵn cefndir). Dylid ei defnyddio i ddisodli'r dwyster "NA" (brig heb ei ganfod). Pan ddefnyddir y swyddogaeth brig llenwi, mae yna lawer o werthoedd dwyster "0" yn y set ddata a fydd yn effeithio ar y cyfrifiad cydberthynas. Yna, rydym yn cymharu'r canlyniadau prosesu data a geir pan ddefnyddir y swyddogaeth brig wedi'i lenwi a phan na ddefnyddir y swyddogaeth brig wedi'i lenwi, ac yn cyfrifo'r gwerth sŵn cefndir yn seiliedig ar y gwerth amcangyfrifedig cywirol cyfartalog, ac yna'n disodli'r gwerthoedd dwyster 0 hyn gyda'r gwerth cefndir cyfrifedig. Hefyd, dim ond nodweddion y mae eu dwyster yn fwy na thair gwaith y gwerth cefndir a ystyriwyd gennym a'u hystyried fel "brigau gwir". Ar gyfer cyfrifiadau PCC, dim ond signalau m/z y setiau data rhagflaenydd sampl (MS1) a darnau gydag o leiaf wyth brig gwir sy'n cael eu hystyried.
Os yw dwyster y nodwedd ansawdd rhagflaenydd yn y sampl gyfan yn gysylltiedig yn sylweddol â'r dwyster gostyngol o'r un nodwedd ansawdd sy'n destun egni gwrthdrawiad isel neu uchel, ac nad yw'r nodwedd wedi'i labelu fel brig isotop gan CAMERA, gellir ei diffinio ymhellach. Yna, trwy gyfrifo'r holl barau rhagflaenydd-cynnyrch posibl o fewn 3 eiliad (y ffenestr amser cadw amcangyfrifedig ar gyfer cadw brig), perfformir y dadansoddiad cydberthynas. Dim ond pan fydd y gwerth m/z yn is na'r gwerth rhagflaenydd a bod darnio MS/MS yn digwydd yn yr un lleoliad sampl yn y set ddata â'r rhagflaenydd y mae'n deillio ohono, y caiff ei ystyried yn ddarn.
Yn seiliedig ar y ddwy reol syml hyn, rydym yn eithrio'r darnau penodedig gyda gwerthoedd m/z sy'n fwy na m/z y rhagflaenydd a nodwyd, ac yn seiliedig ar safle'r sampl lle mae'r rhagflaenydd yn ymddangos a'r darn penodedig. Mae hefyd yn bosibl dewis y nodweddion ansawdd a gynhyrchir gan lawer o ddarnau yn y ffynhonnell a gynhyrchir yn y modd MS1 fel rhagflaenwyr ymgeisydd, a thrwy hynny gynhyrchu cyfansoddion MS/MS diangen. Er mwyn lleihau'r gormodedd data hwn, os yw tebygrwydd NDP y sbectrwm yn fwy na 0.6, ac maent yn perthyn i'r cromatogram "pcgroup" a anodir gan CAMERA, byddwn yn eu cyfuno. Yn olaf, rydym yn cyfuno'r pedwar canlyniad CE sy'n gysylltiedig â'r rhagflaenydd a'r darnau i'r sbectrwm cyfansawdd datgysylltiedig terfynol trwy ddewis y brig dwyster uchaf ymhlith yr holl gopaon ymgeisydd gyda'r un gwerth m/z ar wahanol egni gwrthdrawiad. Mae'r camau prosesu dilynol yn seiliedig ar y cysyniad o sbectrwm cyfansawdd ac yn ystyried yr amodau CE gwahanol sy'n ofynnol i wneud y mwyaf o'r tebygolrwydd o ddarnio, oherwydd dim ond o dan egni gwrthdrawiad penodol y gellir canfod rhai darnau.
Defnyddiwyd RDPI (30) i gyfrifo anwythadwyedd y proffil metabolig. Mae amrywiaeth y sbectrwm metabolig (mynegai Hj) yn deillio o helaethrwydd rhagflaenwyr MS/MS gan ddefnyddio entropi Shannon y dosbarthiad amledd MS/MS gan ddefnyddio'r hafaliad canlynol a ddisgrifiwyd gan Martínez et al. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) lle mae Pij yn cyfateb i amlder cymharol yr i-fed MS/MS yn y sampl j-fed (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2, …, m) t).
Diffinnir manylder metabolaidd (mynegai Si) fel hunaniaeth mynegiant MS/MS penodol mewn perthynas â'r amlder rhwng y samplau sy'n cael eu hystyried. Cyfrifir manylder MS/MS fel Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi)
Defnyddiwch y fformiwla ganlynol i fesur mynegai δj sy'n benodol i'r metabolom ar gyfer pob sampl j, a chyfartaledd manylder MS/MS δj = ∑i = 1mPijSi
Mae sbectrwm MS/MS wedi'i alinio mewn parau, a chyfrifir y tebygrwydd yn seiliedig ar y ddau sgôr. Yn gyntaf, gan ddefnyddio NDP safonol (a elwir hefyd yn ddull cydberthynas cosin), defnyddiwch yr hafaliad canlynol i sgorio'r tebygrwydd segment rhwng sbectrwm NDP = (∑iS1 a S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 lle mae S1 ac S2 Yn gyfatebol, ar gyfer sbectrwm 1 a sbectrwm 2, yn ogystal â WS1, i a WS2, mae i yn cynrychioli'r pwysau yn seiliedig ar y dwyster brig bod y gwahaniaeth rhwng yr ifed brig cyffredin rhwng y ddau sbectrwm yn llai na 0.01 Da. Cyfrifir y pwysau fel a ganlyn: W = [dwyster brig] m [ansawdd] n, m = 0.5, n = 2, fel yr awgrymwyd gan MassBank.
Gweithredwyd ail ddull sgorio, a oedd yn cynnwys dadansoddi'r NL a rennir rhwng MS/MS. I'r perwyl hwn, defnyddiwyd y 52 rhestr NL a geir yn aml yn ystod y broses darnio MS ar y cyd, a'r NL mwy penodol (ffeil ddata S1) sydd wedi'i anodi o'r blaen ar gyfer y sbectrwm MS/MS o fetabolion eilaidd y rhywogaeth Nepenthes gwanedig (9, 26). Crëwch fector deuaidd o 1 a 0 ar gyfer pob MS/MS, sy'n cyfateb i'r NL cyfredol a'r NL di-bresenoldeb yn y drefn honno. Yn seiliedig ar y tebygrwydd pellter Ewclidaidd, cyfrifir y sgôr tebygrwydd NL ar gyfer pob pâr o fectorau NL deuaidd.
I gynnal clystyru deuol, fe wnaethom ddefnyddio'r pecyn R DiffCoEx, sy'n seiliedig ar estyniad o Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA). Gan ddefnyddio matricsau sgorio NDP ac NL o sbectrwm MS/MS, fe wnaethom ddefnyddio DiffCoEx i gyfrifo'r matrics cydberthynas gymharol. Perfformir clystyru deuaidd trwy osod y paramedr “cutreeDynamic” i method = “hybrid”, cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, a minClusterSize = 10. Lawrlwythwyd cod ffynhonnell R DiffCoEx o ffeil ychwanegol 1 gan Tesson et al. (57); Gellir dod o hyd i'r pecyn meddalwedd R WGCNA gofynnol yn https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA.
Er mwyn cynnal dadansoddiad rhwydwaith moleciwlaidd MS/MS, fe wnaethom gyfrifo cysylltedd sbectrol paru yn seiliedig ar fathau tebygrwydd NDP ac NL, a defnyddio meddalwedd Cytoscape i ddelweddu topoleg rhwydwaith gan ddefnyddio cynllun organig yn y rhaglen estyniad algorithm cynllun yFiles CyFilescape.
Defnyddiwch fersiwn 3.0.1 o R i gynnal dadansoddiad ystadegol ar y data. Aseswyd arwyddocâd ystadegol gan ddefnyddio dadansoddiad amrywiant dwyffordd (ANOVA), ac yna prawf ôl-hoc gwahaniaeth arwyddocâd gonest Tukey (HSD). Er mwyn dadansoddi'r gwahaniaeth rhwng y driniaeth llysieuol a'r rheolydd, dadansoddwyd dosbarthiad dwy-gynffon y ddau grŵp o samplau gyda'r un amrywiant gan ddefnyddio prawf-t Student.
Am ddeunyddiau atodol ar gyfer yr erthygl hon, gweler http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
Mae hon yn erthygl mynediad agored a ddosberthir o dan delerau'r Drwydded Creative Commons Attribution-Non-Commercial, sy'n caniatáu'r defnydd, y dosbarthiad a'r atgynhyrchu mewn unrhyw gyfrwng, cyn belled nad yw'r defnydd terfynol at elw masnachol a'r rhagdybiaeth yw bod y gwaith gwreiddiol yn gywir. Cyfeirnod.
Nodyn: Dim ond gofynnwn i chi ddarparu eich cyfeiriad e-bost fel bod y person rydych chi'n ei argymell i'r dudalen yn gwybod eich bod chi eisiau iddyn nhw weld yr e-bost ac nad sbam ydyw. Ni fyddwn yn casglu unrhyw gyfeiriadau e-bost.
Defnyddir y cwestiwn hwn i brofi a ydych chi'n ymwelydd ac atal cyflwyno sbam yn awtomatig.
Mae damcaniaeth gwybodaeth yn darparu arian cyfred cyffredinol ar gyfer cymharu metabolomau arbennig a rhagfynegi damcaniaethau amddiffyn profion.
Mae damcaniaeth gwybodaeth yn darparu arian cyfred cyffredinol ar gyfer cymharu metabolomau arbennig a rhagfynegi damcaniaethau amddiffyn profion.
©2021 Cymdeithas America er Hyrwyddo Gwyddoniaeth. cedwir pob hawl. Mae AAAS yn bartner i HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef a COUNTER. GwyddoniaethAdvances ISSN 2375-2548.