Ireo teoria fiarovana ny zavamaniry samihafa dia manome tari-dalana ara-teorika manan-danja hanazavana ny lamina momba ny metabolisma manokana amin'ny zavamaniry, saingy mbola mila andramana ny vinavinan'izy ireo fototra. Eto izahay dia nampiasa fanadihadiana tsy mitanila momba ny tandem mass spectrometry (MS/MS) mba handinihana ara-dalàna ny metabolome amin'ny karazana paraky mihena avy amin'ny zavamaniry tsirairay mankany amin'ny mponina sy karazana mifandraika akaiky, ary nanodina teoria momba ny endri-javatra spectrometric faobe maro mifototra amin'ny spectra mitambatra ao amin'ny fampahalalana. Rafitra hitsapana ny vinavinan'ny fototra momba ny fiarovana tsara indrindra (OD) sy ny teoria momba ny tanjona mihetsika (MT). Mifanaraka amin'ny teoria OD ny singa fampahalalana momba ny metabolomika zavamaniry, saingy mifanohitra amin'ny vinavinan'ny teoria MT momba ny dinamikan'ny metabolomika vokatry ny herbivore. Manomboka amin'ny ambaratonga bitika ka hatramin'ny macro evolutionary, ny famantarana jasmonate no voafaritra ho ny famaritana lehibe indrindra amin'ny OD, raha ny famantarana ethylene kosa dia nanome fanitsiana tsara ny valinteny manokana ho an'ny herbivore izay nohazavain'ny tambajotra molekiola MS/MS.
Ireo metabolita manokana manana rafitra samihafa no mpandray anjara lehibe amin'ny fampifanarahana ny zavamaniry amin'ny tontolo iainana, indrindra amin'ny fiarovana ny fahavalo (1). Ny fahasamihafan'ny metabolisma manokana hita amin'ny zavamaniry dia nandrisika ny fikarohana lalina nandritra ny am-polony taona maro momba ny lafiny maro amin'ny asany ara-tontolo iainana, ary namorona lisitra lava be momba ny teoria fiarovana ny zavamaniry, izay ny fivoarana ara-evolisiona sy ara-tontolo iainana amin'ny fifandraisan'ny zavamaniry sy ny bibikely. Ny fikarohana empirika dia manome tari-dalana manan-danja (2). Na izany aza, ireo teoria fiarovana ny zavamaniry ireo dia tsy nanaraka ny lalana mahazatra amin'ny fisainana deductive hypothetical, izay ny vinavina fototra dia mitovy amin'ny ambaratongan'ny fanadihadiana (3) ary nosedraina tamin'ny andrana mba hampandrosoana ny tsingerina manaraka amin'ny fampandrosoana teorika (4). Ny fetra ara-teknika dia mametra ny fanangonana angon-drakitra amin'ny sokajy metabolika manokana ary manilika ny fanadihadiana feno momba ny metabolita manokana, ka misoroka ny fampitahana eo amin'ny sokajy izay tena ilaina amin'ny fampandrosoana teorika (5). Ny tsy fahampian'ny angon-drakitra metabolomika feno sy ny vola iraisana hampitahana ny fizotran'ny fanodinana ny habaka metabolika eo amin'ny vondrona zavamaniry samihafa dia manakana ny fahamatorana ara-tsiansa amin'ny sehatra.
Ny fivoarana farany eo amin'ny sehatry ny metabolomika tandem mass spectrometry (MS/MS) dia afaka mamaritra amin'ny fomba feno ny fiovan'ny metabolika ao anatin'ny sy eo amin'ny karazana ao amin'ny clade rafitra iray, ary azo ampiarahina amin'ny fomba informatika mba hikajiana ny fitoviana ara-drafitra eo amin'ireo fangaro sarotra ireo. Fahalalana mialoha momba ny simia (5). Ny fampifangaroana ny teknolojia mandroso amin'ny famakafakana sy ny informatika dia manome rafitra ilaina amin'ny fitsapana maharitra ny vinavina maro nataon'ny teoria ekolojika sy evolisiona momba ny fahasamihafan'ny metabolika. Shannon (6) dia nampiditra voalohany ny teoria momba ny fampahalalana tao amin'ny lahatsorany manan-danja tamin'ny 1948, nametraka ny fototra ho an'ny famakafakana matematika ny fampahalalana, izay nampiasaina tamin'ny sehatra maro ankoatra ny fampiharana azy tany am-boalohany. Ao amin'ny genomics, ny teoria momba ny fampahalalana dia nampiharina tamim-pahombiazana mba handrefesana ny fampahalalana voatahiry momba ny filaharana (7). Ao amin'ny fikarohana transcriptomics, ny teoria momba ny fampahalalana dia mamakafaka ny fiovana ankapobeny ao amin'ny transcriptome (8). Tamin'ny fikarohana teo aloha, dia nampihatra ny rafitra statistika momba ny teoria momba ny fampahalalana tamin'ny metabolomika izahay mba hilazana ny fahaiza-manao metabolika amin'ny haavon'ny sela amin'ny zavamaniry (9). Eto, ampiarahinay ny fomba fiasa mifototra amin'ny MS/MS amin'ny rafitra statistika momba ny teorian'ny fampahalalana, izay miavaka amin'ny fahasamihafan'ny metabolika amin'ny vola iombonana, mba hampitahana ireo vinavina fototra momba ny teorian'ny fiarovan-tenan'ny zavamaniry momba ny metabolome vokatry ny biby mpihinana zavamaniry.
Ireo rafitra teôria momba ny fiarovana ny zavamaniry dia mazàna mifampiditra ary azo zaraina ho sokajy roa: ireo izay miezaka manazava ny fizarana ny metabolites manokan'ny zavamaniry mifototra amin'ny fiasan'ny fiarovana, toy ny fiarovana tsara indrindra (OD) (10), ny lasibatra mihetsika (MT) (11)) ary ny teoria momba ny fisehoana (12), raha ny hafa kosa mitady fanazavana mekanika momba ny fiantraikan'ny fiovan'ny loharanon-karena amin'ny fitomboan'ny zavamaniry sy ny fanangonan'ny metabolites manokana, toy ny karbônina: petra-kevitra momba ny fifandanjan'ny otrikaina (13), petra-kevitra momba ny tahan'ny fitomboana (14), ary ny petra-kevitra momba ny fifandanjan'ny fitomboana sy ny fiovaovan'ny fahasamihafana (15). Ireo andiana teoria roa ireo dia amin'ny ambaratonga samihafa amin'ny fanadihadiana (4). Na izany aza, teoria roa momba ny fiasan'ny fiarovana amin'ny ambaratongan'ny asa no manjaka amin'ny resaka momba ny fiarovana manorina sy azo ampidirina amin'ny zavamaniry: ny teoria OD, izay mihevitra fa ny zavamaniry dia mampiasa vola amin'ny fiarovan-tenany simika lafo vidy rehefa ilaina ihany, ohatra, rehefa voatelina izy ireo. Rehefa misy biby ahitra manafika, noho izany, araka ny mety hisian'ny fanafihana amin'ny ho avy, dia omena ny fitambarana misy fiasa fiarovana (10); Ny petra-kevitra MT dia manolo-kevitra fa tsy misy axe amin'ny fiovan'ny metabolite mivantana, fa miova kisendrasendra ny metabolite, ka mamorona ny mety hanakana ny "lasibatra fihetsehana" metabolika amin'ny biby mpihinana zavamaniry manafika. Raha lazaina amin'ny teny hafa, ireo teoria roa ireo dia manao vinavina mifanohitra momba ny fanavaozana metabolika izay mitranga aorian'ny fanafihan'ny biby mpihinana zavamaniry: ny fifandraisana misy eo amin'ny fanangonan'ny metabolites tokana miaraka amin'ny fiasa fiarovana (OD) sy ny fiovan'ny metabolika tsy mivantana (MT) (11).
Ny petra-kevitra OD sy MT dia tsy vitan'ny hoe mahakasika ny fiovana ateraky ny metabolomôma fotsiny, fa koa ny voka-dratsin'ny tontolo iainana sy ny evolisiona ateraky ny fiangonan'ireo metabolita ireo, toy ny fandaniana sy ny tombontsoa azo avy amin'ireo fiovana metabolika ireo ao anatin'ny tontolo iainana manokana (16). Na dia samy manaiky ny fiasan'ny metabolita manokana aza ireo petra-kevitra roa ireo, izay mety ho lafo na tsia, ny vinavina fototra izay mampiavaka ny petra-kevitra OD sy MT dia ny fitarihan'ny fiovana metabolika ateraky ny fiovana. Ny vinavinan'ny teoria OD no nahazo ny sain'ny andrana indrindra hatreto. Ireo fitsapana ireo dia ahitana ny fandalinana ny fiasan'ny fiarovana mivantana na ankolaka amin'ny sela samihafa amin'ny akora manokana ao amin'ny trano maitso sy ny toe-javatra voajanahary, ary koa ny fiovana eo amin'ny dingana fivoaran'ny zavamaniry (17-19). Na izany aza, hatreto, noho ny tsy fisian'ny fomba fiasa sy ny rafitra statistika ho an'ny fanadihadiana feno manerantany momba ny fahasamihafan'ny metabolika amin'ny zavamananaina rehetra, ny vinavina lehibe momba ny fahasamihafana misy eo amin'ireo teoria roa (izany hoe, ny fitarihan'ny fiovana metabolika) dia mbola mila andramana. Eto izahay dia manome fanadihadiana toy izany.
Ny iray amin'ireo toetra mampiavaka indrindra amin'ny metabolites manokana ho an'ny zavamaniry dia ny fahasamihafan'ny firafiny amin'ny ambaratonga rehetra manomboka amin'ny zavamaniry tokana, mponina ka hatramin'ny karazana mitovy (20). Maro ny fiovana ara-kajy amin'ny metabolites manokana azo jerena amin'ny ambaratongan'ny mponina, raha toa kosa ny fahasamihafana ara-kalitao matanjaka dia matetika tazonina amin'ny ambaratongan'ny karazana (20). Noho izany, ny fahasamihafan'ny metabolisman'ny zavamaniry no lafiny lehibe amin'ny fahasamihafan'ny fiasa, maneho ny fahafahana mifanaraka amin'ny toerana samihafa, indrindra fa ireo toerana misy ny mety hisian'ny fanafihana samihafa ataon'ny bibikely manokana sy ny herbivore mahazatra (21). Hatramin'ny lahatsoratra manan-danja nataon'i Fraenkel (22) momba ny antony fisian'ny metabolites manokana ho an'ny zavamaniry, ny fifandraisana amin'ny bibikely isan-karazany dia noheverina ho tsindry fifantenana manan-danja, ary ireo fifandraisana ireo dia inoana fa namolavola ny zavamaniry nandritra ny evolisiona. Lalan'ny metabolika (23). Ny fahasamihafan'ny karazana eo amin'ny fahasamihafan'ny metabolites manokana dia mety haneho ihany koa ny fifandanjana ara-batana mifandraika amin'ny fiarovana ny zavamaniry tsy tapaka sy azo ampidirina amin'ny paikady herbivore, satria matetika ireo karazana roa ireo dia mifandray ratsy amin'ny tsirairay (24). Na dia mety hahasoa aza ny fitazonana fiarovana tsara amin'ny fotoana rehetra, ny fiovana ara-metabolika ara-potoana mifandraika amin'ny fiarovana dia manome tombony mazava amin'ny famelana ny zavamaniry hizara loharanon-karena sarobidy amin'ny fampiasam-bola ara-batana hafa (19, 24), ary hisorohana ny filàna fiaraha-miasa. Fahasimbana azo antoka (25). Ankoatra izany, ireo fandaminana indray ny metabolites manokana vokatry ny bibikely mpihinana zavamaniry ireo dia mety hitarika amin'ny fizarana manimba eo amin'ny mponina (26), ary mety haneho mivantana ny famakiana mivantana ny fiovana voajanahary lehibe amin'ny famantarana asidra jasmonic (JA), izay mety hotazonina ao amin'ny mponina. Ny famantarana JA avo sy ambany dia fifanakalozana eo amin'ny fiarovana amin'ny mpihinana zavamaniry sy ny fifaninanana amin'ny karazana manokana (27). Ankoatra izany, ny lalan'ny biosynthetic metabolite manokana dia hiharan'ny fatiantoka sy fiovana haingana mandritra ny evolisiona, ka hiteraka fizarana metabolika tsy mitovy eo amin'ireo karazana mifandray akaiky (28). Ireo polymorphisms ireo dia azo apetraka haingana ho setrin'ny fiovan'ny lamina mpihinana zavamaniry (29), izay midika fa ny fiovaovan'ny vondrom-piarahamonina mpihinana zavamaniry dia anton-javatra fototra mahatonga ny tsy fitoviana metabolika.
Eto izahay dia namaha manokana ireto olana manaraka ireto. (I) Ahoana no fomba anaovan'ny bibikely mpihinana zavamaniry fanovana ny metabôlom-boankazo? (Ii) Inona avy ireo singa fampahalalana lehibe momba ny plastifité metabolika izay azo refesina mba hitsapana ny vinavinan'ny teoria fiarovana maharitra? (Iii) Raha tokony handamina indray ny metabôlom-boankazo amin'ny fomba miavaka ho an'ny mpanafika, raha izany no izy, inona no anjara asan'ny hormonina zavamaniry amin'ny fanamboarana valinteny metabolika manokana, ary inona avy ireo metabolita mandray anjara amin'ny fiarovana manokana ho an'ny karazana? (Iv) Koa satria azo mivelatra amin'ny ambaratonga rehetra amin'ny sela biolojika ny vinavinan'ny teoria fiarovana maro, dia nanontany izahay hoe hatraiza ny fitoviana eo amin'ny valinteny metabolika ateraky ny fampitahana anatiny sy ny fampitahana eo amin'ny karazana? Noho izany, dia nodinihinay tsara ny metabôlom-ravin'ny nikôtinina paraky, izay zavamaniry modely ara-tontolo iainana manana metabolisma manokana manankarena, ary mahomby amin'ny olitra amin'ny biby mpihinana zavamaniry teratany roa, Lepidoptera Datura (Ms) (Mahery setra be, lanin'ny ankamaroany). Amin'ny Solanaceae sy Spodoptera littoralis (Sl), ny kankana ravin'ny landihazo dia karazana "karazana", miaraka amin'ny zavamaniry mpampiantrano ny Solanaceae sy mpampiantrano hafa amin'ny karazana sy fianakaviana hafa. Nodinihinay ny spektrum metabolomika MS/MS ary naka famaritana statistika momba ny teoria fampahalalana mba hampitahana ny teoria OD sy MT. Namorona sarintany momba ny specificity mba hampisehoana ny mombamomba ireo metabolites fototra. Notarihina tamin'ny mponina teratany N. nasi sy ireo karazana paraky mifandraika akaiky aminy ny fanadihadiana mba handinihana bebe kokoa ny covariance eo amin'ny famantarana ny hormonina zavamaniry sy ny induction OD.
Mba hahazoana sarintany ankapobeny momba ny plastika sy ny firafitry ny metaboloma ravin'ny paraky mpihinana zavamaniry, dia nampiasa fomba famakafakana sy kajy efa novolavolaina izahay mba hanangonana sy hanasaraka tanteraka ny spectra MS/MS tsy miankina amin'ny angon-drakitra avo lenta avy amin'ny fitrandrahana zavamaniry (9). Ity fomba tsy misy fahasamihafana ity (antsoina hoe MS/MS) dia afaka manorina spectra fitambarana tsy miverimberina, izay azo ampiasaina amin'ny famakafakana ambaratonga fitambarana rehetra voalaza eto. Ireo metabolita zavamaniry tsy misy fahasamihafana ireo dia misy karazany maro, ahitana metabolita an-jatony ka hatramin'ny an'arivony (eo amin'ny 500-1000-s/MS/MS eto). Eto, dia mandinika ny plastika metabolika ao anatin'ny rafitry ny teoria momba ny fampahalalana izahay, ary mandrefy ny fahasamihafana sy ny fahaiza-manaon'ny metaboloma mifototra amin'ny entropy Shannon amin'ny fizarana matetika metabolika. Amin'ny fampiasana ny raikipohy efa nampiharina teo aloha (8), dia nanisa andiana tondro izay azo ampiasaina handrefesana ny fahasamihafan'ny metaboloma (tondro Hj), ny manokana momba ny mombamomba ny metabolika (tondro δj) ary ny manokana metabolika amin'ny metabolite tokana (tondro Si). Ankoatra izany, nampihatra ny Relative Distance Plasticity Index (RDPI) izahay mba handrefesana ny fahafahan'ny biby mpihinana zavamaniry hampiditra metabolome (Sary 1A) (30). Ao anatin'ity rafitra statistika ity, dia raisinay ho toy ny singa fototra amin'ny fampahalalana ny spectrum MS/MS, ary karakarainay ao anaty sarintany fizarana matetika ny habetsahan'ny MS/MS, ary avy eo dia ampiasainay ny entropy Shannon mba hanombanana ny fahasamihafan'ny metabolome avy amin'izany. Ny specialization metabolome dia refesina amin'ny alàlan'ny specificity antonony amin'ny spectrum MS/MS tokana. Noho izany, ny fitomboan'ny habetsahan'ny kilasy MS/MS sasany aorian'ny induction herbivore dia miova ho spectral inducibility, RDPI ary specialization, izany hoe ny fitomboan'ny index δj, satria metabolites manokana kokoa no vokarina ary avo lenta ny index Si. Ny fihenan'ny index diversity Hj dia maneho fa na mihena ny isan'ny MS/MS vokarina, na miova amin'ny lalana tsy dia mitovy ny fizarana matetika amin'ny mombamomba azy, sady mampihena ny tsy fahazoana antoka amin'ny ankapobeny. Amin'ny alalan'ny kajy ny index Si, dia azo asongadina hoe iza amin'ireo MS/MS no vokatry ny biby mpihinana zavamaniry sasany, fa ny mifanohitra amin'izany kosa, iza amin'ireo MS/MS no tsy mamaly ny induction, izay famantarana fototra hanavahana ny vinavina MT sy OD.
(A) Famaritana statistika ampiasaina amin'ny MS/MS data-inducibility (RDPI), ny fahasamihafana (Hj index), ny specialization (δj index) ary ny metabolite specificity (Si index). Ny fitomboan'ny ambaratongan'ny specialization (δj) dia manondro fa, amin'ny ankapobeny, dia hisy metabolites manokana kokoa ho an'ny herbivore, raha ny fihenan'ny fahasamihafana (Hj) kosa dia manondro fihenan'ny famokarana metabolites na fizarana tsy mitovy amin'ny metabolites ao amin'ny sarintany fizarana. Ny sandan'ny Si dia manombana raha manokana amin'ny toe-javatra iray ny metabolite (eto, herbivore) na mifanohitra amin'izany dia tazonina amin'ny ambaratonga mitovy. (B) Kisarisary ara-kevitra momba ny faminaniana ny teoria fiarovana mampiasa ny axe teoria fampahalalana. Ny teoria OD dia maminavina fa ny fanafihan'ny herbivore dia hampitombo ny metabolites fiarovana, ka hampitombo ny δj. Mandritra izany fotoana izany, mihena ny Hj satria ny mombamomba azy dia voalamina indray mankany amin'ny tsy fahazoana antoka momba ny fampahalalana metabolika mihena. Ny teoria MT dia maminavina fa ny fanafihan'ny biby mpihinana zavamaniry dia hiteraka fiovana tsy mivantana eo amin'ny metabolomôma, ka hampitombo ny Hj ho famantarana ny fitomboan'ny tsy fahazoana antoka momba ny fampahalalana metabolika ary hiteraka fizarana kisendrasendra an'ny Si. Nanolotra modely mifangaro ihany koa izahay, ny MT tsara indrindra, izay hampitomboana manokana ny metabolites sasany manana sanda fiarovana ambony kokoa (sanda Si ambony), raha ny hafa kosa mampiseho valiny kisendrasendra (sanda Si ambany kokoa).
Amin'ny fampiasana famaritana ny teorian'ny fampahalalana, dia mandika ny teoria OD izahay mba haminavina fa ny fiovan'ny metabolite manokana vokatry ny herbivore ao anatin'ny toetry ny tsy voatarika dia hitarika amin'ny (i) fitomboan'ny metabolic specificity (Si index) izay mitarika ny metabonomic specificity (δj index). Ny fitomboan'ny) vondrona metabolite manokana sasany manana sanda fiarovana ambony kokoa, ary (ii) fihenan'ny fahasamihafan'ny metabolome (Hj index) noho ny fiovan'ny fizarana matetika metabolika ho amin'ny fizarana vatana leptin bebe kokoa. Amin'ny ambaratongan'ny metabolite tokana, dia antenaina ny fizarana Si milamina, izay hampitomboan'ny metabolite ny sanda Si araka ny sanda fiarovana azy (Sary 1B). Amin'izany lafiny izany, dia hazavainay ny teoria MT mba haminavina fa ny fientanentanana dia hitarika amin'ny (i) fiovana tsy mivantana amin'ny metabolites ka hiteraka fihenan'ny δj index, ary (ii) fitomboan'ny Hj index noho ny fitomboan'ny tsy fahazoana antoka metabolika. Na ny kisendrasendra, izay azo refesina amin'ny alàlan'ny Shannon entropy amin'ny endrika fahasamihafan'ny ankapobeny. Raha ny momba ny firafitry ny metabolika, ny teoria MT dia haminavina ny fizarana kisendrasendra an'ny Si. Raha raisina an-tsaina fa ny metabolites sasany dia ao anatin'ny toe-javatra manokana ao anatin'ny toe-javatra manokana, ary ny toe-javatra hafa dia tsy ao anatin'ny toe-javatra manokana, ary miankina amin'ny tontolo iainana ny sandan'ny fiarovany, dia nanolotra modely fiarovana mifangaro ihany koa izahay, izay mizara roa manaraka ny fitomboan'ny Si amin'ny lafiny rehetra, ny vondrona metabolites sasany ihany, izay manana sandan'ny fiarovana ambony kokoa, no hampitombo manokana ny Si, raha ny hafa kosa dia hanana fizarana kisendrasendra (Sary 1B).
Mba hitsapana ny vinavinan'ny teoria fiarovana voafaritra indray eo amin'ny axe-n'ny famaritana ny teoria momba ny fampahalalana, dia nanangana olitra manam-pahaizana (Ms) na jeneralista (Sl) momba ny zavamaniry ahitra izahay teo amin'ny ravin'ny Nepenthes pallens (Sary 2A). Tamin'ny fampiasana ny fanadihadiana MS/MS, dia nahita spectra MS/MS tsy miverimberina miisa 599 (rakitra angona S1) avy amin'ny fitrandrahana methanol amin'ny sela ravina nangonina taorian'ny famahanana kankana izahay. Ny fampiasana ny index RDPI, Hj, ary δj mba hijerena ny fanamboarana indray ny votoatin'ny fampahalalana ao amin'ny rakitra fikirakirana MS/MS dia mampiseho lamina mahaliana (Sary 2B). Ny fironana ankapobeny dia, araka ny voalazan'ny famaritana fampahalalana, rehefa manohy mihinana ravina ny kankana, dia mitombo ny haavon'ny fandaminana metabolika rehetra rehefa mandeha ny fotoana: 72 ora aorian'ny fihinanan'ny zavamaniry ahitra, dia mitombo be ny RDPI. Raha ampitahaina amin'ny fanaraha-maso tsy simba, dia nihena be ny Hj, izay vokatry ny fitomboan'ny ambaratonga manokana amin'ny mombamomba ny metabolika, izay nohamarinina tamin'ny index δj. Mifanaraka amin'ny vinavinan'ny teoria OD ity fironana miharihary ity, saingy tsy mifanaraka amin'ny vinavinan'ny teoria MT, izay mino fa ny fiovana kisendrasendra (tsy mivantana) eo amin'ny haavon'ny metabolite dia ampiasaina ho fiarovana (Sary 1B). Na dia samy hafa aza ny votoatin'ny famoahana am-bava (OS) sy ny fihetsiky ny sakafon'ireo biby mpihinana zavamaniry roa ireo, ny sakafony mivantana dia nahatonga fiovana mitovy amin'ny lalana Hj sy δj nandritra ny vanim-potoana fijinjana 24 ora sy 72 ora. Ny hany fahasamihafana dia nitranga tamin'ny 72 ora nisian'ny RDPI. Raha ampitahaina amin'ny vokatry ny sakafo Ms, dia ambony kokoa ny metabolisma ankapobeny vokatry ny sakafo Sl.
(A) Endrika fanandramana: ny kisoa mahazatra (S1) na ny manam-pahaizana manokana (Ms) dia omena ravina tsy misy sira avy amin'ny zavamaniry pitcher, raha ho an'ny fambolena zavamaniry simulated, ny OS an'ny Ms (W + OSMs) no ampiasaina hikarakarana ny fanindronana ny toerana misy ny ravina voafehy. Ny olitra S1 (W + OSSl) na rano (W + W). Ny fanaraha-maso (C) dia ravina tsy simba. (B) Inducibility (RDPI raha ampitahaina amin'ny tabilao fanaraha-maso), ny fahasamihafana (Hj index) ary ny specialization (δj index) index kajy ho an'ny sarintany metabolite manokana (599 MS/MS; rakitra data S1). Ny kintana dia manondro fahasamihafana lehibe eo amin'ny famahanana mivantana ny zavamaniry sy ny vondrona fanaraha-maso (Student's t-test miaraka amin'ny t-test, *P<0.05 ary ***P<0.001). ns, tsy zava-dehibe. (C) Tondro famahamanana fotoana ho an'ny singa fototra (boaty manga, asidra amine, asidra organika ary siramamy; rakitra angona S2) sy ny spektrum metabolite manokana (boaty mena 443 MS/MS; rakitra angona S1) taorian'ny fitsaboana biby fiompy nohadihadiana. Ny fehin-doko dia manondro ny elanelam-pitokisana 95%. Ny kintana dia manondro ny fahasamihafana manan-danja eo amin'ny fitsaboana sy ny fanaraha-maso [fanadihadiana quadratic of variance (ANOVA), arahin'ny fahasamihafana manan-danja marina an'i Tukey (HSD) ho an'ny fampitahana marobe post hoc, *P<0.05, **P<0.01 Ary *** P <0.001]. (D) Fanasokajiana manokana ny teti-dratsy miparitaka sy ny mombamomba ny metabolite manokana (santionany miverimberina miaraka amin'ny fitsaboana samihafa).
Mba handinihana raha toa ka hita taratra amin'ny fiovan'ny haavon'ny metabolites tsirairay ny fiovan'ny endriky ny biby mpihinana zavamaniry, dia nifantoka voalohany tamin'ireo metabolites izay efa nodinihina teo aloha tao amin'ny ravin'ny Nepenthes pallens izay voaporofo fa mahatohitra ny bibikely mpihinana zavamaniry izahay. Ny phenolic amides dia hydroxycinnamamide-polyamine conjugates izay miangona mandritra ny fizotran'ny bibikely mpihinana zavamaniry ary fantatra fa mampihena ny fahombiazan'ny bibikely (32). Nojerenay ireo mialoha ny MS/MS mifandraika amin'izany ary nasehonay ny fiolahana kinetika mitambatra (Sary S1). Tsy mahagaga raha mihena ny phenol derivatives izay tsy tafiditra mivantana amin'ny fiarovana amin'ny biby mpihinana zavamaniry, toy ny asidra chlorogenic (CGA) sy ny rutin, aorian'ny fihinana zavamaniry. Mifanohitra amin'izany kosa, ny biby mpihinana zavamaniry dia afaka mahatonga ny phenol amides ho mahery vaika. Ny famahanana tsy tapaka ny biby mpihinana zavamaniry roa dia nahatonga ny spectrum excitation mitovy amin'ny phenolamides, ary io lamina io dia miharihary indrindra amin'ny synthesis de novo ny phenolamides. Ho hita ihany koa io tranga io rehefa mikaroka ny lalan'ny 17-hydroxygeranyl nonanediol diterpene glycosides (17-HGL-DTGs), izay mamokatra diterpenes acyclic maro be miaraka amin'ny fiasa mahomby manohitra ny herbivore (33), izay nahatonga ny Ms Feeding miaraka amin'ny Sl hiteraka mombamomba ny fanehoana mitovy (Sary S1)).
Ny mety ho fatiantoka amin'ny fanandramana mivantana ny fihinanana ravina sy ny fotoana fihinanan'ny zavamaniry dia ny fahasamihafan'ny tahan'ny fihinanana ravina sy ny fotoana fihinanan'ny zavamaniry, izay mahatonga azy ho sarotra ny manafoana ny voka-dratsin'ny ratra sy ny bibikely. Mba hamahana tsara kokoa ny fiantraikan'ny metabolisman'ny ravina vokatry ny karazana bibikely, dia nanahaka ny famahanana ny olitra Ms sy Sl izahay tamin'ny fampiharana avy hatrany ny OS vao nangonina (OSM sy OSS1) amin'ny lavaka mahazatra W amin'ny toerana mitovy amin'ny ravina. Antsoina hoe fitsaboana W + OS ity fomba fiasa ity, ary manara-penitra ny induction amin'ny alàlan'ny fotoana marina amin'ny fiandohan'ny valiny ateraky ny zavamaniry tsy miteraka fiantraikany mampisafotofoto amin'ny fahasamihafan'ny tahan'ny na ny habetsahan'ny fahaverezan'ny sela (Sary 2A) (34). Amin'ny fampiasana ny famakafakana sy ny kajy MS/MS, dia nahazo spectra MS/MS 443 (rakitra angona S1) izahay, izay mifanindry amin'ny spectra nangonina teo aloha avy amin'ny fanandramana mivantana. Ny famakafakana ny teoria fampahalalana momba ity andiana angona MS/MS ity dia naneho fa ny fandaharana indray ny metaboloma manokana amin'ny ravina amin'ny alàlan'ny fanahafana ny zavamaniry dia naneho ny induction manokana amin'ny OS (Sary 2C). Indrindra indrindra, raha ampitahaina amin'ny fitsaboana OSS1, ny OSM dia nahatonga ny fanatsarana ny fanasokajiana metabolome tao anatin'ny 4 ora. Tsara homarihina fa raha ampitahaina amin'ny angon-drakitra fanandramana momba ny famahanana mivantana ny herbivore, ny kinetika metabolika aseho amin'ny habaka roa refy amin'ny fampiasana Hj sy δj ho toy ny koordinate ary ny fitarihana ny fanasokajiana metabolome ho setrin'ny fitsaboana herbivore namboarina rehefa mandeha ny fotoana dia nitombo tsy tapaka (Sary 2D). Mandritra izany fotoana izany, dia nojerenay ny votoatin'ny asidra amine, asidra organika ary siramamy (rakitra angon-drakitra S2) mba handinihana raha toa ka vokatry ny fanavaozana ny metabolisma karbônina foibe ho setrin'ny herbivore namboarina ity fitomboana kendrena amin'ny fahaiza-manao metabolome ity (Sary S2). Mba hanazavana tsara kokoa ity lamina ity, dia nanara-maso bebe kokoa ny kinetika fanangonan-karena metabolika amin'ny lalan'ny phenolamide sy 17-HGL-DTG izay noresahina teo aloha izahay. Ny fampidirana herbivore manokana OS dia niova ho lamina fandaminana samihafa ao anatin'ny metabolisman'ny phenolamide (Sary S3). Ny phenolic amides misy coumarin sy caffeoyl moieties dia vokarin'ny OSS1, raha ny OSM kosa dia miteraka induction manokana amin'ny ferulyl conjugates. Ho an'ny lalan'ny 17-HGL-DTG, dia hita ny differential OS induction amin'ny alàlan'ny vokatra malonylation sy dimalonylation downstream (Sary S3).
Manaraka izany, dia nodinihinay ny plasticity transcriptome vokatry ny OS tamin'ny fampiasana ny angon-drakitra microarray amin'ny fotoana, izay manahaka ny fampiasana OSM hitsaboana ny ravin'ny zavamaniry rosette amin'ny zavamaniry herbivore. Ny kinetika santionany dia mifanipaka amin'ny kinetika ampiasaina amin'ity fandalinana metabolomika ity (35). Raha ampitahaina amin'ny fanamboarana metabolome izay mitombo manokana ny plasticity metabolika rehefa mandeha ny fotoana, dia mahita fipoahan'ny transcription mihelina amin'ny ravina vokatry ny Ms izahay, izay misy ny transcriptome inducibility (RDPI) sy ny specialization (δj) amin'ny 1. Nisy fitomboana be teo amin'ny ora, ary ny fahasamihafana (Hj) tamin'io fotoana io, nihena be ny fanehoana ny BMP1, arahin'ny fialan-tsasatry ny transcriptome specialization (Sary S4). Ny fianakaviana fototarazo metabolika (toy ny P450, glycosyltransferase, ary BAHD acyltransferase) dia mandray anjara amin'ny dingan'ny fanangonana metabolites manokana avy amin'ny singa ara-drafitra avy amin'ny metabolisma voalohany, manaraka ny modely high-specialization voalohany voalaza etsy ambony. Ho toy ny fandalinana tranga, dia nodinihina ny lalan'ny phenylalanine. Ny fanadihadiana dia nanamafy fa ireo fototarazo fototra ao amin'ny metabolisman'ny phenolamide dia tena vokatry ny OS amin'ny zavamaniry herbivore raha oharina amin'ny zavamaniry tsy voasarika, ary mifanaraka tsara amin'ny lamina fanehoany. Ny transcription factor MYB8 sy ny fototarazo ara-drafitra PAL1, PAL2, C4H ary 4CL eo amin'ny fiandohan'ity lalana ity dia naneho fanombohana mialoha ny transcription. Ny acyltransferases izay mitana anjara toerana amin'ny fanangonana farany ny phenolamide, toy ny AT1, DH29, ary CV86, dia mampiseho lamina upregulation maharitra (Sary S4). Ny fandinihana etsy ambony dia manondro fa ny fanombohana mialoha ny transcriptome specialization sy ny fanamafisana taty aoriana ny metabolomics specialization dia fomba mifamatotra, izay mety ho vokatry ny rafitra fanaraha-maso synchronous izay manomboka valinteny fiarovana mahery vaika.
Ny fanamboarana indray ny famantarana ny hormonina zavamaniry dia miasa toy ny sosona mpanara-maso izay mampiditra ny fampahalalana momba ny zavamaniry mba handaminana indray ny fiziolojian'ny zavamaniry. Taorian'ny simulation herbivore, dia nandrefy ny dinamika mitambatra amin'ireo sokajy hormonina zavamaniry fototra izahay ary nahita ny fiaraha-miseho ara-potoana teo amin'izy ireo [Pearson correlation coefficient (PCC)> 0.4] (Sary 3A). Araka ny nantenaina, ny hormonina zavamaniry mifandraika amin'ny biosynthesis dia mifandray ao anatin'ny tambajotra fiaraha-miseho amin'ny hormonina zavamaniry. Ho fanampin'izany, ny metabolic specificity (Si index) dia aseho amin'ity tambajotra ity mba hanasongadinana ny hormonina zavamaniry vokatry ny fitsaboana samihafa. Misy faritra roa lehibe amin'ny valinteny manokana momba ny zavamaniry: ny iray dia ao amin'ny vondrona JA, izay ahitana ny JA (ny endriny biolojika mavitrika JA-Ile) sy ny JA derivatives hafa mampiseho ny isa Si ambony indrindra; ny iray kosa dia ethylene (ET). Ny Gibberellin dia naneho fitomboana antonony fotsiny amin'ny specificity herbivore, raha ny hormonina zavamaniry hafa, toy ny cytokinin, auxin, ary asidra abscisic, kosa dia manana specificity induction ambany ho an'ny herbivore. Raha ampitahaina amin'ny fampiasana W + W irery, ny fanamafisana ny sandan'ny tampon'ny JA derivatives amin'ny alàlan'ny fampiharana OS (W + OS) dia azo ovaina ho mari-pamantarana manokana matanjaka amin'ny JA. Tsy nampoizina fa ny OSM sy OSS1 miaraka amin'ny votoatin'ny elicitor samihafa dia fantatra fa miteraka fiangonan'ny JA sy JA-Ile mitovy. Mifanohitra amin'ny OSS1, ny OSM dia voataonan'ny OSM manokana sy mahery vaika, raha toa kosa ny OSS1 tsy mampitombo ny valin'ny ratra fototra (Sary 3B).
(A) Famakafakana tambajotra fiaraha-miseho mifototra amin'ny kajy PCC amin'ny simulation kinetika fanangonana hormonina zavamaniry vokatry ny zavamaniry. Ny node dia maneho hormonina zavamaniry tokana, ary ny haben'ny node dia maneho ny index Si manokana ho an'ny hormonina zavamaniry eo anelanelan'ny fitsaboana. (B) Fiangonan'ny JA, JA-Ile ary ET amin'ny ravina vokatry ny fitsaboana samihafa asehon'ny loko samihafa: abriko, W + OSM; manga, W + OSSl; mainty, W + W; volondavenona, C (fanaraha-maso). Ny kintana dia manondro fahasamihafana lehibe eo amin'ny fitsaboana sy ny fanaraha-maso (ANOVA roa lalana arahin'ny Tukey HSD post hoc multiple comparison, *** P <0.001). Famakafakana teoria momba ny fampahalalana momba ny (C)697 MS/MS (rakitra angona S1) ao amin'ny biosynthesis JA sy ny spectrum fahatsapana simba (irAOC sy irCOI1) ary (D)585 MS/MS (rakitra angona S1) ao amin'ny ETR1 miaraka amin'ny signal ET simba. Fitsaboana zavamaniry roa nohadihadiana dia nampihetsika ny tsipika zavamaniry sy ny orinasa fanaraha-maso fiara foana (EV). Ny kintana dia manondro fahasamihafana manan-danja eo amin'ny fitsaboana W+OS sy ny fanaraha-maso tsy simba (ANOVA roa lalana arahin'ny fampitahana marobe Tukey HSD post hoc, *P<0.05, **P<0.01 ary ***P<0.001). (E) Grafika miparitaka amin'ny fanoherana miparitaka amin'ny specialization. Ny loko dia maneho karazana novaina fototarazo samihafa; ny marika dia maneho fomba fitsaboana samihafa: telozoro, W + OSS1; mahitsizoro, W + OSM; boribory C
Manaraka, mampiasa karazana Nepenthes efa nihena (irCOI1 sy sETR1) novaina fototarazo izahay amin'ireo dingana fototra amin'ny biosynthesis JA sy ET (irAOC sy irACO) sy ny fahatsapana (irCOI1 sy sETR1) mba handinihana ny metabolisman'ireo hormonina zavamaniry roa ireo amin'ny zavamaniry mpihinana zavamaniry. Ny fandraisan'anjaran'ny fandaharana indray. Mifanaraka amin'ny andrana teo aloha, dia nohamafisinay ny fampidirana ny OS mpihinana zavamaniry ao amin'ny zavamaniry mpitatitra foana (EV) (Sary 3, C hatramin'ny D) ary ny fihenan'ny index Hj amin'ny ankapobeny vokatry ny OSM, raha nitombo kosa ny index δj. Miharihary kokoa ny valiny noho ny valiny ateraky ny OSS1. Ny grafika roa andalana mampiasa ny Hj sy δj ho toy ny koordinate dia mampiseho ny deregulation manokana (Sary 3E). Ny fironana miharihary indrindra dia ny hoe amin'ny karazana tsy misy signal JA, ny fahasamihafan'ny metabolome sy ny fiovan'ny specialization vokatry ny zavamaniry mpihinana zavamaniry dia saika foana tanteraka (Sary 3C). Mifanohitra amin'izany, ny fahatsapana ET mangina ao amin'ny zavamaniry sETR1, na dia ambany lavitra noho ny an'ny famantarana JA aza ny fiantraikany ankapobeny amin'ny fiovan'ny metabolisman'ny zavamaniry mpihinana zavamaniry, dia mampihena ny fahasamihafan'ny tondro Hj sy δj eo amin'ny fientanentanana OSM sy OSS1 (Sary 3D sy Sary S5). . Izany dia manondro fa ankoatra ny asa fototra amin'ny famindrana famantarana JA, ny famindrana famantarana ET dia miasa ihany koa ho toy ny fanitsiana tsara ny valinteny metabolika manokan'ny karazana biby mpihinana zavamaniry. Mifanaraka amin'ity asa fanitsiana tsara ity, dia tsy nisy fiovana teo amin'ny fahafahan'ny metabolome amin'ny ankapobeny amin'ny zavamaniry sETR1. Etsy ankilany, raha ampitahaina amin'ny zavamaniry sETR1, ny zavamaniry irACO dia niteraka amplitude mitovy amin'ny fiovan'ny metabolika vokatry ny zavamaniry mpihinana zavamaniry mpihinana zavamaniry, saingy naneho isa Hj sy δj samy hafa be teo amin'ny fanamby OSM sy OSS1 (Sary S5).
Mba hamantarana ireo metabolites manokana izay manana anjara toerana lehibe amin'ny fihetsiky ny biby mpihinana zavamaniry manokana sy hanatsarana ny famokarana azy ireo amin'ny alàlan'ny famantarana ET, dia nampiasa ny fomba MS/MS ara-drafitra efa novolavolaina teo aloha izahay. Ity fomba ity dia miantehitra amin'ny fomba bi-clustering mba hanatsoahana hevitra indray ny fianakaviana metabolika avy amin'ny sombin-javatra MS/MS [vokatra teboka voarindra (NDP)] sy ny isa fitoviana mifototra amin'ny fatiantoka tsy miandany (NL). Ny angon-drakitra MS/MS namboarina tamin'ny alàlan'ny famakafakana ny tsipika transgenic ET dia namokatra MS/MS 585 (rakitra angon-drakitra S1), izay voavaha tamin'ny alàlan'ny fampivondronana azy ireo ho môdioly MS/MS lehibe fito (M) (Sary 4A). Ny sasany amin'ireo môdioly ireo dia feno metabolites manokana voafaritra teo aloha: ohatra, ny M1, M2, M3, M4 ary M7 dia manankarena amin'ny phenol isan-karazany (M1), flavonoid glycosides (M2), acyl sugars (M3 Sy M4), ary 17-HGL-DTG (M7). Ankoatra izany, kajy ny fampahalalana manokana momba ny metabolisma (Si index) an'ny metabolite tokana ao amin'ny môdely tsirairay, ary azo jerena amin'ny fomba intuitive ny fizarana Si-ny. Raha fintinina, ny spectra MS/MS izay mampiseho herbivore sy genotype manokana avo dia miavaka amin'ny sanda Si avo, ary ny statistika kurtosis dia manondro ny fizarana ny volom-borona eo amin'ny zorony havanana amin'ny rambony. Hita tao amin'ny M1 ny fizarana colloid mahia iray, izay nanehoan'ny phenol amide ny ampahany Si ambony indrindra (Sary 4B). Ny 17-HGL-DTG herbivore inducible voalaza teo aloha tao amin'ny M7 dia naneho isa Si antonony, izay manondro ambaratonga antonony amin'ny fandrindrana ny fahasamihafana eo amin'ny karazana OS roa. Mifanohitra amin'izany, ny ankamaroan'ny metabolite manokana novokarina tsy tapaka, toy ny rutin, CGA, ary siramamy acyl, dia anisan'ny isa Si ambany indrindra. Mba handinihana tsara kokoa ny fahasarotan'ny rafitra sy ny fizarana Si eo amin'ny metabolites manokana, dia nisy tambajotra molekiola natsangana ho an'ny môdely tsirairay (Sary 4B). Ny vinavina manan-danja iray amin'ny teoria OD (voafintina ao amin'ny Sary 1B) dia ny hoe ny fandaminana indray ny metabolites manokana aorian'ny fambolena zavamaniry dia tokony hitarika fiovana amin'ny lafiny iray amin'ny metabolites manana lanja fiarovana avo lenta, indrindra amin'ny alàlan'ny fampitomboana ny maha-izy azy manokana (mifanohitra amin'ny fizarana kisendrasendra) Mode) Metabolite fiarovana izay vinavinan'ny teoria MT. Ny ankamaroan'ny phenol derivatives voangona ao amin'ny M1 dia mifandray amin'ny fihenan'ny fahombiazan'ny bibikely (32). Rehefa mampitaha ny sandan'ny Si ao amin'ny metabolites M1 eo amin'ny ravina voatarika sy ny ravin'ny zavamaniry fanaraha-maso EV ao anatin'ny 24 ora, dia hitanay fa ny maha-izy azy manokana ny metabolites maro aorian'ny bibikely mpamboly zavamaniry dia manana fironana mitombo be (Sary 4C). Ny fitomboana manokana amin'ny sandan'ny Si dia hita tamin'ny phenolamides fiarovana ihany, saingy tsy nisy fitomboana tamin'ny sandan'ny Si hita tamin'ny phenols hafa sy metabolites tsy fantatra izay miara-miaina amin'ity môdely ity. Modely manokana ity, izay mifandraika amin'ny teoria OD. Mitovy ny vinavina lehibe momba ny fiovana metabolika vokatry ny mpamboly zavamaniry. Mba hitsapana raha toa ka vokatry ny ET manokana an'ny OS ity maha-izy azy ity amin'ny spectrum phenolamide, dia nasehonay ny endriky ny metabolite Si ary niteraka sanda fanehoana samihafa teo amin'ny OSM sy OSS1 tao amin'ny genotypes EV sy sETR1 (Sary 4D). Tao amin'ny sETR1, nihena be ny fahasamihafana nateraky ny phenamide teo amin'ny OSM sy OSS1. Nampiharina tamin'ny angon-drakitra MS/MS nangonina tao amin'ny karazana tsy ampy JA ihany koa ny fomba bi-clustering mba hanatsoahana hevitra momba ireo môdely MS/MS lehibe mifandraika amin'ny specialization metabolic regulated JA (Sary S6).
(A) Ny valin'ny fivondronan'ny MS/MS 585 mifototra amin'ny sombin-javatra iraisana (fitoviana NDP) sy ny fatiantoka tsy miandany iraisana (fitoviana NL) dia miteraka ny môdioly (M) mifanaraka amin'ny fianakaviana fitambarana fantatra, na amin'ny alàlan'ny firafitry ny Metabolite tsy fantatra na tsy voametabolisma tsara. Eo akaikin'ny môdioly tsirairay, aseho ny fizarana manokana ny metabolite (MS/MS) (Si). (B) Tambajotra molekiola modular: Ny nodes dia maneho ny MS/MS sy ny sisiny, ny isa NDP (mena) sy NL (manga) MS/MS (tapa-kevitra, > 0.6). Ny mari-pamantarana manokana ny metabolite (Si) voasokajy dia miloko mifototra amin'ny môdioly (ankavia) ary aseho amin'ny tambajotra molekiola (ankavanana). (C) Môdioly M1 an'ny zavamaniry EV amin'ny toetry ny constitutive (fanaraha-maso) sy ny induced (fananana zavamaniry simulated) amin'ny 24 ora: kisarisary tambajotra molekiola (ny sandan'ny Si dia ny haben'ny node, ny phenolamide fiarovana dia asongadina amin'ny manga). (D) Ny kisarisary tambajotra molekiola M1 amin'ny tsipika spectrum sETR1 miaraka amin'ny fahatsapana EV sy ET tsy ampy: ny singa phenolic asehon'ny node boribory maitso, ary ny fahasamihafana manan-danja (sanda P) eo amin'ny fitsaboana W + OSM sy W + OSS1 amin'ny maha-haben'ny Node azy. 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 ao amin'ny wolfberry Son; Nick. O-AS, siramamy O-acyl.
Nanitatra bebe kokoa ny fanadihadiana avy amin'ny karazana Nepenthes iray mihena ho amin'ny mponina voajanahary izahay, izay efa voalaza teo aloha ny fiovana mahery vaika eo amin'ny haavon'ny JA mpihinana zavamaniry sy ny haavon'ny metabolite manokana ao anatin'ny mponina voajanahary (26). Ampiasao ity angon-drakitra ity handrakofana germplasm 43. Ireo germplasm ireo dia ahitana karazana zavamaniry 123 avy amin'ny N. pallens. Ireo zavamaniry ireo dia nalaina avy amin'ny voa nangonina tany amin'ny toeram-ponenana teratany samihafa any Utah, Nevada, Arizona, ary Californie (Sary S7), nokajianay ny fahasamihafan'ny metabolome (antsoina eto hoe haavon'ny mponina) β diversity) sy ny specialization vokatry ny OSM. Mifanaraka amin'ny fanadihadiana teo aloha, dia nahita fiovana metabolika isan-karazany izahay teo amin'ny axe Hj sy δj, izay manondro fa ny germplasm dia manana fahasamihafana lehibe amin'ny plasticity amin'ny valinteny metabolika amin'ny herbivore (Sary S7). Ity fikambanana ity dia mampahatsiahy ny fandinihana teo aloha momba ny elanelana dinamikan'ny fiovan'ny JAs vokatry ny herbivore, ary nitazona lanja avo dia avo amin'ny mponina tokana (26, 36). Amin'ny fampiasana ny JA sy JA-Ile mba hitsapana ny fifandraisana ankapobeny eo amin'ny Hj sy δj, dia hitanay fa misy fifandraisana tsara manan-danja eo amin'ny JA sy ny tondro fahasamihafan'ny metabolome β sy ny fanondroana manokana (Sary S7). Izany dia manondro fa ny tsy fitoviana ateraky ny herbivore amin'ny induction JAs hita eo amin'ny sehatry ny mponina dia mety ho vokatry ny polymorphism metabolika lehibe vokatry ny fifantenana avy amin'ny bibikely herbivore.
Ny fanadihadiana teo aloha dia naneho fa ny karazana paraky dia samy hafa be amin'ny karazany sy ny fiankinan-doha amin'ny fiarovana metabolika ateraky ny aretina sy ny tsy fahatomombanana. Inoana fa ireo fiovana eo amin'ny fifindran'ny famantarana sy ny fiarovana amin'ny biby mpihinana zavamaniry ireo dia fehezin'ny tsindry amin'ny isan'ny bibikely, ny tsingerin'ny fiainan'ny zavamaniry, ary ny vidin'ny famokarana fiarovana ao amin'ny toerana itomboan'ny karazana iray. Nodinihinay ny tsy fitoviana amin'ny fanavaozana ny metaboloma ravina ateraky ny biby mpihinana zavamaniry amin'ny karazana Nicotiana enina teratany Amerika Avaratra sy Amerika Atsimo. Ireo karazana ireo dia mifandray akaiky amin'ny Nepenthes Amerika Avaratra, dia i Nicolas Bociflo. La, N. nicotinis, Nicotiana n. ahitra miraikitra, Nicotiana tabacum, paraky linear, paraky (Nicotiana spegazzinii) ary paraky ravina paraky (Nicotiana obtusifolia) (Sary 5A) (37). Enina amin'ireo karazana ireo, anisan'izany ny karazana N. fantatra tsara, dia zavamaniry isan-taona ao amin'ny clade petunia, ary obtusifolia N. dia zavamaniry maharitra ao amin'ny clade rahavavin'ny Trigonophyllae (38). Taorian'izay, dia natao tamin'ireo karazana bibikely fito ireo ny fampidirana W + W, W + OSM ary W + OSS1 mba handinihana ny fandaminana indray ny metabolisman'ny famahanana bibikely amin'ny ambaratongan'ny karazana.
(A) Hazo phylogenetic bootstrap mifototra amin'ny mety ho azo atao ambony indrindra [ho an'ny fananganana glutamine nokleary (38)] sy ny fizarana ara-jeografika amin'ny karazana Nicotiana fito mifandray akaiky (loko samihafa) (37). (B) Tetika miparitaka amin'ny fahasamihafana manokana ho an'ny mombamomba ny metabolika amin'ny karazana Nicotiana fito (939 MS/MS; rakitra data S1). Amin'ny ambaratongan'ny karazana, ny fahasamihafan'ny metabolome dia mifandray ratsy amin'ny ambaratongan'ny specialization. Ny famakafakana ny fifandraisana eo amin'ny ambaratongan'ny karazana eo amin'ny fahasamihafan'ny metabolika sy ny specialization ary ny fanangonana JA dia aseho amin'ny Sary 2. S9. Loko, karazana samihafa; telozoro, W + OSS1; mahitsizoro, W + OSM; (C) Ny dinamikan'ny Nicotiana JA sy JA-Ile dia sokajiana araka ny amplitude excitation OS (ANOVA roa lalana sy Tukey HSD aorian'ny fampitahana marobe, * P <0.05, ** P <0.01 ary * ** Ho fampitahana ny W + OS sy W + W, P <0.001). Kisarisary boaty maneho ny (D) fahasamihafana sy ny (E) manokana ny karazana tsirairay aorian'ny fanahafana ny zavamaniry herbivore sy ny methyl JA (MeJA). Ny kintana dia manondro ny fahasamihafana manan-danja eo amin'ny W + OS sy ny W + W na lanolin miampy W (Lan + W) na Lan miampy MeJA (Lan + MeJa) ary ny fanaraha-maso Lan (fanadihadiana roa sosona momba ny fiovaovana, arahin'ny fampitahana marobe post hoc HSD an'i Tukey, *P<0.05, **P<0.01 ary ***P<0.001).
Amin'ny fampiasana ny fomba roa sosona, dia nahita môdioly 9 misy MS/MS 939 izahay (rakitra angona S1). Miovaova be ny firafitry ny MS/MS nohavaozina tamin'ny alalan'ny fitsaboana samihafa eo amin'ireo môdioly samihafa eo amin'ny karazana (Sary S8). Ny fijerena an-tsary ny Hj (antsoina eto hoe γ-diversity amin'ny ambaratongan'ny karazana) sy ny δj dia mampiseho fa miangona ho vondrona samihafa ao amin'ny habaka metabolika ny karazana samihafa, izay matetika miharihary kokoa ny fizarazarana amin'ny ambaratongan'ny karazana noho ny fientanentanana. Ankoatra ny N. linear sy N. obliquus, dia mampiseho karazana fiantraikany induction midadasika izy ireo (Sary 5B). Mifanohitra amin'izany, ny karazana toy ny N. purpurea sy N. obtusifolia dia manana valinteny metabolika tsy dia miharihary loatra amin'ny fitsaboana, saingy miovaova kokoa ny metabolome. Ny fizarana manokana ny valinteny metabolika nateraky ny karazana dia nahatonga fifandraisana ratsy manan-danja teo amin'ny specialization sy ny fahasamihafan'ny gamma (PCC = -0.46, P = 4.9×10-8). Ny fiovana ateraky ny OS amin'ny haavon'ny JAs dia mifandray tsara amin'ny fanasokajiana metabolome, ary mifandray ratsy amin'ny fahasamihafan'ny gamma metabolika asehon'ny karazana tsirairay (Sary 5B sy Sary S9). Tsara homarihina fa ireo karazana antsoina hoe karazana "famaliana famantarana" ao amin'ny Sary 5C, toy ny Nepenthes nematodes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute, ary Nepenthes attenuated, dia niteraka famantarana manan-danja tao anatin'ny 30 minitra. Ny fihanaky ny JA sy JA-Ile manokana OS vao haingana, raha toa kosa ny bakteria hafa antsoina hoe "tsy mandray andraikitra ny famantarana", toy ny Nepenthes mills, Nepenthes powdery ary N. obtusifolia dia mampiseho ny induction JA-Ile Edge tsy misy OS manokana (Sary 5C). Amin'ny ambaratonga metabolika, araka ny voalaza etsy ambony, ho an'ny Nepenthes attenuated, ireo akora mandray andraikitra amin'ny famantarana dia naneho ny OS manokana ary nampitombo be ny δj, sady nampihena ny Hj. Ity fiantraikan'ny priming manokana OS ity dia tsy hita tamin'ireo karazana sokajiana ho karazana signal tsy mandray andraikitra (Sary 5, D sy E). Ireo metabolita manokana ho an'ny OS dia zaraina matetika kokoa eo amin'ireo karazana mamaly ny famantarana, ary ireo vondrona famantarana ireo dia miara-mivondrona amin'ireo karazana manana valinteny malemy kokoa amin'ny famantarana, raha toa kosa ireo karazana manana valinteny malemy kokoa amin'ny famantarana dia mampiseho fifampiankinana kely kokoa (Sary S8). Ity valiny ity dia manondro fa ny famporisihana JA manokana ho an'ny OS sy ny fanamboarana indray ny metaboloma any aoriana dia mifamatotra amin'ny ambaratongan'ny karazana.
Manaraka izany, nampiasa paty lanoline misy methyl JA (MeJA) izahay mba hitsaboana zavamaniry mba handinihana raha toa ka voafetra ny fisian'ny JA ampiharin'ny JA ivelany, izay ho ao amin'ny cytoplasm-n'ny zavamaniry, ireo fomba fifandraisana ireo. Ny deesterification haingana dia ny JA. Nahita fironana mitovy amin'ny fiovana miandalana avy amin'ny karazana mamaly ny famantarana ho amin'ny karazana tsy mamaly ny famantarana vokatry ny famatsiana JA tsy tapaka izahay (Sary 5, D sy E). Raha fintinina, ny fitsaboana MeJA dia nanova tanteraka ny metabolom-n'ny nematodes linear, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens, ary N. mikimotoi, ka nahatonga fitomboana be dia be tamin'ny δj ary fihenan'ny Hj. Ny N. purpurea dia tsy naneho afa-tsy fitomboana tamin'ny δj, fa ny Hj. N. obtusifolia, izay efa naseho teo aloha fa manangona JA ambany dia ambany, dia tsy mamaly tsara ny fitsaboana MeJA raha ny momba ny fanamboarana metabolom-n'ny sela. Ireo valiny ireo dia manondro fa ny famokarana JA na ny famindrana famantarana dia voafetra ara-batana amin'ny karazana tsy mamaly ny famantarana. Mba hitsapana ity petra-kevitra ity, dia nodinihinay ireo karazana efatra (N. pallens, N. mills, N. pink ary N. microphylla) vokatry ny W + W, W + OSMs ary W + OSS1 Transcriptome (39). Mifanaraka amin'ny lamina fanavaozana metabolome, ireo karazana ireo dia misaraka tsara ao amin'ny habaka transcriptome, izay ny N. attenuated dia naneho ny RDPI OS-induced avo indrindra, raha ny N. gracilis kosa no nanana ny ambany indrindra (Sary 6A). Na izany aza, hita fa ny fahasamihafan'ny transcriptome vokatry ny N. oblonga no ambany indrindra amin'ireo karazana efatra, mifanohitra amin'ny fahasamihafan'ny metabonomika avo indrindra an'ny N. oblonga izay naseho teo aloha tamin'ny karazana fito. Ny fanadihadiana teo aloha dia naneho fa ny andiana fototarazo mifandraika amin'ny famantarana fiarovana voalohany, anisan'izany ny famantarana JA, dia manazava ny maha-manokana ny valin'ny fiarovana voalohany vokatry ny elicitors mifandraika amin'ny herbivore amin'ny karazana Nicotiana (39). Ny fampitahana ny lalan'ny famantarana JA eo amin'ireo karazana efatra ireo dia naneho lamina mahaliana (Sary 6B). Ny ankamaroan'ny fototarazo amin'ity lalana ity, toy ny AOC, OPR3, ACX ary COI1, dia naneho ambaratonga avo lenta amin'ny induction amin'ireo karazana efatra ireo. Na izany aza, ny fototarazo fototra, JAR4, dia manova ny JA ho endrika mavitrika biolojika amin'ny transcripts JA-Ile voangona, ary ambany dia ambany ny haavon'ny transcription, indrindra amin'ny N. mills, Nepenthes pieris ary N. microphylla. Ankoatra izany, ny transcript an'ny fototarazo hafa AOS ihany no tsy hita tao amin'ny N. bifidum. Ireo fiovana eo amin'ny fanehoan-kevitry ny fototarazo ireo dia mety ho tompon'andraikitra amin'ny phenotype tafahoatra vokatry ny famokarana JA ambany amin'ny karazana signal anergique sy ny induction an'ny N. gracilis.
(A) Famakafakana ny teorian'ny fampahalalana momba ny fandaharana indray ny valinteny fandikana voalohany amin'ny karazana paraky efatra mifandray akaiky izay nalaina santionany 30 minitra taorian'ny fampidirana zavamaniry. Ny RDPI dia kajiana amin'ny fampitahana ny ravina vokatry ny OS zavamaniry amin'ny fanaraha-maso ny ratra. Ny loko dia manondro karazana samihafa, ary ny marika dia manondro fomba fitsaboana samihafa. (B) Famakafakana ny fanehoana ny fototarazo ao amin'ny lalan'ny famantarana JA eo amin'ny karazana efatra. Ny lalan'ny JA nohafohezina dia aseho eo akaikin'ny tabilao boaty. Ny loko samihafa dia manondro fomba fanodinana samihafa. Ny kintana dia manondro fa misy fahasamihafana lehibe eo amin'ny fitsaboana W + OS sy ny fanaraha-maso W + W (ho an'ny fitsapana t an'ny Mpianatra ho an'ny fahasamihafana tsiroaroa, *P<0.05, **P<0.01 ary ***P<0.001). OPDA, asidra 12-oxophytodienoic; OPC-8: asidra 0,3-oxo-2(2′(Z)-pentenyl)-cyclopentane-1-octanoic.
Tao amin'ny fizarana farany, dia nodinihinay ny fomba ahafahan'ny fiovan'ny metaboloma amin'ny karazana bibikely samihafa mahatohitra ny herbivore. Ny fikarohana teo aloha dia nanantitrantitra ny karazana Nicotiana. Tena samy hafa ny fanoherany ny Ms sy ny larva (40). Eto, dia nodinihinay ny fifandraisana misy eo amin'ity modely ity sy ny plastifikan'ny metabolismany. Amin'ny fampiasana ireo karazana paraky efatra etsy ambony, ary ny fitsapana ny fifandraisana misy eo amin'ny fahasamihafana sy ny fanasokajiana ny metaboloma vokatry ny herbivore sy ny fanoheran'ny zavamaniry ny Ms sy Sl, dia hitanay fa ny fanoherana, ny fahasamihafana ary ny fanasokajiana ny Sl All ankapobeny dia mifandray tsara, raha toa kosa ka malemy ny fifandraisana misy eo amin'ny fanoherana ny vehivavy manam-pahaizana sy ny fanasokajiana, ary tsy manan-danja ny fifandraisana amin'ny fahasamihafana (Sary S10). Raha ny momba ny fanoherana ny S1, na ny N. chinensis sy ny N. gracilis mihena, izay naseho teo aloha fa naneho ny haavon'ny transduction signal JA sy ny plastifikan'ny metaboloma, dia samy nanana valinteny samihafa tamin'ny fampidirana herbivore, ary naneho fanoherana mitovy ihany koa izy ireo. Lahy sa Vavy.
Tao anatin'ny enimpolo taona lasa, ny teôrian'ny fiarovana ny zavamaniry dia nanome rafitra teôria, izay niorenan'ny vinavinan'ny mpikaroka momba ny fivoarana sy ny asan'ny metabolites manokana momba ny zavamaniry. Ny ankamaroan'ireo teôria ireo dia tsy manaraka ny fomba fiasa mahazatra amin'ny fanatsoahan-kevitra matanjaka (41). Manolotra vinavina fototra (3) amin'ny ambaratonga mitovy amin'ny fanadihadiana izy ireo. Rehefa mamela ny famakafakana ireo teôria manokana ny fitsapana ny vinavina fototra, dia hahatonga ny sehatra handroso. Ho tohanana, fa handà ny hafa (42). Fa kosa, ny teôria vaovao dia manao vinavina amin'ny ambaratonga samihafa amin'ny fanadihadiana ary manampy sosona vaovao amin'ny fiheverana famaritana (42). Na izany aza, ireo teôria roa naroso amin'ny ambaratonga fiasa, MT sy OD, dia azo hazavaina mora foana ho vinavina manan-danja momba ny fiovan'ny metabolika manokana vokatry ny herbivore: Mino ny teôrian'ny OD fa ny fiovana eo amin'ny "habaka" metabolika manokana dia tena mitarika. Mino ny teôrian'ny MT fa ireo fiovana ireo dia tsy hitarika ary ho hita kisendrasendra ao amin'ny habaka metabolika, ary mirona hanana metabolites avo lenta amin'ny fiarovana. Ny fandinihana teo aloha ny vinavinan'ny OD sy MT dia nosedraina tamin'ny fampiasana andiana singa "fiarovana" a priori tery. Ireo fitsapana mifantoka amin'ny metabolite ireo dia manakana ny fahafahana mamakafaka ny halehiben'ny sy ny lalan'ny fanavaozana ny metabolome mandritra ny fambolena zavamaniry, ary tsy mamela ny fitsapana ao anatin'ny rafitra statistika tsy miovaova hitaky vinavina fototra izay azo heverina ho iray manontolo. Mandrefy ny fiovana eo amin'ny metabolome zavamaniry. Eto izahay dia nampiasa ny teknolojia vaovao amin'ny metabolomika mifototra amin'ny MS informatika ary nanao fanadihadiana MS deconvolution amin'ny vola ankapoben'ny famaritana ny teoria momba ny fampahalalana mba hitsapana ny fahasamihafana misy eo amin'ireo roa natolotra amin'ny ambaratonga metabolomika manerantany. Ny vinavina fototra amin'ity teoria ity. Ny teoria momba ny fampahalalana dia nampiharina tamin'ny sehatra maro, indrindra amin'ny sehatry ny biodiversity sy ny fikarohana momba ny fikorianan'ny otrikaina (43). Na izany aza, raha ny fantatsika, ity no fampiharana voalohany ampiasaina hilazana ny habaka fampahalalana metabolika an'ny zavamaniry ary hamaha ny olana ara-tontolo iainana mifandraika amin'ny fiovan'ny metabolika vetivety ho setrin'ny famantarana avy amin'ny tontolo iainana. Indrindra indrindra, ny fahafahan'ity fomba ity dia miankina amin'ny fahafahany mampitaha lamina ao anatin'ny sy eo amin'ny karazana zavamaniry mba handinihana ny fomba nivoaran'ny zavamaniry zavamaniry avy amin'ny karazana samihafa mankany amin'ny lamina macroevolutionary inter-karazana amin'ny ambaratonga samihafa amin'ny evolisiona. Metabolisma.
Ny fanadihadiana singa fototra (PCA) dia mamadika angon-drakitra multivariate ho habaka fampihenana refy mba hahafahana manazava ny fironana lehibe amin'ny angon-drakitra, ka matetika ampiasaina ho teknika fikarohana handinihana ny angon-drakitra, toy ny metabolome deconvolution. Na izany aza, ny fampihenana ny refy dia hamoy ny ampahany amin'ny votoatin'ny fampahalalana ao amin'ny angon-drakitra, ary ny PCA dia tsy afaka manome fampahalalana momba ny toetra izay tena mifandraika amin'ny teoria ekolojika, toy ny: ny fomba fanamboarana ny fahasamihafana amin'ny sehatra manokana (ohatra, harena, fizarana) ary ny habetsahana) metabolites? Inona avy ireo metabolites no maminavina ny toetry ny herbivore iray? Raha jerena ny manokana, ny fahasamihafana ary ny inducibility, dia simba ny votoatin'ny fampahalalana ao amin'ny mombamomba ny metabolite manokana amin'ny ravina, ary hita fa ny fihinanana herbivore dia afaka mampihetsika ny metabolisma manokana. Tsy nampoizina fa nahita izahay fa, araka ny voalaza ao amin'ny tondro momba ny teoria fampahalalana nampiharina, ny toe-javatra metabolika vokatr'izany dia misy fifanindry lehibe taorian'ny fanafihan'ny herbivore roa (ilay generalist Sl misakafo amin'ny alina) sy ny manam-pahaizana momba ny Solanaceae Ms. Na dia samy hafa be aza ny fitondran-tenany sy ny fifantohany. Mpandrindra asidra matavy-asidra amine (FAC) ao amin'ny OS (31). Amin'ny fampiasana OS ho an'ny zavamaniry mpihinana zavamaniry hitsaboana ratra voatsindrona manara-penitra, ny fitsaboana biby mpihinana zavamaniry namboarina dia naneho fironana mitovy amin'izany ihany koa. Ity fomba fiasa manara-penitra ity ho an'ny fanahafana ny fihetsiky ny zavamaniry amin'ny fanafihan'ny biby mpihinana zavamaniry dia manafoana ireo anton-javatra mampisafotofoto vokatry ny fiovan'ny fitondran-tenan'ny biby mpihinana zavamaniry amin'ny fihinanana, izay mitarika amin'ny ambaratonga samihafa amin'ny fahasimbana amin'ny fotoana samihafa (34). Ny FAC, izay fantatra fa antony lehibe mahatonga ny OSM, dia mampihena ny fihetsiky ny JAS sy ny hormonina hafa amin'ny zavamaniry ao amin'ny OSS1, raha mihena in-jatony kosa ny OSS1 (31). Na izany aza, ny OSS1 dia niteraka ambaratonga mitovy amin'ny fiangonan'ny JA raha oharina amin'ny OSM. Efa naseho teo aloha fa ny fihetsiky ny JA ao amin'ny Nepenthes malemy dia tena mora tohina amin'ny OSM, izay ahafahan'ny FAC mitazona ny asany na dia afangaro amin'ny rano amin'ny 1:1000 aza (44). Noho izany, raha ampitahaina amin'ny OSM, na dia ambany dia ambany aza ny FAC ao amin'ny OSS1, dia ampy hiteraka fihanaky ny JA ampy. Ny fanadihadiana teo aloha dia naneho fa ny proteinina mitovy amin'ny porin (45) sy ny oligosaccharides (46) dia azo ampiasaina ho toy ny fanoroana molekiola mba hamporisihana ny fiarovan-tenan'ny zavamaniry ao amin'ny OSS1. Na izany aza, mbola tsy mazava raha ireo elicitors ao amin'ny OSS1 ireo no tompon'andraikitra amin'ny fiangonan'ny JA hita tamin'ny fanadihadiana ankehitriny.
Na dia vitsy aza ny fanadihadiana mamaritra ny dian-tanana metabolika samihafa vokatry ny fampiharana zavamaniry herbivore samihafa na JA na SA ivelany (asidra salisilika) (47), dia tsy nisy nanelingelina ny fikorontanan'ny karazana zavamaniry herbivore manokana ao amin'ny tambajotran'ny ahitra sy ny fiantraikany amin'ny fampahalalana manokana. Ity fanadihadiana ity dia nanamafy bebe kokoa fa ny fifandraisana anatiny amin'ny tambajotra hormonina amin'ny hormonina zavamaniry hafa ankoatra ny JA no mamolavola ny maha-manokana ny fandaminana indray ny metabolika vokatry ny zavamaniry herbivore. Indrindra indrindra, hitanay fa ny ET vokatry ny OSM dia lehibe kokoa noho ny vokatry ny OSS1. Ity fomba ity dia mifanaraka amin'ny votoatin'ny FAC bebe kokoa ao amin'ny OSM, izay fepetra ilaina sy ampy hampihetsika ny fipoahan'ny ET (48). Ao anatin'ny fifandraisan'ny zavamaniry sy ny zavamaniry herbivore, ny fiasan'ny famantarana ny ET amin'ny dinamikan'ny metabolite manokana amin'ny zavamaniry dia mbola tsy voafaritra ary mikendry vondrona fitambarana tokana ihany. Ankoatra izany, ny ankamaroan'ny fanadihadiana dia nampiasa fampiharana ivelany ny ET na ireo mpialoha lalana azy na ireo mpanakana isan-karazany mba handinihana ny fandrindrana ny ET, izay anisan'izany ireo fampiharana simika ivelany ireo dia hiteraka voka-dratsy tsy voafaritra maro. Raha ny fantatray, ity fanadihadiana ity no fandinihana rafitra voalohany amin'ny ambaratonga lehibe momba ny anjara asan'ny ET amin'ny fampiasana ET mba hamokarana sy hahatsapana ireo zavamaniry transgenic simba mba handrindrana ny dinamikan'ny metabolome zavamaniry. Ny fampidirana ET manokana ho an'ny herbivore dia afaka manova ny valin'ny metabolome amin'ny farany. Ny manan-danja indrindra dia ny fanodinkodinana transgenic ny fototarazo ET biosynthesis (ACO) sy ny fahatsapana (ETR1) izay naneho ny fanangonan'ny phenolamides manokana ho an'ny herbivore. Efa naseho teo aloha fa ny ET dia afaka manatsara ny fanangonan'ny nikôtinina vokatry ny JA amin'ny alàlan'ny fanaraha-maso ny putrescine N-methyltransferase (49). Na izany aza, raha jerena amin'ny lafiny mekanika, dia tsy mazava ny fomba fanatsarana ny fampidirana phenamide ataon'ny ET. Ankoatra ny fiasan'ny ET amin'ny famindrana famantarana, ny fivezivezen'ny metabolisma dia azo afindra mankany amin'ny S-adenosyl-1-methionine ihany koa mba handrindrana ny fampiasam-bola amin'ny polyaminophenol amides. Ny S-adenosyl-1-methionine dia ET ary mpanelanelana mahazatra amin'ny lalan'ny biosynthesis polyamine. Mila fandalinana bebe kokoa ny fomba fiasan'ny famantarana ET amin'ny fandrindrana ny haavon'ny phenolamide.
Nandritra ny fotoana ela, noho ny habetsahan'ny metabolites manokana tsy fantatra ny rafitra, ny fifantohana mafy amin'ny sokajy metabolika manokana dia tsy afaka nanombana tsara ny fiovana ara-potoana amin'ny fahasamihafan'ny metabolika aorian'ny fifandraisana ara-biolojika. Amin'izao fotoana izao, mifototra amin'ny fanadihadiana ny teorian'ny fampahalalana, ny vokatra lehibe amin'ny fahazoana MS/MS spectrum mifototra amin'ny metabolites tsy mitongilana dia ny hoe ireo herbivores mihinana na manahaka herbivores dia manohy mampihena ny fahasamihafan'ny metabolika amin'ny ankapobeny amin'ny metabolome ravina sady mampitombo ny ambaratongan'ny specialization. Io fitomboana vetivety amin'ny metabolome manokana vokatry ny herbivores io dia mifandray amin'ny fitomboana synergistic amin'ny transcriptome specificity. Ny endri-javatra izay mandray anjara betsaka indrindra amin'ity specialization metabolome lehibe kokoa ity (manana sanda Si ambony kokoa) dia ny metabolite manokana miaraka amin'ny fiasan'ny herbivore efa voafaritra teo aloha. Ity modely ity dia mifanaraka amin'ny vinavinan'ny teoria OD, saingy ny vinavinan'ny MT mifandraika amin'ny kisendrasendra amin'ny fandaharana indray ny metabolome dia tsy mifanaraka. Na izany aza, ity angon-drakitra ity dia mifanaraka amin'ny vinavinan'ny modely mifangaro (MT tsara indrindra; Sary 1B), satria ny metabolites tsy voafaritra hafa miaraka amin'ny fiasan'ny fiarovana tsy fantatra dia mety mbola hanaraka fizarana Si kisendrasendra.
Ny lamina iray mendrika homarihina izay voarakitry ity fikarohana ity dia ny hoe manomboka amin'ny ambaratongan'ny evolisiona bitika (zavamaniry tokana sy mponina paraky) ka hatramin'ny ambaratonga evolisiona lehibe kokoa (karazana paraky mifandray akaiky), ny ambaratonga samihafa amin'ny fandaminana evolisiona dia ao anatin'ny "fiarovana tsara indrindra". Misy fahasamihafana lehibe eo amin'ny fahafahan'ny zavamaniry mpihinana zavamaniry. Moore et al. (20) sy Kessler ary Kalske (1) dia nanolotra tsy miankina ny hanovana ireo ambaratonga telo momba ny zavamananaina izay nofaritan'i Whittaker (50) tany am-boalohany ho fiovana ara-potoana sy vokatry ny fahasamihafan'ny simika; ireo mpanoratra ireo dia tsy namintina ny fomba fiasa ho an'ny fanangonana angon-drakitra metabolome amin'ny ambaratonga lehibe ihany koa dia tsy mamaritra ny fomba fikajiana ny fahasamihafan'ny metabolika avy amin'ireo angon-drakitra ireo. Amin'ity fandalinana ity, ny fanitsiana kely amin'ny fanasokajiana ara-paikadin'i Whittaker dia handinika ny fahasamihafan'ny α-metabolic ho toy ny fahasamihafan'ny spectra MS/MS amin'ny zavamaniry iray, ary ny fahasamihafan'ny β-metabolic ho toy ny metabolisma intraspecific fototra amin'ny vondron'olona iray. Space, ary ny fahasamihafan'ny γ-metabolic dia ho fanitarana ny famakafakana karazana mitovy.
Ilaina amin'ny karazana valinteny metabolika isan-karazany ho an'ny biby mpihinana zavamaniry ny famantarana JA. Na izany aza, tsy ampy ny fitsapana ara-kajy henjana momba ny anjara biriky amin'ny fandrindrana intraspecific ny biosynthesis JA amin'ny fahasamihafan'ny metabolome, ary mbola sarotra ny mahita raha toerana ankapobeny ho an'ny fahasamihafan'ny metabolika vokatry ny adin-tsaina amin'ny ambaratonga macroevolutionary ambony ny famantarana JA. Hitanay fa ny toetran'ny Nepenthes mpihinana zavamaniry dia miteraka fanasokajiana metabolome ary ny fiovaovan'ny fanasokajiana metabolome ao anatin'ny mponina ao amin'ny karazana Nicotiana sy eo amin'ireo karazana Nicotiana mifandray akaiky dia mifandray tsara amin'ny famantarana JA. Ankoatra izany, rehefa simba ny famantarana JA, dia ho foana ny fahasamihafan'ny metabolika ateraky ny herbivore genotype tokana (Sary 3, C sy E). Koa satria ny fiovan'ny spektrum metabolika amin'ny mponina Nepenthes mihena voajanahary dia matetika ara-kajy, ny fiovan'ny fahasamihafan'ny β metabolika sy ny fahasamihafan'ny amin'ity fanadihadiana ity dia mety ho vokatry ny fientanentanana mahery vaika amin'ny sokajy fitambarana manankarena metabolite. Ireo kilasy fitambarana ireo dia manjaka amin'ny ampahany amin'ny mombamomba ny metabolome ary mitarika fifandraisana tsara amin'ny famantarana JA.
Satria samy hafa be ny mekanisma biosimika an'ny karazana paraky mifandray akaiky aminy, dia voafaritra manokana amin'ny lafiny kalitao ny metabolites, ka azo anaovana fanadihadiana kokoa. Ny fikirakirana ny mombamomba ny metabolika voasambotra amin'ny teorian'ny fampahalalana dia mampiseho fa ny famporisihana ny zavamaniry ho toy ny zavamaniry dia mampitombo ny fifanakalozana eo amin'ny fahasamihafan'ny gamma metabolika sy ny fanasokajiana. Ny famantarana JA dia mitana anjara toerana lehibe amin'ity fifanakalozana ity. Ny fitomboan'ny fanasokajiana metabolome dia mifanaraka amin'ny vinavinan'ny OD lehibe ary mifandray tsara amin'ny famantarana JA, raha toa kosa ny famantarana JA dia mifandray ratsy amin'ny fahasamihafan'ny gamma metabolika. Ireo modely ireo dia manondro fa ny fahafahan'ny zavamaniry OD dia voafaritry ny plasticity an'ny JA, na amin'ny ambaratonga microevolutionary na amin'ny ambaratonga evolisiona lehibe kokoa. Ny fanandramana fampiharana JA exogenous izay mandingana ny lesoka amin'ny biosynthesis JA dia mampiseho bebe kokoa fa ny karazana paraky mifandray akaiky dia azo avahana ho karazana mamaly ny famantarana sy tsy mamaly ny famantarana, toy ny fomba JA sy ny plasticity metabolome ateraky ny zavamaniry ho toy ny zavamaniry. Ny karazana tsy mamaly ny famantarana dia tsy afaka mamaly noho ny tsy fahafahany mamokatra JA endogenous ary noho izany dia iharan'ny fetra ara-batana. Mety ho vokatry ny fiovan'ny fototarazo sasany ao amin'ny lalan'ny famantarana JA (AOS sy JAR4 ao amin'ny N. crescens) an'ny N. crescens izany. Ity valiny ity dia manasongadina fa ireo lamina macroevolutionary interspecies ireo dia mety ho vokatry ny fiovan'ny fahatsapana sy ny fahaiza-mamaly ny hormonina anatiny.
Ankoatra ny fifandraisana misy eo amin'ny zavamaniry sy ny biby mpihinana zavamaniry, ny fikarohana ny fahasamihafan'ny metabolika dia mifandray amin'ny fandrosoana ara-teorika manan-danja rehetra amin'ny fikarohana momba ny fampifanarahana ara-biolojika amin'ny tontolo iainana sy ny fivoaran'ny toetra phenotypic sarotra. Miaraka amin'ny fitomboan'ny habetsaky ny angon-drakitra azo avy amin'ny fitaovana MS maoderina, ny fitsapana petra-kevitra momba ny fahasamihafan'ny metabolika dia afaka mihoatra ny fahasamihafan'ny metabolite tsirairay/sokajy ary manao fanadihadiana manerantany mba hampisehoana lamina tsy ampoizina. Ao anatin'ny dingan'ny fanadihadiana amin'ny ambaratonga lehibe, ny metafora manan-danja dia ny hevitra momba ny famoronana sarintany misy dikany izay azo ampiasaina handinihana angon-drakitra. Noho izany, ny vokatra manan-danja amin'ny fampifangaroana ankehitriny ny metabolomika MS/MS tsy mitanila sy ny teoria momba ny fampahalalana dia ny fanomezana metrika tsotra izay azo ampiasaina hanamboarana sarintany hijerena ny fahasamihafan'ny metabolika amin'ny ambaratonga taksonomika samihafa. Izany no fepetra fototra amin'ity fomba ity. Ny fandalinana ny fivoarana bitika/makro sy ny ekolojian'ny vondrom-piarahamonina.
Eo amin'ny sehatry ny fivoarana lehibe, ny fototry ny teoria momba ny fiaraha-mivoatra eo amin'ny zavamaniry sy ny bibikely nosoratan'i Ehrlich sy Raven (51) dia ny maminavina fa ny fiovaovan'ny fahasamihafan'ny metabolika eo amin'ny karazana no antony mahatonga ny fahasamihafan'ny tetiarana zavamaniry. Na izany aza, tao anatin'ny dimampolo taona nanomboka tamin'ny namoahana ity asa manan-danja ity, dia mahalana vao nosedraina io petra-kevitra io (52). Izany dia vokatry ny toetra phylogenetic amin'ny toetra metabolika azo ampitahaina amin'ny tetiarana zavamaniry lavitra. Azo ampiasaina io tsy fahita firy io mba hanamafisana ny fomba famakafakana lasibatra. Ny fomba fiasan'ny MS/MS ankehitriny izay karakarain'ny teoria momba ny fampahalalana dia mandrefy ny fitoviana ara-drafitra MS/MS amin'ny metabolites tsy fantatra (tsy misy fifantenana metabolite mialoha) ary mamadika ireo MS/MS ireo ho andiana MS/MS, noho izany amin'ny metabolisma matihanina dia ampitahaina amin'ny ambaratonga fanasokajiana ireo modely macro-evolutionary ireo. Tondro statistika tsotra. Mitovy amin'ny famakafakana phylogenetic ny dingana, izay afaka mampiasa fampifanarahana ny filaharana mba handrefesana ny tahan'ny fahasamihafan'ny karazany na ny fivoaran'ny toetra tsy misy vinavina mialoha.
Eo amin'ny sehatry ny biochemika, ny petra-kevitra momba ny sivana nataon'i Firn sy Jones (53) dia mampiseho fa ny fahasamihafan'ny metabolika dia tazonina amin'ny ambaratonga samihafa mba hanomezana akora fototra hampiasana ny asa biolojikan'ireo metabolites tsy mifandray na efa nosoloina teo aloha. Ny fomba teorian'ny fampahalalana dia manome rafitra iray izay ahafahana mandrefy ireo fiovana evolisiona manokana momba ny metabolites izay mitranga mandritra ny fanasokajiana metabolites ho ampahany amin'ny dingana sivana evolisiona natolotra: fampifanarahana biolojika mavitrika avy amin'ny specificity ambany mankany amin'ny specificity avo lenta. Ny metabolites voasakana amin'ny tontolo iainana iray.
Raha fintinina, tamin'ny andro voalohan'ny biolojia molekiola, dia nisy teoria manan-danja momba ny fiarovana ny zavamaniry novolavolaina, ary ny fomba mifototra amin'ny petra-kevitra deductive dia heverina ho hany fomba handrosoana ara-tsiansa. Izany dia vokatry ny fetran'ny teknika amin'ny fandrefesana ny metaboloma manontolo. Na dia tena ilaina amin'ny fisafidianana mekanisma hafa mahatonga ny antony aza ny fomba mifototra amin'ny petra-kevitra, dia voafetra kokoa ny fahafahany mampandroso ny fahatakarantsika ny tambajotra biochemika noho ny fomba kajy misy amin'izao fotoana izao amin'ny siansa maoderina izay mampiasa angon-drakitra betsaka. Noho izany, ny teoria izay tsy azo vinavinaina dia mihoatra lavitra ny sehatry ny angon-drakitra misy, ka tsy azo foanana ny tsingerin'ny raikipohy/fitsapana petra-kevitra momba ny fandrosoana eo amin'ny sehatry ny fikarohana (4). Vinavinainay fa ny fomba kajy metabolomika nampidirina teto dia afaka mamelona indray ny fahalianana amin'ny olana vao haingana (ahoana) sy farany (nahoana) momba ny fahasamihafan'ny metabolika, ary mandray anjara amin'ny vanim-potoana vaovao amin'ny siansa momba ny angon-drakitra tarihin'ny teoria. Ny vanim-potoana dia nandinika indray ireo teoria manan-danja izay nanentana ny taranaka teo aloha.
Ny famahanana mivantana ny biby mpihinana zavamaniry dia atao amin'ny alàlan'ny fampiakarana larva instar faharoa na larva Sl amin'ny ravin'ny zavamaniry pitcher miloko hatsatra amin'ny zavamaniry raozy iray mamelana, miaraka amin'ny famerimberenana zavamaniry 10 isaky ny zavamaniry. Nofatorana tamin'ny clamps ny larva bibikely, ary ny sela ravina sisa tavela dia nangonina 24 sy 72 ora aorian'ny aretina ary nangatsiaka haingana, ary nalaina ny metabolites.
Manaova fanahafana ny fitsaboana zavamaniry amin'ny fomba mirindra tsara. Ny fomba fiasa dia ny fampiasana kodiarana misy lamina lamba mba hanindrona andalana tsilo telo amin'ny andaniny roa amin'ny tapany afovoan'ny ravina telo mivelatra tanteraka amin'ny zavamaniry mandritra ny dingana fitomboan'ny fehezam-boninkazo, ary avy hatrany dia asio Ms voadio 1:5. Na ampiasao rantsantanana misy fonon-tanana mba hampidirana ny S1 OS ao amin'ny ratra voatsindrona. Angony ary karakarao ny ravina araka ny voalaza etsy ambony. Ampiasao ny fomba voalaza teo aloha mba hanesorana ireo metabolites voalohany sy ireo hormonina avy amin'ny zavamaniry (54).
Ho an'ny fampiharana JA ivelany, ny ravin'ny petiole telo amin'ny zavamaniry enina mamelana raozy tsirairay dia tsaboina amin'ny paty lanolina 20μl misy MeJA 150μg (Lan + MeJA), ary lanolina 20μl miampy fitsaboana ratra (Lan + W), na ampiasao lanolina madio 20μl ho fanaraha-maso. Nojinjaina 72 ora taorian'ny fitsaboana ny ravina, nangatsiaka tao anaty azota ranoka, ary notehirizina tamin'ny -80°C mandra-pahatongan'ny fampiasana azy.
Taranaka efatra avy amin'ny JA sy ET no hita tao amin'ny vondrona fikarohanay, dia ny irAOC (36), irCOI1 (55), irACO ary sETR1 (48). Nasehon'ny irAOC fa nihena be ny tahan'ny JA sy JA-Ile, raha toa kosa ka tsy mora voan'ny JA ny irCOI1. Raha ampitahaina amin'ny EV, nitombo ny fanangonan'ny JA-Ile. Toy izany koa, hampihena ny famokarana ET ny irACO, ary raha ampitahaina amin'ny EV, ny sETR1, izay tsy mora voan'ny ET, dia hampitombo ny famokarana ET.
Spektrometatra laser photoacoustic (Sensor Sense ETD-300 real-time ET sensor) no ampiasaina hanaovana fandrefesana ET tsy misy fandidiana. Taorian'ny fitsaboana dia notapatapahina avy hatrany ny antsasaky ny ravina ary nafindra tao anaty tavoahangy fitaratra 4 ml voaisy tombo-kase, ary navela hiangona tao anatin'ny 5 ora ny habaka ambony. Nandritra ny fandrefesana dia nosasana tamin'ny rivotra madio 2 litatra/ora nandritra ny 8 minitra ny tavoahangy tsirairay, izay efa nandalo tamin'ny katalista nomen'ny Sensor Sense mba hanesorana ny CO2 sy ny rano.
Navoaka voalohany tao amin'ny (35) ny angon-drakitra microarray ary notehirizina tao amin'ny National Center for Biotechnology Information (NCBI) Gene Expression Comprehensive Database (laharana fidirana GSE30287). Ny angon-drakitra mifandraika amin'ny ravina vokatry ny fitsaboana W + OSMs sy ny fanaraha-maso tsy simba dia nalaina ho an'ity fandalinana ity. Ny hamafin'ny manta dia log2. Talohan'ny fanadihadiana statistika, ny fototra dia novaina ary naverina tamin'ny laoniny ho amin'ny percentile faha-75 amin'ny alàlan'ny fonosana rindrambaiko R.
Ny angon-drakitra voalohany momba ny filaharan'ny RNA (RNA-seq) an'ny karazana Nicotiana dia nalaina avy amin'ny NCBI Short Reading Archives (SRA), ny laharan'ny tetikasa dia PRJNA301787, izay notaterin'i Zhou et al. (39) ary mitohy araka ny voalaza ao amin'ny (56). Ny angon-drakitra manta nokarakarain'ny W + W, W + OSM ary W + OSS1 mifandraika amin'ny karazana Nicotiana dia nofantenana ho an'ny fanadihadiana amin'ity fandalinana ity, ary nokarakaraina tamin'ity fomba manaraka ity: Voalohany, ny famakiana RNA-seq manta dia novaina ho endrika FASTQ. Ny HISAT2 dia mamadika ny FASTQ ho SAM, ary ny SAMtools dia mamadika ny rakitra SAM ho rakitra BAM voalamina. Ny StringTie dia ampiasaina hikajiana ny fanehoana ny fototarazo, ary ny fomba fanehoana azy dia ny fisian'ny sombin-javatra isaky ny arivo sombin-javatra fototra isaky ny tapitrisa sombin-javatra fandikana voalamina.
Ny tsanganana chromatography Acclaim (150 mm x 2.1 mm; haben'ny poti 2.2μm) ampiasaina amin'ny fanadihadiana sy ny tsanganana mpiambina 4 mm x 4 mm dia vita amin'ny fitaovana mitovy. Ity gradient binary manaraka ity no ampiasaina amin'ny rafitra Dionex UltiMate 3000 Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC): 0 hatramin'ny 0.5 minitra, isocratic 90% A [rano deionized, 0.1% (v/v) acetonitrile sy 0.05% asidra formika], 10% B (Acetonitrile sy 0.05% asidra formika); 0.5 hatramin'ny 23.5 minitra, ny dingana gradient dia 10% A sy 90% B, tsirairay avy; 23.5 hatramin'ny 25 minitra, isocratic 10% A sy 90% B. Ny tahan'ny fikorianan'ny rano dia 400μl/min. Ho an'ny fanadihadiana MS rehetra, ampidiro ao anaty fitaovana famakafakana quadrupole sy time-of-flight (qTOF) misy loharano electrospray miasa amin'ny fomba ionization tsara (voltazy kapilary, 4500 V; fivoahan'ny kapilary 130 V; mari-pana maina 200°C; fivezivezen'ny rivotra maina 10 litatra/min).
Manaova fanadihadiana ny sombin-javatra MS / MS (antsoina eto hoe MS / MS) izay tsy misy ifandraisany na tsy azo avahana amin'ny angon-drakitra mba hahazoana fampahalalana ara-drafitra momba ny mombamomba ny metabolika azo tsikaritra amin'ny ankapobeny. Ny foto-kevitry ny fomba MS/MS tsy misy fanavahana dia miankina amin'ny hoe ny quadrupole dia manana varavarankely fisarahana lehibe dia lehibe [noho izany, hevero ho sombin-javatra ny famantarana rehetra momba ny tahan'ny lanja-amin'ny fiampangana (m/z)]. Noho izany antony izany, satria tsy afaka namorona fironana CE ny fitaovana Impact II, dia nisy fanadihadiana mahaleo tena maromaro natao tamin'ny fampiasana ny sandan'ny angovon'ny fifandonana (CE) vokatry ny fifandonana. Raha fintinina, diniho aloha ny santionany amin'ny alàlan'ny UHPLC-electrospray ionization/qTOF-MS amin'ny alàlan'ny fomba spectrometry mass tokana (toe-javatra fisarahana ambany ateraky ny fisarahana ao amin'ny loharano), scan avy amin'ny m/z 50 ka hatramin'ny 1500 amin'ny matetika famerimberenana 5 Hz. Ampiasao ny azota ho toy ny entona fifandonana ho an'ny fanadihadiana MS/MS, ary manaova fandrefesana mahaleo tena amin'ireto voltazy fisarahana efatra samihafa vokatry ny fifandonana manaraka ireto: 20, 30, 40, ary 50 eV. Mandritra ny dingana fandrefesana, ny quadrupole no manana ny varavarankely lehibe indrindra amin'ny fanasarahana ny faobe, manomboka amin'ny m/z 50 ka hatramin'ny 1500. Rehefa apetraka amin'ny 200 ny vatana eo anoloana m/z sy ny sakany fanasarahana, dia miasa ho azy ny elanelan'ny faobe amin'ny alalan'ny rindrambaiko miasa amin'ny fitaovana ary 0 Da. Jereo raha misy sombin-faobe toy ny amin'ny fomba fanasarahana tokana. Ampiasao ny sodium formate (isopropanol 50 ml, asidra formika 200 μl ary vahaolana NaOH 1 ml 1M) ho an'ny fanamarinana ny faobe. Amin'ny fampiasana ny algorithm fanamarinana avo lenta an'i Bruker, dia voamarina ny rakitra data rehefa avy nampiasa ny spectrum antonony tao anatin'ny fe-potoana iray. Ampiasao ny fiasa fanondranana ny rindrambaiko Data Analysis v4.0 (Brook Dalton, Bremen, Alemaina) mba hanovana ny rakitra data manta ho endrika NetCDF. Ny angon-drakitra MS/MS dia voatahiry ao amin'ny tahiry metabolomika misokatra MetaboLights (www.ebi.ac.uk) miaraka amin'ny laharan'ny fidirana. MTBLS1471.
Azo tanterahina amin'ny alalan'ny famakafakana ny fifandraisana misy eo amin'ny mari-pamantarana MS1 sy MS/MS ho an'ny angovo fifandonana ambany sy avo ary ireo fitsipika vao nampiharina ny fivoriambe MS/MS. Ampiasaina hanatanterahana ny famakafakana ny fifandraisana misy eo amin'ny fizarana ny precursor amin'ny vokatra ny script R, ary ampiasaina hanatanterahana ireo fitsipika ny script C# (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline).
Mba hampihenana ny lesoka diso vokatry ny tabataba any ambadika sy ny fifandraisana diso vokatry ny famantarana ny endri-javatra m/z sasany amin'ny santionany vitsivitsy monja, dia mampiasa ny fiasa "feno tendrony" an'ny fonosana R XCMS (ho an'ny fanitsiana ny tabataba any ambadika) izahay. Tokony hampiasaina hanoloana ny hamafin'ny "NA" (tendrony tsy hita). Rehefa ampiasaina ny fiasa feno tendrony, dia mbola misy sanda hamafin'ny "0" maro ao amin'ny angon-drakitra izay hisy fiantraikany amin'ny kajy fifandraisana. Avy eo, ampitahaintsika ny valin'ny fanodinana angon-drakitra azo rehefa ampiasaina ny fiasa feno tendrony ary rehefa tsy ampiasaina ny fiasa feno tendrony, ary kajintsika ny sandan'ny tabataba any ambadika mifototra amin'ny sanda tombanana voahitsy, ary avy eo solointsika amin'ny sanda fototra voakajy ireo sanda hamafin'ny 0 ireo. Nodinihinay ihany koa ireo endri-javatra izay mihoatra ny intelo heny noho ny sanda fototra ny hamafiny ary noheverinay ho "tendrony marina". Ho an'ny kajy PCC, ny famantarana m/z an'ny angon-drakitra mialoha ny santionany (MS1) sy ny sombin-drakitra misy tendrony marina valo farafahakeliny ihany no raisina.
Raha toa ka mifandray be amin'ny fihenan'ny hamafin'ny toetra mitovy amin'ny toetra mitovy izay iharan'ny angovo fifandonana ambany na avo ny hamafin'ny toetran'ny precursor ao amin'ny santionany manontolo, ary tsy asiana marika ho tampon'ny isotope amin'ny CAMERA ilay toetra, dia azo faritana bebe kokoa izany. Avy eo, amin'ny alàlan'ny fikajiana ny mpivady precursor-product rehetra ao anatin'ny 3 s (ny fe-potoana fitazonana tombanana ho an'ny fitazonana tampon'ny tampony), dia atao ny fanadihadiana momba ny fifandraisana. Rehefa ambany noho ny sandan'ny precursor ny sandan'ny m/z ary mitranga ao amin'ny toerana mitovy amin'ny santionany ao amin'ny angon-drakitra ny fizarazarana MS/MS amin'ny precursor izay niaviany, dia heverina ho sombintsombiny izany.
Mifototra amin'ireto fitsipika tsotra roa ireto, dia esorintsika ireo sombin-javatra voafaritra manana sanda m/z lehibe kokoa noho ny m/z an'ny mpialoha lalana voafaritra, ary mifototra amin'ny toerana misy ny mpialoha lalana sy ny sombin-javatra voafaritra. Azo atao ihany koa ny misafidy ireo endri-javatra kalitao novokarin'ny sombin-javatra maro ao amin'ny loharano novokarina tamin'ny fomba MS1 ho mpialoha lalana kandidà, ka miteraka fitambarana MS/MS miverimberina. Mba hampihenana io fiverimberenan'ny angon-drakitra io, raha mihoatra ny 0.6 ny fitoviana NDP amin'ny spectra, ary anisan'ny chromatogram "pcgroup" voamariky ny CAMERA izy ireo, dia hampiarahinay izy ireo. Farany, ampiarahinay ireo valin'ny CE efatra mifandraika amin'ny mpialoha lalana sy ny sombin-javatra ao amin'ny spectra composite farany amin'ny alàlan'ny fisafidianana ny tendrony avo indrindra amin'ireo tendrony kandidà rehetra manana sanda m/z mitovy amin'ny angovo fifandonana samihafa. Ny dingana fanodinana manaraka dia mifototra amin'ny foto-kevitry ny spectra composite ary raisina an-tsaina ny fepetra CE samihafa ilaina mba hampitomboana ny mety hisian'ny fisarahana, satria ny sombin-javatra sasany dia tsy azo tsikaritra afa-tsy amin'ny angovo fifandonana manokana.
Nampiasaina hikajiana ny fahafahan'ny mombamomba ny metabolika ny RDPI (30). Ny fahasamihafan'ny spektrum metabolika (Hj index) dia avy amin'ny habetsahan'ny mpialoha lalana MS/MS mampiasa ny entropy Shannon amin'ny fizarana matetika MS/MS mampiasa ny fampitoviana manaraka nohazavain'i Martínez et al. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) izay mifanitsy amin'ny matetika mifandraika amin'ny MS/MS faha-i ao amin'ny santionany faha-j ny Pij (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2,…, m) t).
Ny fari-pahaizan'ny metabolika (Si index) dia faritana ho toy ny famantarana ny MS/MS iray mifandraika amin'ny matetika eo amin'ireo santionany dinihina. Ny fari-pahaizan'ny MS/MS dia kajy toy ny Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi)
Ampiasao ity raikipohy manaraka ity mba handrefesana ny tondro δj manokana ho an'ny metabolome an'ny santionany j tsirairay, ary ny salan'isa momba ny MS/MS specificity δj = ∑i = 1mPijSi
Mifanitsy tsiroaroa ny spektra MS/MS, ary kajy mifototra amin'ny isa roa ny fitoviana. Voalohany, amin'ny fampiasana ny NDP mahazatra (fantatra ihany koa amin'ny hoe fomba fifandraisana cosine), ampiasao ity fampitoviana manaraka ity mba hanomezana isa ny fitoviana segment eo amin'ny spektra NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 izay S1 sy S2 Mifanaraka amin'izany, ho an'ny spektra 1 sy spektra 2, ary koa ny WS1, i sy WS2, i dia maneho ny lanja mifototra amin'ny hamafin'ny tendrony ka ny fahasamihafan'ny tendrony iraisana faha-i eo amin'ny spektra roa dia latsaky ny 0.01 Da. Kajy toy izao manaraka izao ny lanja: W = [hamafin'ny tendrony] m [kalitao] n, m = 0.5, n = 2, araka ny soso-kevitry ny MassBank.
Nampiharina ny fomba fanombanana faharoa, izay nahitana ny famakafakana ny NL iraisana teo amin'ny MS/MS. Noho izany, nampiasa ireo lisitra NL 52 izay matetika hita nandritra ny fizotran'ny fanasarahana MS izahay, ary ny NL manokana kokoa (rakitra angona S1) izay efa nasiana fanamarihana teo aloha ho an'ny spektrum MS/MS an'ny metabolites faharoa amin'ny karazana Nepenthes malemy (9, 26). Mamorona vector binary 1 sy 0 ho an'ny MS/MS tsirairay, mifanaraka amin'ny ankehitriny sy ny tsy fisian'ny NL sasany. Mifototra amin'ny fitoviana elanelana Euclidean, ny isa fitoviana NL dia kajy ho an'ny vectors NL binary tsirairay.
Mba hanaovana "dual clustering", dia nampiasa ny fonosana R DiffCoEx izahay, izay mifototra amin'ny fanitarana ny Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA). Amin'ny fampiasana ny matrices NDP sy NL scoring an'ny MS/MS spectra, dia nampiasa ny DiffCoEx izahay mba hikajiana ny matrice correlation comparative. Ny clustering binary dia tanterahina amin'ny alàlan'ny fametrahana ny parameter "cutreeDynamic" amin'ny method = "hybrid", cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, ary minClusterSize = 10. Ny kaody loharano R an'ny DiffCoEx dia nalaina avy amin'ny rakitra fanampiny 1 nataon'i Tesson et al. (57); Ny fonosana rindrambaiko R WGCNA ilaina dia azo jerena ao amin'ny https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA.
Mba hanaovana fanadihadiana ny tambajotra molekiolarin'ny MS/MS, dia nokajianay ny fifandraisana spektraly mifanandrify mifototra amin'ny karazana fitoviana NDP sy NL, ary nampiasa rindrambaiko Cytoscape izahay mba hijerena ny topolojian'ny tambajotra amin'ny fampiasana ny firafitra organika ao amin'ny fampiharana fanitarana ny algorithma firafitra CyFilescape yFiles.
Ampiasao ny R version 3.0.1 hanaovana fanadihadiana statistika momba ny angona. Notombanana tamin'ny alalan'ny fanadihadiana roa sosona momba ny fiovaovana (ANOVA) ny lanjan'ny statistika, narahin'ny fitsapana post-hoc Tukey's honestly significant difference (HSD). Mba handinihana ny fahasamihafana misy eo amin'ny fitsaboana amin'ny zavamaniry sy ny fanaraha-maso, dia nodinihina tamin'ny alalan'ny fitsapana t an'ny Student ny fizarana roa sosona amin'ireo vondrona santionany roa mitovy fiovaovana.
Raha mila fitaovana fanampiny ho an'ity lahatsoratra ity dia jereo ny http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
Lahatsoratra azon'ny rehetra idirana ity, zaraina araka ny fepetran'ny Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike, izay mamela ny fampiasana, fizarana ary famokarana amin'ny fitaovana rehetra, raha mbola tsy natao ho an'ny tombony ara-barotra ny fampiasana farany ary ny fototra iorenan'ny asa tany am-boalohany dia marina. Referansa.
Fanamarihana: Ny adiresy mailakao ihany no angatahinay aminao mba hahafantaran'ilay olona atolotrao ny pejy fa tianao ho hitany ilay mailaka ary tsy spam izany. Tsy haka adiresy mailaka izahay.
Ity fanontaniana ity dia ampiasaina hitsapana raha mpitsidika ianao ary hisorohana ny fandefasana spam mandeha ho azy.
Ny teorian'ny fampahalalana dia manome fomba iraisam-pirenena ho an'ny fampitahana ireo metabolomy manokana sy ny faminaniana ny teorian'ny fiarovana amin'ny fitsapana.
Ny teorian'ny fampahalalana dia manome fomba iraisam-pirenena ho an'ny fampitahana ireo metabolomy manokana sy ny faminaniana ny teorian'ny fiarovana amin'ny fitsapana.
©2021 American Association for the Advancement of Science. Zo rehetra voatokana. Ny AAAS dia mpiara-miasa amin'ny HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ary COUNTER. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.