Тӱрлӧ кушкыл аралыме теорий-влак кушкыл специализироватлыме метаболизмын образецшым умылтараш кӱлешан теоретический йӧн пуат, но нунын тӱҥ прогнозышт тергаш кодеш. Тыште ме беспристрастный тандемный масс-спектрометрий (МС/МС) анализ дене пайдаланенна, тамак дене лушкыдемдыме штамм-влакын метаболомыштым посна кушкыл гыч популяций да лишыл родо-тукым марте системно шымленна, да информацийыште улшо сложный спектр-влак негызеш шуко масс-спектрометрический ойыртем теорийым обрабатыватленна. Оптимальный обороно (ОД) да куснаш цель (МТ) теорий-влакын тӱҥ прогнозыштым тергаш кышкарыште. Кушкыл метаболомикын информаций компонентше ОД теорий дене келшен толеш, но шудо кочшо-влакын ыштыме метаболомик динамикышт нерген МТ теорийын тӱҥ прогнозшо ваштареш шога. Микро гыч макро марте эволюций масштабыште жасмонат сигналым ОД-ын тӱҥ детерминантше семын палемдыме, а этилен сигнал MS/MS молекулярный сеть дене аннотироватлыме шудо кочшо-влаклан ойыртемалтше вашмутым раш келыштарыме йӧным пуэн.
Тӱрлӧ структуран посна метаболит-влак кушкылын йырым-йырысе средалан келыштарыме тӱҥ участникше улыт, поснак тушман деч аралыме годым (1). Кушкыллаште вашлиялтше посна метаболизмын ӧрыктарыше диверсификацийже лу ий жапыште тудын экологий функцийжын шуко аспектшым келгын шымлаш кумылаҥден, да кушкыл аралыме теорий-влакын кужу спискыштым ыштен, нуно кушкыл ден насекомый-влакын вашкылыштын эволюций да экологий вияҥмашышт улыт. Эмпирический шымлымаш кӱлешан йӧн пуа (2). Туге гынат, тиде кушкыл аралыме теорий-влак гипотетический дедуктивный шонымашын нормативный корныж дене огыт кае, кушто тӱҥ прогноз-влак анализын ик кӱкшытыштӧ лийыныт (3) да теоретический вияҥмашын вес циклжым ончыко лукташ экспериментально тергалтыныт (4). Технический ограниченийым данный-влакым погаш ойыртемалтше метаболический категорий-влак дене гына чактарат да специализироватлыме метаболит-влакым тичмаш анализ деч кораҥдат, тыге теоретический вияҥмашлан кӱлешан категорий кокласе таҥастарымашым ышташ чаракым ыштат (5). Тӱрлӧ кушкыл тӱшка коклаште метаболический пространствын обрабатыватлыме паша радамжым таҥастараш полшышо метаболомический данный-влакын тичмаш улмышт да тыглай валюта укелык аланыште шанче кушмашлан чаракым ышта.
Тандем масс-спектрометрий (МС/МС) метаболомике аланыште пытартыш вияҥмаш-влак пуымо системе кладын тӱрлӧ видше коклаште да нунын коклаште метаболический вашталтышым тичмашын характеристикым пуэн кертыт, да тыгай сложный мешак-влак коклаште структур икгайлыкым шотлаш шотлымо йӧн дене ушен кертыт. Химий дене ончылгоч шинчымаш (5). Анализыште да вычисленийыште ончыл технологий-влакым ушымаш метаболический тӱрлӧлыкын экологий да эволюций теорийже дене ыштыме шуко прогнозым кужу жаплан тергаш кӱлешан кышкаржым ышта. Шеннон (6) 1948 ийыште шке тӱҥ статьяштыже икымше гана информаций теорийым пуртен, информацийым математике дене лончылымашлан негызым пыштен, тудым тӱҥалтыш кучылтмо деч моло шуко аланыште кучылтыныт. Геномикыште информаций теорийым радам консервативный информацийым шотлаш сеҥен кучылтыныт (7). Транскриптомик шымлымашыште информаций теорий транскриптомыште чумыр вашталтышым лончыла (8). Ончычсо шымлымашыште ме информаций теорийын статистике кышкаржым метаболомиклан кучылтынна, кушкыл-влакын ткань кӱкшытыштым метаболический опытым сӱретлаш манын (9). Тыште ме MS/MS-негызеш пашам ыштыме радамым информаций теорийын статистике кышкарже дене ушен шогена, тудо тыглай валютышто метаболический тӱрлӧлык дене палемдалтын, шудо кочшо-влакын тарватыме метаболомын кушкыл аралыме теорийын тӱҥ прогнозшым таҥастараш манын.
Кушкыл аралыме теоретический кышкар-влак мӧҥгешла, ваш-ваш ушнат да кок категорийлан шелалтыт: нуно, кудышт аралыме функций негызеш кушкыллан келшыше метаболит-влакын шеледымашыштым умылтараш тыршат, мутлан, оптимальный аралыме (ОД) (10), тарванылше цель (МТ) (11) ) да койыш (12) теорий, а весышт ресурс-влакын доступен улмыштым умылтараш йӧным кычалыт кушкыл кушмаш да специализироватлыме метаболит-влакын погынымашышт, мутлан, углерод: кочкыш вещества баланс гипотез (13), кушмо темп гипотез (14 ), да кушмаш да дифференциаций баланс гипотез (15). Кок теорий набор анализ тӱрлӧ кӱкшытыштӧ улыт (4). Туге гынат, кушкыл-влакын конститутивный да индуцируемый аралтышышт нерген мутланымашым функциональный кӱкшытыштӧ аралалтме функций-влакым ушышо кок теорий озалана: ОД теорий, кудыжо кушкыл-влакын шке дорогостоящий химий аралтышышкышт кӱлеш годым гына инвестироватлат, мутлан, нуным кочкын пытарыме годым Шудо янлык атаковатлыме годым, сандене, ончыкылык атаке лийме йӧн дене келшышын, аралыме функций дене ушнымашым ыштыме (10); МТ гипотезыште темлалтеш, направлений метаболит вашталтышын осевыйже уке, но метаболит случайный вашталтеш, тыге шудо кочшо-влаклан атаковатлыме метаболический «движений цельым» локтылеш. Вес семынже, тиде кок теорий шудо кочшо-влакын атакышт деч вара лийше метаболический ремоделирований нерген ваштарешла прогнозым ыштат: аралалтме функций (ОД) дене метаболит-влакын ик могырым чумыргымышт да направленийдыме метаболический вашталтыш (МТ) коклаште кыл (11 ).
ОД да МТ гипотез-влак метаболомыште тарватыме вашталтышым веле огыл, тыгак нине метаболит-влакын погынымашыштын экологий да эволюций лектышыштым, мутлан, ойыртемалтше экологий средаште нине метаболический вашталтышын адаптивный роскотшым да пайдалыкшым, ончыктат (16). Кок гипотезыжат специализироватлыме метаболит-влакын аралыме функцийыштым палемдат гынат, нуно дорогостоящий лийын кертыт але уке, ОД ден МТ гипотезым ойырен шогышо тӱҥ прогноз — тарватыме метаболический вашталтыш-влакын направленийышт. ОД теорийым прогнозироватлымаш кызыт марте эн экспериментальный тӱткышым налын. Тиде тергымаш-влак теплицыште да пӱртӱс условийыште ойыртемалтше соединений-влакын тӱрлӧ тканьыштын тура але косвенный аралыме функцийыштым шымлымашым, тыгак кушкыл вияҥме этапыште вашталтышым шымлымашым пуртат (17-19). Туге гынат, ты марте, кеч-могай организмын метаболический тӱрлӧ улмыжым тӱнямбал комплексный лончылымашлан паша радам да статистике кышкар укелан кӧра, кок теорий коклаште тӱҥ ойыртемым ончылгоч пален налмаш (тиде метаболический вашталтышын направленийже) тергаш кодеш. Тыште ме тыгай анализым пуэна.
Кушкыллан келшыше метаболит-влакын ик эн кӱлешан ойыртемышт — ик кушкыл гыч тӱҥалын, икгай вид марте чыла кӱкшытыштӧ моткоч структурный тӱрлӧ улмышт (20). Специализироватлыме метаболит-влакын шуко количественный вашталтышыштым калык масштабыште эскераш лиеш, а виян качественный ойыртем-влак мӧҥгешла, вид кӱкшытыштӧ аралалтыт (20). Сандене кушкыл метаболический тӱрлӧлык — функциональный тӱрлӧлыкын тӱҥ аспектше, тӱрлӧ нишылан келыштарыме койышыжым ончыкта, поснак посна насекомый ден тыглай шудо кочшо-влакын тӱрлӧ шыгыремдымаш йӧн дене нишыште (21). Френкельын (22) кушкыллан келшыше метаболит-влакын улмышт нерген тӱҥалтыш статьяж деч вара тӱрлӧ насекомый дене кылым кучымаш кӱлешан ойырен налме давленийлан шотлалтеш, да тыгай вашкыл-влак кушкыл-влакым эволюций годым формироватленыт манын ӱшанат. Метаболический корно (23). Специализироватлыме метаболит-влакын тӱрлӧ улмышт шотышто тӱрлӧ вид-влак кокласе ойыртем-влак тыгак шудо кочшо стратегий деч конститутивный да индуцируемый кушкыл аралыме дене кылдалтше физиологий балансым ончыктен кертыт, вет кок тӱрлӧ янлык чӱчкыдынак икте-весе дене отрицательно кылдалтыныт (24). Чыла жапыште сай аралтышым кучаш пайдале лийын кертеш гынат, жапыштыже аралтыш дене кылдалтше метаболический вашталтыш-влак кушкыл-влаклан моло физиологий инвестицийлан шергакан ресурс-влакым ойыраш йӧным пуымаште раш пайдам пуат (19, 24), да симбиоз кӱлешлык деч утлаш. Залог эҥгек (25). Тылеч посна, насекомый шудо кочшо-влакын ыштыме специализироватлыме метаболит-влакын тыгай реорганизацийышт популяцийыште пудыртымаш шеледымашыш конден кертеш (26), да популяцийыште арален кодаш лийме жасмоновый кислота (JA) сигналыште кугу пӱртӱс вашталтыш-влакын тура лудмашыштым ончыктен кертеш. Кӱкшӧ да изи JA сигнал-влак шудо кочшо-влак деч аралыме да ойыртемалтше вид-влак дене таҥасымаш коклаште вашталтыш улыт (27). Тылеч посна, эволюций годым специализироватлыме метаболит биосинтез корно писын йомеш да вашталтеш, тидын дене лишыл родо-тукым вид-влак коклаште метаболический шеледымаш локтылалтеш (28). Тиде полиморфизм-влакым шудо кочшо-влакын вашталтыме образецыштлан вашмут семын писын пеҥгыдемдаш лиеш (29), тидыже шудо кочшо-влакын общинышт-влакын вашталтмышт метаболический гетерогенностьым виктарен шогышо тӱҥ факторлан шотлалтеш.
Тыште ме лӱмынак тыгай проблемым решатленна. (I) Шудо кочшо насекомый кушкыл метаболомым кузе вашталта? (Ii) Кужу жаплан аралыме теорийын прогнозшым тергаш манын, метаболический пластичностьын тӱҥ информаций компонентше-влак могай улыт? (Iii) кушкыл метаболомым атакуйыше еҥлан шкешотан йӧн дене перепрограммироватлаш мо, тыге гын, кушкыл гормон ойыртемалтше метаболический вашмутым келыштарыме годым могай рольым модеш, да могай метаболит-влак аралыме вид-влакын специфичностьыштлан полшат? (Iv) Шуко аралыме теорий дене ыштыме прогноз-влакым биологический ткань-влакын чыла кӱкшытыштышт шуяш лиеш гын, ме йодынна: кӧргӧ таҥастарымаш гыч межвидовой таҥастарымаш марте метаболический вашмут мыняр келшен толеш? Тидлан ме тамакым шупшмо никотинын лышташ метаболомыжым систематически шымленна, тудо поян специализироватлыме метаболизм дене экологий модель кушкыллан шотлалтеш, да кок шочмо шудо кочшо янлыкын личинкышт ваштареш пайдале, Lepidoptera Datura (Ms) ( Пеш агрессивный, тӱҥ шотышто кочкын) Solanaceae да Spodoptera (Storal) шотышто лышташ ӱшкыж-влакын личинкышт «род», Solanaceae-н оза кушкылжо да моло родо-тукым да еш-влакын моло озашт дене кушкыл кочкыш. Ме MS/MS метаболомик спектрым лончыленна да информаций теорийын статистике дескрипторжым луктынна, OD ден MT теорий-влакым таҥастараш манын. Тӱҥ метаболит-влакын идентичностьыштым почын пуашлан специфичность картым ыштыза. Кушкыл гормон сигнализаций ден ОД индукций коклаште ковариантностьым умбакыже лончылаш манын, анализым N. nasi да лишыл родо-тукым тамакым шупшмо тӱрлӧ калыклан кумдаҥдыме.
Шудо кочшо тамакын лышташ метаболомжын пластичностьшо да структурыжо нерген чумыр картым ышташ манын, ме ончылгоч ямдылыме анализ да шотлымо паша радамым кучылтынна, кушкыл экстракт гыч кӱкшӧ разрешениян данныйым посна МС/МС спектр-влакым комплексно погаш да деконволюцийым ышташ манын ( 9). Тиде недифференцированный йӧн (MS/MS маналтеш) избыточный огыл соединений спектр-влакым чоҥен кертеш, нуным вара тыште ончыктымо чыла соединений кӱкшытан анализлан кучылташ лиеш. Тиде деконволюций кушкыл метаболит-влак тӱрлӧ типлан шотлалтеш, шӱдӧ гыч тӱжем марте метаболит гыч шога (тыште 500-1000-с/МС/МС наре). Тыште ме информаций теорий кышкарыште метаболический пластичностьым ончалына, метаболомын тӱрлӧ улмыжым да профессионализмжым метаболический чӱчкыдылык шеледымашын Шеннон энтропийже негызеш шотлен луктына. Ончыч илышыш пуртымо формулым кучылтын (8), ме индикатор-влак наборым шотлен луктынна, кудым метаболом тӱрлӧлыкым (Hj индикатор), метаболический профиль специализацийым (δj индикатор) да ик метаболитын метаболический специфичностьшым (Si индикатор) шотлаш кучылташ лиеш. Тылеч посна, ме шудо кочшо-влакын метаболом индукцийыштым шотлашлан относительный торасе пластичность индексым (RDPI) кучылтынна (рис. 1А) (30). Тиде статистике кышкарыште ме MS/MS спектрым тӱҥ информаций единице семын ончалына, да MS/MS-ын относительный шуко улмыжым частота шеледымаш картыште обрабатыватлена, вара тудын деч метаболом тӱрлӧлыкым аклаш Шеннон энтропийым кучылтына. Метаболом специализаций ик МС/МС спектрын кокла специфичностьшо дене висыме. Сандене, шудо кочшо-влакым индукций деч вара южо МС/МС класс-влакын шуко улмышт спектральный индукцийыш, РДПИ-шке да специализацийыш савырна, вес семынже, δj индексын кугеммыже, вет утларак специализироватлыме метаболит-влак лектыт да кугу Si индекс лектеш. Hj тӱрлӧлык индексын иземмыже ончыкта: генерироватлыме MS/MS-ын чотшо шагалемын, але профиль чӱчкыдылык шеледымаш икгай огыл направлений дене вашталтеш, тыгодым тудын чумыр неопределенностьшым иземда. Si индексым шотлымо гоч палемдаш лиеш, могай MS/MS южо шудо кочшо-влакын индукцийышт, ваштарешыже, могай MS/MS индукцийлан вашештен огыл, тидыже MT ден OD прогнозым ойырен налме тӱҥ индикаторлан шотлалтеш.
(А) Статистический дескриптор-влак кучылталтше шудо кочшо (H1 Hx) MS/MS данный-индуцируемость (RDPI), тӱрлӧ (Hj индекс), специализаций (δj индекс) да метаболит специфичность (Si индекс). Специализаций степеньын кугеммыже (δj) ончыкта, кокла шот дене утларак шудо кочшо ойыртемалтше метаболит-влак лектыт, а тӱрлӧлыкын иземмыже (Hj) метаболит-влакын лектышышт шагалеммым але шеледымаш картыште метаболит-влакын икгай огыл шеледымашыштым ончыкта. Si значений метаболит пуымо состоянийлан ойыртемалтше (тыште, шудо кочшо) але мӧҥгешла, ик кӱкшытыштӧ кучымо улмыжым акла. (B) Информаций теорий осевый дене пайдаланен, аралыме теорийым прогнозироватлыме концептуальный схемым. ОД теорий ончыкта, шудо кочшо-влакын атакышт аралтыш метаболит-влакым кугемда, тыге δj кугемеш. Тиде жапыште Hj иземеш, молан манаш гын, профиль метаболический информацийын иземдыме неопределенностьшо деке реорганизоватлалтеш. МТ теорий ончылгоч каласен, молан манаш гын, шудо кочшо-влакын атакышт метаболомышто направлений деч посна вашталтышым конда, тыге Hj кугемеш, кузе кугемдыме метаболический информаций неопределенностьын индикаторжо да Si-н случайный шеледымашыжым луктеш. Ме тыгак аралаш модельым темлена, эн сай МТ, кушто южо метаболит-влак кугурак аралалтме значений дене поснак кугемын (кугу Si значений), а весышт случайный вашмутым ончыктат (изирак Si значений).
Информаций теорий дескриптор-влакым кучылтын, ме OD теорийым умылтарена, тыге ончылгоч каласаш лиеш: кушкыл кочшо-влакын тарватыме посна метаболит вашталтышышт индуцированный огыл конститутивный состоянийыште лийыт (i) метаболический специфичностьын кугеммашыже (Si индекс) метабономический специфичностьым виктарен (δj индекс) Укеммаш) южо посна метаболит тӱшка дене кугурак аралыме значениян, да (ii) иземмаш (Hj) метаболический индекс тӱрлӧ улмыжлан кӧра вашталтыш метаболический чӱчкыдылык шеледымаш утларак лептин кап шеледымаш. Ик метаболит кӱкшытыштӧ радамлыме Si шеледымаш вуча, кушто метаболит шке аралыме значенийже дене келшышын Si значенийжым кугемда (рис. 1В). Тиде линий дене ме МТ теорийым умылтарена, тыге прогнозироватлаш манын, тарванылмаш (i) метаболит-влакын направленийдыме вашталтышышт деке конда, тидын дене δj индекс иземеш, да (ii) Hj индекс кугемеш, молан манаш гын, метаболический неопределенность кугемеш. Але случайность, кудым Шеннон энтропий дене чумыр тӱрлӧлык формышто шотлаш лиеш. Метаболический состав шотышто МТ теорий Si-н случайный шеледымашыжым ончылгоч каласен пуа. Южо метаболит-влак ойыртемалтше условийыште ойыртемалтше условийыште улыт, а моло условийыште ойыртемалтше условийыште улыт, а нунын аралыме значенийышт йырым-йырысе среда деч шога манын шотыш налын, ме тыгак аралаш аралыме модельым темленна, кушто δj ден Hj чыла могырыш Si кугеммаш дене коктын шеледалтыт, лач южо метаболит тӱшка, кудышт аралалтме значенийышт кугурак улыт, поснак кугемеш, а моло случайный шеледымаш лиеш (рис. а 1В).
Информаций теорийын дескрипторын осевыйыштыже уэш рашемдыме аралыме теорийын прогнозшым тергаш манын, ме Nepenthes pallens лышташыште эксперт (Ms) але генералист (Sl) шудо кочшо личинкым нӧлтална (2А рис.). МС/МС анализ дене пайдаланен, ме 599 избыточный огыл МС/МС спектр-влакым (данный-влак файл S1) лышташ тканьын метанол экстрактше гыч гусеница кочкышым пуымо деч вара поген налынна. RDPI, Hj, да δj индекс-влакым кучылтын, MS/MS конфигураций файлыште информаций содержанийын реконфигурацийжым ончыкташ оҥай образец-влакым почын пуа (2В рис.). Чумыр тенденций тыгай: информаций дескриптор дене ончыктымо семын, лышташым кочкаш умбакыже шуйнышо гусеница-влак жап эртыме семын чыла метаболический реорганизацийын степеньже кугемеш: шудо кочшо янлык кочмо деч вара 72 шагат гыч РДПИ ятырлан кугемеш. Пудыртыдымо контроль дене таҥастарымаште, Hj ятырлан шагалемын, тидыже метаболический профильын специализаций степеньже кугемме дене кылдалтын, тудым δj индекс дене шотленыт. Тиде койшо тенденций ОД теорийын прогнозшо дене келшен толеш, но МТ теорийын тӱҥ прогнозшо дене келшен ок тол, тудо ӱшана: метаболит кӱкшытыштӧ случайный (ненаправленный) вашталтышым аралыме камуфляж семын кучылтыт (рис. 1В). Тиде кок шудо кочшо янлыкын умшаште секретироватлыме (ОС) элицитор содержанийже да кочкыш койышышт тӱрлӧ улыт гынат, нунын тура кочкышышт 24 шагат да 72 шагат жапыште уржа-сорла жапыште Hj ден δj направленийлаште икгай вашталтышым конден. Ойыртем гына 72 шагат RDPI годым лийын. Ms кочкышым пуымо дене таҥастарымаште, Sl кочкышым пуымо дене кылдалтше чумыр метаболизм кугурак лийын.
(А) Экспериментальный дизайн: тыглай сӧсна (S1) але эксперт (Ms) шудо кочшо-влакым кувшин кушкыл-влакын опреснительный лышташышт дене пукшат, а имитироватлыме шудо кочшо-влаклан Ms-ын ОС-шым (W + OSMs) стандартизированный лышташ койыш-шоктышым яра прокол дене обрабатыватлаш кучылтыт. S1 (W + OSSl) личинке але вӱд (W + W). Контроль (С) — локтылалтдыме лышташ. (B) Индукций (RDPI контроль диаграмме дене таҥастарымаште), тӱрлӧлык (Hj индекс) да специализаций (δj индекс) индекс посна метаболит картыште шотлен лукмо (599 MS/MS; данный файл S1). Звездочка-влак тура шудо кочшо да контроль группо коклаште кугу ойыртемым ончыктат (Студентын t-тестше парный t-тест дене, *P<0.05 да ***P<0.001). нс, кӱлешан огыл. (C) жап разрешения индекс тӱҥ (кӱшыл лончо, аминокислота, органике кислота да сакыр; данный файл S2) да посна метаболит спектр (ужар лончо 443 MS/MS; данный файл S1) деч вара имитироватлымаш гербивор обрабатыватлыше. Тӱс диапазон 95% ӱшанле интервалым ончыкта. Звездочка эмлыме да контроль коклаште кугу ойыртемым ончыкта [квадратический дисперсий анализ (ANOVA), почешышт Tukey-н честно значимый ойыртемже (HSD) post hoc шуко таҥастарымашлан, *P<0.05, **P<0.01 And *** P <0.001]. (D) Специализаций шаланыше график да посна метаболит профиль (тӱрлӧ обрабатыватлыме дене угыч образец-влак).
Метаболом кӱкшытыштӧ шудо кочшо-влакын тарватыме ремоделироватлымашышт посна метаболит-влакын кӱкшытыштышт вашталтышыште палдырна мо манын шымлаш манын, ме эн ончыч Nepenthes pallens лышташыште ончыч шымлыме метаболит-влаклан ойыренна, нунын шудо кочшо-влаклан торешланымышт доказатлалтеш. Фенол амид-влак — тиде гидроксициннамид-полиамин конъюгат-влак улыт, нуно насекомый-влакын шудо кочмо процессышт годым погынат да насекомый-влакын паша лектышыштым иземдаш полшат (32). Ме келшыше МС/МС-ын ончылгочшо-влакым кычал муынна да нунын чумыр кинетический криволинейныйыштым ыштенна (рис. S1). Арам огыл фенол производный-влак, кудышт шудо кочшо-влак деч аралыме пашаште тура огыт ушно, мутлан, хлороген кислота (CGA) да рутин, шудо кочмо деч вара йымалне лийыт. Вашталтышлан, шудо кочшо-влак фенол амид-влакым пеш виян ыштен кертыт. Кок шудо кочшо-влакын чарныде кочкышым пуымышт феноламид-влакын почти икгай возбуждений спектрыштым ыштен, да тиде образец поснак феноламид-влакын de novo синтезыштлан раш коеш. Тыгаяк явленийым 17-гидроксигеранил нонанедиол дитерпен гликозид-влакын (17-HGL-DTGs) корным шымлыме годым эскераш лиеш, тудо шуко ациклический дитерпеным ыштен луктеш, нунын кокла гыч анти-травоядный функций-влак улыт (33), нунын кокла гыч Ms Feeding with Sl тыгаяк экспрессийым тарватен (рис. S1).
Тыглай шудо кочшо-влакым кочмо эксперимент-влакын ситыдымашышт — шудо кочшо-влакын лышташ кочмо чотышт да кочмо жапышт ойыртем, тидыже яра да шудо кочшо-влакын шудо кочшо-влаклан ойыртемалтше эффектыштым кораҥдаш неле ышта. Индукций лышташ метаболический вашмутын шудо кочшо вид-влакын специфичностьыштым сайынрак решатлаш манын, ме Ms ден Sl личинке-влакым пукшымашым моделироватленна, вигак свежа погымо ОС-ым (ОСМ ден ОСС1) стандарт прокол W-лан келшен толшо лышташ койыш-шоктышыш пуртенна. Тиде процедурым W + OS эмлымаш маныт, да тудо индукцийым стандартизироватла, шудо кочшо янлыкын тарватыме вашмутшын тӱҥалтыш жапшым раш палемден, ткань йоммо чот але кугыт ойыртем-влакын путаен кертдыме эффектыштым луктын огыл (рис. 2А) (34). МС/МС анализ да шотлымо йӧн дене пайдаланен, ме 443 МС/МС спектрым (данный-влак файл S1) налынна, нуно ончычсо тура кочкыш экспериментла гыч погымо спектр-влак дене ваш тӱкненыт. Тиде MS/MS данный-влак наборын информаций теорий анализше ончыктен: шудо кочшо-влакым моделироватлыме дене лышташлан специализироватлыме метаболом-влакым перепрограммироватлымаш OS-лан ойыртемалтше таратымашым ончыктен (2С рис.). В частности, OSS1 эмлыме дене таҥастарымаште, OSM 4 шагат жапыште метаболом специализацийым кугемдаш амалым ыштен. Палемдыман, тура кочкышым кочмо дене таҥастарымаште экспериментальный данный-влак набор, метаболический кинетике визуализировать кок мер пространствыште кучылтмо Hj да δj координат семын да направлений метаболом специализаций вашмут имитировать шудо кочшо эмлыме жапыште кугемдаш келшен (рис 2D). Тиде жапыште ме аминокислота, органике кислота да сакыр содержанийым шотлен луктынна (данный-влак файл S2), шымлаш манын, тиде целевой кугеммаш метаболом экспертизым рӱдӧ углерод метаболизм реконфигурация вашмут имитировать шудо кочшо ( рис S2). Тиде образецым сайынрак умылтараш манын, ме умбакыже ончыч каҥашыме феноламид ден 17-HGL-DTG корнылаште метаболический погынымаш кинетикым эскеренна. Шудо кочшо-влакын ОС-лан ойыртемалтше индукцийышт феноламид метаболизмыште дифференциальный перераспределений образецыш савырна (рис. S3). Кумарин ден кофеоил ужаш-влакым налше фенол амид-влакым OSS1 утларак тарвата, а OSM-влак ферулил конъюгат-влакын ойыртемалтше индукцийыштым тарватат. 17-HGL-DTG корнышто йымалне малонилирование да дималонилирование продукт дене дифференциальный ОС индукций палемдалтын (рис. S3).
Умбакыже ме OS-индуцированный транскриптом пластичностьым жап-курс микрочип данный наборым кучылтын шымленна, тудо кушкыл кочшо-влакын розетке кушкыл лышташ лышташыштым эмлаш OSM-влакым кучылтмым моделироватлымаш. Пробым налме кинетике тӱҥ шотышто тиде метаболомик шымлымашыште кучылтмо кинетике дене келшен толеш (35). Метаболом реконфигураций дене таҥастарымаште, кушто жап эртыме семын метаболический пластичность поснак кугемеш, ме Ms дене тарватыме лышташыште эртыше транскрипций лопка-влакым эскерена, кушто транскриптом индукций (RDPI) да специализаций (δj) 1 улыт. Тиде жапыште шагат да тӱрлӧлык (Hj) ятырлан кугемын, BMP1-ын экспрессийже ятырлан шагалемын, почеш лушкыдеммаш транскриптом специализаций (рис. S4). Метаболический ген еш-влак (мутлан, P450, гликозилтрансфераза да BAHD ацилтрансфераза) тӱҥ метаболизм гыч лекше структурный единице-влак гыч посна метаболит-влакым чумырымо процессыште участвоватлат, ончыч каласыме ондакысе кӱкшӧ специализаций модель почеш. Кейс семын фенилаланин корным лончыленыт. Анализ пеҥгыдемден: феноламид метаболизмыште тӱҥ ген-влак шудо кочшо-влакын OS-индуцированный улыт, нуным тарватыме огыл кушкыл дене таҥастарымаште, да нунын экспрессий образецышт дене чак келшен толыт. Тиде корнын ӱлнӧ улшо транскрипций фактор MYB8 да структур ген-влак PAL1, PAL2, C4H да 4CL транскрипцийым ондак тӱҥалмым ончыктеныт. Феноламидын пытартыш чумырымаштыже рольым модшо ацилтрансфераза-влак, мутлан, AT1, DH29 да CV86, кужу жаплан ӱлыкӧ нӧлталтме образецым ончыктат (рис. S4). Ӱлнӧ ончыктымо эскерымаш-влак ончыктат: транскриптом специализацийым ондак тӱҥалме да метаболомик специализацийым варарак кугемдыме — тиде ушнышо режим, тидыже куатле аралыме вашмутым тӱҥалше синхронный регуляторный системылан кӧра лийын кертеш.
Кушкыл гормон сигнализацийыште реконфигураций регуляторный лончо семын выступатла, тудо кушкыл-влакын физиологийыштым уэш программлаш шудо кочшо информацийым интегрироватла. Шудо кочшо-влакым моделироватлыме деч вара ме тӱҥ кушкыл гормон категорий-влакын чумыр динамикыштым висыме да нунын коклаште жап дене пырля экспрессийым ончыктышо [Пирсон корреляций коэффициент (ПКК)> 0,4] (рис. 3А). Вучымо семын, биосинтез дене кылдалтше кушкыл гормон-влак кушкыл гормон-влакын коэкспрессий сетьыштышт кылдалтыныт. Тылеч посна, метаболический специфичность (Si индекс) тиде сетьыш картыште ончыкталтеш, тӱрлӧ эмлымаш дене тарватыме кушкыл гормон-влакым палемдаш манын. Шудо кочшо-влаклан ойыртемалтше вашмутын кок тӱҥ областьшым ойыреныт: иктыже — JA кластерыште, кушто JA (тудын биологически активный формыжо JA-Ile) да моло JA производный-влак эн кугу Si баллым ончыктат; весыже — этилен (ЭТ). Гиббереллин шудо кочшо-влакын специфичностьыштым кокла шот дене гына кугемден, а моло кушкыл гормон-влак, мутлан, цитокинин, ауксин да абсцизовый кислота, шудо кочшо-влаклан индукций специфичностьышт шагал лийын. W + W гына кучылтмо дене таҥастарымаште, OS приложений гоч JA производный-влакын пиковый значенийыштым кугемдымаш (W + OS) тӱҥ шотышто JA-влакын виян ойыртемалтше индикаторышкышт савырнен кертеш. Вучыдымын, тӱрлӧ элицитор содержаний дене OSM ден OSS1 JA ден JA-Ile-ын икгай погынымашыштым тарватат. OSS1 деч ойыртемалтше, OSM лӱмын да виян OSM-влак дене тарваталтеш, а OSS1 базальный яра вашмутым ок кугемде (рис. 3В).
(А) Коэкспрессий тор анализ негызеш PCC расчёт шудо кочшо-индуцированный кушкыл гормон погынымаш кинетике моделироватлымаш. Узел ик кушкыл гормоным ончыкта, а узелын кугытшо эмлыме коклаште кушкыл гормонлан ойыртемалтше Si индексым ончыкта. (B) Тӱрлӧ тӱсан ончыктымо тӱрлӧ обрабатыватлыме дене кылдалтше лышташыште JA, JA-Ile да ET погынымаш: абрикос, W + OSM; кок, W + OSSl; шем, W + W; шем, C (контроль) . Звездочка-влак эмлыме да контроль коклаште кугу ойыртемым ончыктат (кок могырым ANOVA почеш Tukey HSD post hoc шуко таҥастарымаш, *** P <0.001). Информаций теорий анализ (C)697 MS/MS (данный-влак файл S1) JA биосинтезыште да локтылалтше умылымаш спектр (irAOC да irCOI1) да (D)585 MS/MS (данный-влак файл S1) ETR1 локтылалтше ET сигнал дене Кок имитироватлыме шудо кочшо эмлымаш кушкыл линийым тарватен да empty vehicle контроль (EV кушкыл-влак). Звездочка-влак W+OS эмлыме да локтылалтдыме контроль коклаште кугу ойыртемым ончыктат (кок могырым ANOVA почеш Tukey HSD post hoc шуко таҥастарымаш, *P<0.05, **P<0.01 да ***P<0.001). (Е) Специализацийлан шаланыше оппозицийын шаланыше графикше-влак. Тӱс-влак тӱрлӧ генетически вашталтыме штамм-влакым ончыктат; символ-влак тӱрлӧ эмлыме йӧн-влакым ончыктат: треугольник, W + OSS1; прямоугольник, W + OSM; С йыргешке
Умбакыже ме JA ден ET биосинтезын (irAOC ден irACO) да умылымашын (irCOI1 ден sETR1) тӱҥ ошкылыштыжо генетически вашталтыме штаммым кучылтына, кушкыл гормон-влакын шудо кочшо-влакын метаболизмыштым лончылаш манын. Ончычсо эксперимент дене келшышын, ме яра несущий (ЭВ) кушкыллаште шудо кочшо-ОС-ын индукцийжым пеҥгыдемдышна (3-шо рис, С гыч D марте) да ОСМ дене кылдалтше Hj индексын чумыр иземмыжым, а δj индекс кугемын. Вашмут OSS1 дене тарватыме деч утларак раш коеш. Hj ден δj координат семын кучылтмо кок линийан график ойыртемалтше дерегулироватлымашым ончыкта (3Е рис.). Эн раш тенденций тыгай: JA сигнал деч посна штаммлаште метаболом тӱрлӧлык да специализаций вашталтыш, кудым шудо кочшо-влак ыштеныт, почти тӱрыснек пытарат (рис. 3С). Вашталтыш дене таҥастарымаште, sETR1 кушкыл-влакын шып ЭТ-ыштым шижмашышт, шудо кочшо метаболизмыште вашталтышлан чумыр эффект JA сигнализаций деч ятырлан изирак гынат, OSM ден OSS1 тарванылмаш коклаште Hj ден δj индекс-влакын ойыртемыштым луштара (3D рис. да S5 рис.). . Тиде ончыкта, JA сигналым колтымо тӱҥ функций деч посна, ET сигналым колтымо тыгак шудо кочшо-влакын вид-влаклан келшыше метаболический вашмутыштым раш келыштарыме семын служитла. Тиде раш келыштарыме функций дене келшышын, sETR1 кушкыллаште чумыр метаболом индукцийыште вашталтыш лийын огыл. Вес могырым, sETR1 кушкыл дене таҥастарымаште, irACO кушкыл-влак шудо кочшо-влакын ыштыме метаболический вашталтышын икгай чумыр амплитудажым тарватеныт, но OSM ден OSS1 задаче-влак коклаште Hj ден δj балл-влакым ятырлан ойыртемалтше ончыктеныт (рис. S5).
Шудо кочшо-влакын тӱрлӧ вид-влаклан вашмутыштлан кӱлешан надырым пыштыше специализироватлыме метаболит-влакым палемдаш да ЭТ сигнал гоч нунын производствыштым рашемдаш манын, ме ончыч ыштыме структурный МС/МС йӧн дене пайдаланена. Тиде йӧн MS/MS фрагмент-влак гыч метаболический ешым [нормализоватлыме точко продукт (NDP)] да нейтральный йомдарымаш (NL) негызеш икгайлык баллым угыч лукташ би-кластеризаций йӧнлан эҥерта. ЭТ трансгенный линий-влакым лончылымаш гоч чоҥымо МС/МС данный набор 585 МС/МС (данный-влак файл S1) ыштен, нуным шым тӱҥ МС/МС модульыш (М) чумырен решатлыме (рис. 4А) . Тиде модуль-влак кокла гыч южышт ончыч палемдыме посна метаболит дене тыгыде улыт: мутлан, М1, М2, М3, М4 да М7 тӱрлӧ фенол производныйлан (М1), флавоноид гликозидлан (М2), ацил сакырлан (М3 да М4) да 17-HGL-DTG (М7) поян улыт. Тылеч посна, кажне модульышто ик метаболитын метаболический ойыртемалтше информацийжым (Si индекс) шотлат, да тудын Si шеледымашыжым интуитивно ужаш лиеш. Кӱчыкын каласаш гын, кугу шудо кочшо да генотип специфичностьым ончыктышо МС/МС спектр-влак кугу Si значений дене палемдалтыт, а куртоз статистике пурла умша лукышто мех шеледымашым ончыкта. Ик тыгай лывырге коллоид шеледымаш М1-ыште палемдалтын, тушто фенол амид эн кугу Si фракцийым ончыктен (4В рис.). Ончыч каласыме шудо кочшо индукций 17-HGL-DTG M7 кокла Si баллым ончыктен, кок OS тип коклаште кокла степеньым дифференциальный регулироватлымашым ончыкта. Вашталтышлан, эн конститутивно ыштен лукмо специализироватлыме метаболит-влак, мутлан, рутин, CGA да ацил сакыр, эн изи Si балл коклаште улыт. Структур сложностьым да посна метаболит-влак коклаште Si шеледымашым сайынрак шымлаш манын, кажне модульлан молекулярный сетьым чоҥымо (4В рис.). ОД теорийын кӱлешан прогнозшо (1В рис. иктешлыме) тыгай: шудо кочмо деч вара посна метаболит-влакын реорганизацийышт кугу аралыме значениян метаболит-влакын ик могырым вашталтышышкышт конда, поснак нунын специфичностьыштым кугемдыме дене (случайный шеледымаш деч ойыртемалтше) Режим) МТ теорий дене ончылгоч палемдыме аралыме метаболит. М1-ыште погынышо фенол производный-влак кокла гыч шукышт насекомый-влакын паша лектышышт иземме дене функционально кылдалтыныт (32). шагат жапыште EV контроль кушкыл-влакын индукций лышташышт ден составной лышташышт коклаште M1 метаболитлаште Si значений-влакым таҥастарыме годым ме эскеренна: шудо кочшо насекомый деч вара шуко метаболитын метаболический специфичностьшо ятырлан кугемме тенденций дене ойыртемалтеш (4С рис.). Si значенийын ойыртемалтше кугеммыже аралалтме феноламидлаште гына палемдалтын, но тиде модульышто пырля илыше моло фенол ден палыдыме метаболитлаште Si значенийын кугеммашыже палемдалтын огыл. Тиде специализироватлыме модель, тудо ОД теорий дене кылдалтын. Шудо кочшо-влакын ыштыме метаболический вашталтышышт нерген тӱҥ прогноз-влак келшен толыт. Феноламид спектрын тиде ойыртемжым OS-специфический ЭТ дене тарватен мо манын тергаш манын, ме метаболит Si индексым ыштенна да EV да sETR1 генотиплаште OSM ден OSS1 коклаште дифференциальный экспрессий значенийым ыштенна (рис. 4D ). sETR1-ыште фенамид дене кылдалтше OSM ден OSS1 коклаште ойыртем ятырлан шагалемын. Би-кластеризация йӧн тыгак кучылталтше MS/MS данныйым поген, штамм дене ситыше JA дене кылдалтше тӱҥ MS/MS модуль-влакым рашемдаш манын, JA-регулироватлыме метаболический специализаций (рис S6).
(А) 585 МС/МС-ын пайлыме фрагмент (НДП икгайлык) да пайлыме нейтральный йомдарымаш (НЛ икгайлык) негызеш кластеризаций лектышыже модуль (М) палыме соединений еш дене келшен толеш, але палыдыме але начарын метаболизироватлыме Метаболит состав дене. Кажне модуль воктене метаболит (МС/МС) ойыртемалтше (Si) шеледымаш ончыкталтеш. (B) Модульный молекулярный сеть: Узел-влак MS/MS да ӧрдыж-влакым ончыктат, NDP (ужар) да NL (кӱшыл) MS/MS баллым (cut-off,> 0.6). Градированный метаболит специфичность индекс (Si) модуль негызеш тӱсан (шолаште) да молекулярный сетьыш картыште (пурлаште). (C) 24 шагат жапыште конститутивный (контроль) да индукций состоянийыште (имитируемый шудо кочшо) EV кушкылын М1 модульжо: молекулярный сеть диаграмме (Si значений — узел кугыт, аралыме феноламид кок тӱсан). (D) M1 молекулярный сеть диаграмме спектр линий sETR1 дене локтылалтше EV да ET умылымаш: фенольный соединений дене ончыктымо шем йыргешке узел, да значений ойыртем (P значений) W + OSM да W + OSS1 обрабатыватлыме коклаште узел кугыт семын. CP, N-кафеоил-тирозин; CS, N-кафеоил-спермидин; FP, N-ферул кислота эфир-мочевой кислота; FS, N-ферулил-спермидин; CoP, N', N “-Кумаролил-тирозин; DCS, N', N”-дикафеоил-спермидин; CFS, N', N”-кафеоил, ферулоил-спермидин; Lycium barbarum in wolfberry Son; Ник. O-AS, O-ацил сакыр.
Ме умбакыже ик лушкыдемдыме Nepenthes генотип гыч пӱртӱс популяций марте анализым шуяш тӱҥалынна, кушто пӱртӱс популяцийыште ондакрак шудо кочшо JA кӱкшытыштӧ да ойыртемалтше метаболит кӱкшытыштӧ виян внутривидовой вашталтышым сӱретленыт (26). Тиде данный наборым 43 гермплазмым авалташ кучылтман. Тиде гермплазм-влак N. pallens гыч 123 тӱрлӧ кушкыл гыч шогат. Тиде кушкыл-влакым Юта, Невада, Аризона да Калифорнийыште (S7 рис.) тӱрлӧ шочмо илыме верыште погымо урлык гыч налыныт, ме метаболом тӱрлӧлыкым (тыште калык кӱкшыт маналтеш) β тӱрлӧлыкым) да OSM дене кылдалтше специализацийым шотлен луктынна. Ончычсо шымлымаш дене келшышын, ме Hj да δj осевый-влак дене кумда спектр метаболический вашталтышым эскеренна, тидыже ончыкта: гермплазм-влакын шудо кочшо-влаклан метаболический вашмутыштын пластичностьыштышт кугу ойыртем уло (рис. S7). Тиде организаций шудо кочшо-влакын JAs вашталтышыштын динамике диапазонышт нерген ончычсо эскерымаш-влакым ушештара, да ик популяцийыште пеш кугу значенийым арален коден (26, 36). JA ден JA-Ile-ым кучылтын, Hj ден δj коклаште чумыр кӱкшытан корреляцийым тергеныт, ме пален нална: JA ден метаболом β тӱрлӧлык да специализаций индекс коклаште кугу позитивный корреляций уло (рис. S7). Тиде ончыкта, молан манаш гын, калык кӱкшытыштӧ палемдыме JAs индукцийыште шудо кочшо-влакын тарватыме гетерогенностьышт насекомый шудо кочшо-влак деч ойырен налме дене кылдалтше тӱҥ метаболический полиморфизм-влаклан кӧра лийын кертеш.
Ончычсо шымлымаш ончыктен: тамакым шупшмо тип-влак тип да индукций да конститутивный метаболический аралтыш деч относительный зависимость дене чот ойыртемалтыт. Ӱшаныме шуэш, анти-травоядный сигналым колтымо да аралыме йӧн-влакын тыгай вашталтышышт насекомый-влакын популяцийыштын давленийышт, кушкыл илыш цикл да пуымо вид кушмо нишыште аралыме производствын роскотшо дене регулироватлалтыт. Ме Кечывалвел Америкыште да Йӱдвел Америкыште илыше шым Nicotiana тӱрлӧ шудо кочшо янлык-влакын лышташ метаболомыштым вашталтыме келшен толмыштым шымленна. Тиде тӱрлӧ янлык-влак Кечывалвел Америкысе Nepenthes дене лишыл улыт, лӱмнерыштым Николас Боцифло. Ла, Н. никотинис, Никотиана н. лушкыдемдыме шудо, Nicotiana tabacum, линейный тамак, тамак (Nicotiana spegazzinii) да тамак лышташ тамак (Nicotiana obtusifolia) (рис. 5А) (37). Нине вид-влак кокла гыч шымытше, нунын коклаште сайын палемдыме N. please видше, петуний кладын икияш кушкылжо улыт, а obtusifolia N. — Trigonophyllae кладын шуко ияш кушкылжо (38). Варажым нине шым тӱрлӧ янлыклан W + W, W + OSM да W + OSS1 индукцийым эртареныт, насекомый-влакын кочкышыштым вид кӱкшытан метаболический вашталтышым шымлаш манын.
(А) эн кугу вероятность [ядерный глутамин синтезлан (38)] да шым лишыл родо-тукым Nicotiana тӱрлӧ (тӱрлӧ тӱсан) (37) географий шарлыме негызеш бутстрап филогенетический пушеҥге. (B) Шым Nicotiana тӱрлӧ метаболический профильлан специализироватлыме тӱрлӧлыкын шаланыме графикше (939 MS/MS; данный файл S1). Вид кӱкшытыштӧ метаболом тӱрлӧлык специализаций степень дене отрицательно кылдалтын. Метаболический тӱрлӧлык да специализаций да JA погынымаш коклаште вид-влак кӱкшытан корреляцийым лончылымаш 2-шо рисыште ончыкталтеш. S9. Тӱс, тӱрлӧ сынан; треугольник, W + OSS1; прямоугольник, W + OSM; (C) Nicotiana JA да JA-Ile динамике OS возбуждение амплитуда почеш радамлалтеш (кок могырым ANOVA да Tukey HSD пост-шуко таҥастарымаш, * P <0.05, ** P <0.01 да * ** W + OS да W + W таҥастарымашлан, P <0.001). Шудо кочшо да метил JA (MeJA) моделироватлыме деч вара кажне вид-влакын (D) тӱрлӧ улмышт да (E) специализацийышт нерген рамке график. Звездочка W + OS ден W + W але ланолин плюс W (Lan + W) але Lan плюс MeJA (Lan + MeJa) да Lan контроль коклаште кугу ойыртемым ончыкта (дисперсий кок могырым лончылымаш, вара Tukey-н HSD post hoc шуко таҥастарымашыже , *P<0.05, **P<0.01 да ***P<0.01).
Кок кластер йӧн дене пайдаланен, ме 939 MS/MS (данный-влак файл S1) гыч 9 модульым палемдышна. Тӱрлӧ эмлымаш дене вашталтыме МС/МС-ын составше тӱрлӧ модуль коклаште тӱрлӧ вид коклаште чот ойыртемалтеш (рис. S8). Hj (тыште вид-влак кӱкшытан γ-тӱрлӧлык маналтеш) ден δj-ым ончыктымаш ончыкта: тӱрлӧ вид-влак метаболический пространствыште пеш тӱрлӧ тӱшкаш чумыргат, кушто вид-влак кӱкшытан шеледымаш мӧҥгешла, тарванылмаш деч утларак раш коеш. N. linear ден N. obliquus деч посна нуно индукций эффектын кумда динамике диапазонжым ончыктат (5-ше рис. В). Вашталтышлан, N. purpurea ден N. obtusifolia гай тӱрлӧ вид-влакын эмлымашлан шагалрак раш метаболический вашмутышт уло, но метаболомышт тӱрлӧрак. Индукций метаболический вашмутын вид-влаклан келшыше шеледымашыже специализаций ден гамма тӱрлӧлык коклаште кугу отрицательный корреляцийым ыштен (PCC = -0,46, P = 4,9×10-8). OS-индуцированный вашталтыш-влак JAs кӱкшытыштӧ метаболом специализаций дене сай кылым куча, да кажне видше дене ончыктымо метаболический гамма тӱрлӧлык дене уда кылым куча (рис. 5В да рис. S9). Палемдыман, 5С рисыште «сигнал вашмут» манме вид-влак, мутлан, Nepenthes нематода, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute да Nepenthes attenuated, 30 минут жапыште кугу пале-влакым ыштеныт. Шукерте огыл OS-специфический JA да JA-Ile шарлыме годым, а моло бактерий-влак, кудым «сигналлан вашештыдыме» маныт, мутлан, Nepenthes mills, Nepenthes powdery да N. obtusifolia, нимогай OS специфичность деч посна JA-Ile Edge индукцийым гына ончыктат (рис. 5С). Метаболический кӱкшытыштӧ, ӱлнӧ палемдыме семын, лушкыдемдыме Nepenthes-лан сигналлан вашешташ вещества-влак OS специфичностьым ончыктеныт да δj-ым ятырлан кугемденыт, а Hj-ым иземденыт. Тиде OS-лан ойыртемалтше грунтовка эффектым сигнал нереактивный вид семын классифицироватлыме видлаште палемдыме огыл (5-ше рис, D да E). ОС-лан келшыше метаболит-влак сигналлан вашешташ лийме вид-влак коклаште чӱчкыдынрак пайлалтыт, да нине сигнал тӱшка-влак лушкыдырак сигнал вашмут дене вид-влак дене чумыргеныт, а лушкыдырак сигнал вашмут дене вид-влак ваш-ваш кылым шагалрак ончыктат (рис. S8 ). Тиде лектыш ончыкта, мом OS-специфический индукций JAs да OS-специфический реконфигурация йымалне метаболом вид кӱкшытыштӧ ушненыт.
Умбакыже ме кушкыл-влакым эмлаш метил JA (MeJA) дене ланолин паста дене пайдаланена, шымлаш манын, тиде ушымаш режим-влак кушкыл-влакын цитоплазмыштышт лийше экзогенный JA дене кучылталтше JA-н доступен улмыж дене чак кылдалтыныт мо. Писын деэстерификаций — тиде JA. Ме тыгаяк тенденцийым муынна, кузе сигналлан вашмутым пуышо вид-влак деч сигналлан вашештыдыме вид-влак марте эркын-эркын вашталтыт, тидыже JA-н умбакыже пуымо дене кылдалтын (5-ше рис, D да E). Кӱчыкын каласаш гын, MeJA эмлымаш линейный нематодын, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens да N. mikimotoi-н метаболомыштым пеҥгыдын вашталтен, тидын дене δj ятырлан кугемын да Hj шагалемын. N. purpurea δj кугеммашым гына ончыктен, но Hj огыл. N. obtusifolia, кудыжо ончыч моткоч изи кӱкшытыштӧ JA-влакым поген ончыкта, тыгак метаболом реконфигураций шотышто MeJA эмлымашлан начарын вашешта. Тиде лектыш ончыкта, молан манаш гын, JA производствым але сигналым кусарыме физиологически ограничительный сигнал-неответственный видше. Тиде гипотезым тергаш манын, ме W + W, W + OSMs да W + OSS1 транскриптом дене тарватыме куд тӱрлӧ (N. pallens, N. mills, N. pink да N. microphylla) шымленна (39). Метаболомым вашталтыме образец дене келшышын, транскриптом пространствыште тӱрлӧ вид-влак сайын ойыралтыт, нунын кокла гыч N. attenuated эн кугу OS-индуцированный RDPI ончыктен, а N. gracilis эн изи лийын (рис. 6А). Туге гынат, N. oblonga дене тарватыме транскриптомын тӱрлӧлыкше куд тӱрлӧ коклаште эн изи лийын, N. oblonga-н эн кугу метабономический тӱрлӧлыкшо деч ончыч шым тӱрлӧлыкыште ончыктымо ваштареш. Ончычсо шымлымаш ончыктен: эр аралыме сигнал дене кылдалтше ген-влакын наборышт, тыгак JA сигнал-влак, Nicotiana тӱрлӧ янлык дене кылдалтше элицитор-влакын ондак аралыме вашмут-влакын специфичностьыштым умылтара (39). Нине куд тӱрлӧ янлык коклаште JA сигнал корным таҥастарымаш оҥай образецым пален налын (6-шо рис. В). Тиде корнышто улшо ген-влак кокла гыч шукышт, мутлан, AOC, OPR3, ACX да COI1, нине куд тӱрлӧ янлыкыште индукцийын шагал огыл кӱкшытшӧ ончыктеныт. Туге гынат, тӱҥ ген, JAR4, JA-м JA-Ile погымо транскрипт-влакын биологически активный формышкышт савыра, да тудын транскрипций кӱкшытшӧ пеш изи, поснак N. mills, Nepenthes pieris да N. microphylla. Тылеч посна, N. bifidum-ыште AOS-ын вес генжын транскриптше гына палемдалтын огыл. Ген экспрессийыште тыгай вашталтыш-влак сигнал анергический видлаште JA шагал ыштен лукмаш да N. gracilis индукций дене кылдалтше экстремальный фенотип-влаклан кӧра лийын кертыт.
(А) информаций теорий анализ перепрограммирование эр транскрипционный вашмут ныл лишыл родо-тукым тамакым шупшмо деч вара 30 минут гыч образец индукций гербивор. RDPI шотлалтеш, лышташ-влакым шыл кочшо ОС дене яра контроль дене таҥастарымаште. Тӱс-влак тӱрлӧ видшым ончыктат, а символ-влак тӱрлӧ эмлыме йӧн-влакым ончыктат. (B) куд тӱрлӧ коклаште JA сигнал корнылаште ген экспрессийым лончылымаш. JA-н куштылемдыме корныжо рамке график воктене ончыкталтеш. Тӱрлӧ тӱс тӱрлӧ обрабатыватлыме йӧн-влакым ончыкта. Звездочка ончыкта, молан манаш гын, W + OS эмлыме да W + W контроль коклаште кугу ойыртем уло (Студентын t-тестше пар ойыртемлан, *P<0.05, **P<0.01 да ***P<0.001). ОПДА, 12-оксофитодиеновый кислота; ОПК-8: 0,3-оксо-2(2′(Z)-пентенил)-циклопентан-1-октановый кислота.
Пытартыш ужашыште ме шымленна, кузе тӱрлӧ кушкыл тӱшкан метаболомжым насекомый тӱшкалан келшышын вашталтыме шудо кочшо-влаклан чытен кертеш. Ончычсо шымлымаш-влак Nicotiana родо-тукымым ойыреныт. Нунын Ms да личинке-влаклан чытымашышт моткоч ойыртемалтеш (40). Тыште ме тиде модель ден нунын метаболический пластичностьышт коклаште кылым шымленна. Ӱлнӧ ончыктымо куд тамак тӱрлыкым кучылтын, шудо кочшо-влакын ыштыме метаболомын тӱрлӧлыкшо да специализацийже да кушкыл-влакын Ms ден Sl-лан торешланымышт коклаште кылым терген, ме генералист Sl-лан торешланымаш, тӱрлӧлык да специализаций чыла сай кылым муынна, а эксперт ӱдырамаш-влаклан торешланымаш ден специализаций коклаште кыл лушкыдо, да тӱрлӧлык Sl дене кыл значенийже уке (рис. 10). S1 торешланыме шотышто, кок лушкыдемдыме N. chinensis да N. gracilis, кудышт ончыч JA сигналым колтымо кӱкшытым да метаболом пластичностьым ончыктат, кушкыл кочшо-влакын индукцийыштлан моткоч тӱрлӧ вашмутым пуэныт, да нуно тыгак тыгаяк кугу торешланымашым ончыктеныт. Секс.
Эртыше кумло ийыште кушкыл аралыме теорий теоретический негызым пуэн, тудын негызеш шымлызе-влак кушкыл специализироватлыме метаболит-влакын ятыр эволюцийыштым да функцийыштым ончылгоч палемденыт. Тиде теорий-влак кокла гыч шукышт пеҥгыде иктешлымашын тыглай процедурыжым огыт шукто (41). Нуно анализын ик кӱкшытшӧ дене тӱҥ прогноз-влакым (3) темлат. Кунам тӱҥ прогноз-влакым тергымаш ойыртемалтше теорий-влакым лончылаш йӧным пуа, тидыже аланыште ончыко кая. Полыш лийза, но моло деч кораҥза (42). Олмеш, у теорий анализын тӱрлӧ кӱкшытан прогнозшым ышта да сӱретлыме шотышто у лончым ешара (42). Туге гынат, функциональный кӱкшытыштӧ темлыме кок теорийым, МТ ден ОД, шудо кочшо-влакын ыштыме специализироватлыме метаболический вашталтышышт нерген кӱлешан прогноз семын куштылгын умылтараш лиеш: ОД теорий ӱшана, специализироватлыме метаболический «пространствыште» вашталтыш-влак пеш направлений дене улыт. МТ теорий ӱшана, тиде вашталтыш-влак лийыт мо ненаправленный да случайный верланыше метаболический пространствыште, да тенденций уло, кугу аралыме значениян метаболит-влак. ОД ден МТ прогноз-влакым ончычсо тергымаш-влакым априори «аралтыш» соединений-влакын тар наборыштым кучылтын тергеныт. Тиде метаболит-влаклан негызлыме тергымаш-влак шудо кочмо годым метаболомын реконфигурацийжын кугытшым да траекторийжым лончылаш йӧным огыт пу, да тыглай статистике кышкарыште тергымашым эртараш йӧным огыт пу, тудо тӱҥ прогноз-влакым йодеш, кудым пӱтынек шотлаш лиеш Кушкыл метаболомышто вашталтышым шотлаш лиеш. Тыште ме вычислительный МС негызеш метаболомикыште инноваций технологийым кучылтынна да тӱнямбал метаболомик кӱкшытыштӧ темлыме кок коклаште ойыртемым тергашлан информаций теорийын дескрипторжо-влакын общий валютышт дене деконволюционный МС анализым эртаренна. Тиде теорийын тӱҥ прогнозшо. Информаций теорий шуко аланыште кучылталтеш, поснак биотӱрлылык да кочкыш вещества йогын шымлымаш контекстыште (43). Туге гынат, ме палена, тиде икымше приложений, кудым кушкыл-влакын метаболический информаций пространствыштым сӱретлаш да экологий йодыш-влакым решатлаш кучылтыт, нуно экологий сигналлан вашештен жаплан метаболический вашталтыш дене кылдалтыныт. В частности, тиде йӧн дене пайдаланыме йӧн кушкыл тӱрлык коклаште да нунын коклаште образец-влакым таҥастарен моштымыж дене кылдалтын, тыге шудо кочшо-влак тӱрлӧ тӱрлык гыч тӱрлӧ кӱкшытыштӧ эволюций кокласе макроэволюционный образец-влак марте кузе лектыныт, тидым шымлаш лиеш. Метаболизм.
Тӱҥ компонент анализ (ТКА) шуко вариантан данный-влак наборым габаритностьым иземдыме пространствыш савыра, тыге данный-влакын тӱҥ тенденцийыштым умылтараш лиеш, сандене тудым мӧҥгешла, данный-влак наборым лончылаш шымлыме йӧн семын кучылтыт, мутлан, деконволюций метаболом. Туге гынат, габаритностьым иземдыме дене данный-влак наборышто информаций содержанийын ужашыже йомеш, да ПКА экологий теорийлан поснак кӱлешан характеристике-влак нерген количественный информацийым пуэн ок керт, мутлан: кузе шудо кочшо-влак специализироватлыме аланыште (мутлан, поянлык, шарлыме) да шуко улмо) метаболит-влакын тӱрлӧ улмыштым вашталтат? Могай метаболит-влак пуымо шудо кочшо янлыкын индукций состоянийжым ончылгоч палемдыше улыт? Специфичность, тӱрлӧлык да индуцируемость шотышто лышташлан ойыртемалтше метаболит профильын информаций содержанийже шеледалтеш, да шудо кочшо-влакын кочкышышт ойыртемалтше метаболизмым тарватен кертеш манын палемдыме. Вучыдымын, ме эскеренна, кузе илышыш пуртымо информаций теорий индикаторлаште ончыктымо, лекше метаболический ситуаций кок шудо кочшо (йӱд кочкышым пуышо генералист Sl) да Solanaceae эксперт Ms. атаке деч вара кугу перпендикуляр уло. Нунын кочкыш койышышт да концентрацийышт ятырлан ойыртемалтыт гынат. ОС-ыште жирный кислота-аминокислота конъюгат (ФАК) инициатор (31). Стандартизироватлыме прокол яра верым эмлаш шудо кочшо ОС-ым кучылтын, шудо кочшо-влакым имитироватлыме эмлымашат тыгаяк тенденцийым ончыктен. Кушкыл-влакын шудо кочшо-влакын атакыштлан вашмутыштым моделироватлыме тиде стандартизированный процедурым шудо кочшо-влакын кочкыш койышыштым вашталтыме дене кылдалтше путаен шогышо фактор-влакым кораҥда, тидыже тӱрлӧ жапыште тӱрлӧ степень дене эҥгекым конда (34). FAC, кудыжо OSM-ын тӱҥ амалже семын палыме, OSS1-ыште JAS да моло кушкыл гормон вашмутым иземда, а OSS1 шӱдӧ пачаш иземда (31). Туге гынат, OSS1 OSM дене таҥастарымаште JA-н чумыргымо кӱкшытшӧ тыгаяк лийын. Ончыч ончыктеныт, мом JA вашмут лушкыдемдыме Nepenthes пеш шижтарен OSM, кушто FAC шке пашажым арален кертеш гынат, 1:1000 вӱд дене луктын (44). Сандене, OSM дене таҥастарымаште, OSS1-ыште FAC пеш изи гынат, тудо ситыше JA шарлымым тарваташ сита. Ончычсо шымлымаш ончыктен: порин гай белок-влакым (45) да олигосахарид-влакым (46) OSS1-ыште кушкыл аралыме вашмутым тарваташ молекулярный ӱчашымаш семын кучылташ лиеш. Туге гынат, эше раш огыл, OSS1-ыште тиде элицитор-влак кызытсе шымлымашыште эскерыме JA-н погынымашыжлан вуйын шогат мо.
Тӱрлӧ шудо кочшо але экзогенный JA але SA (салициловый кислота) кучылтмо дене кылдалтше дифференциальный метаболический отпечаток-влакым сӱретлыше шымлымаш шагал гынат (47), кушкыл шудо сетьыште шудо кочшо тӱрлӧ вид-влаклан ойыртемалтше пертурбацийым да тудын ойыртемалтше Метаболизмын чумыр влиянийжым систематически шымлыме шотышто нигӧат локтылалтын огыл. личный информаций. Тиде анализ умбакыже пеҥгыдемден: JA деч моло кушкыл гормон дене кӧргӧ гормон сеть кыл шудо кочшо-влакын ыштыме метаболический реорганизацийын спецификыжым ышта. В частности, ме пален нална, молан манаш гын, OSM дене кылдалтше ET OSS1 дене кылдалтше деч ятырлан кугурак лийын. Тиде режим OSM-ыште утларак FAC содержаний дене келшен толеш, тидыже ET-пыртым тарваташ кӱлешан да ситыше условий (48). Кушкыл ден шудо кочшо-влак кокласе вашкыл контекстыште кушкыллан келшыше метаболит динамикыште ЭТ-ын сигнал функцийже эшеат спорадический да ик соединений тӱшкалан гына эҥерта. Тылеч посна, шукыжо шымлымаш-влак ЭТ-ын регулироватлымашыжым шымлаш ЭТ але тудын прекурсоржо але тӱрлӧ ингибитор-влакын экзогенный кучылтмашыштым кучылтыныт, нунын кокла гыч тиде экзогенный химий кучылтмаш шуко неспецифический ӧрдыж эффектым луктеш. Мемнан шинчымашна почеш, тиде шымлымаш кушкыл метаболом динамикым келыштараш манын, локтылалтше трансгенный кушкыл-влакым ыштен лукташ да шижаш ЭТ-ым кучылтмо годым ЭТ-ын рольжым икымше кугу масштабан системе шымлымашым ончыкта. Шудо кочшо-влаклан ойыртемалтше ЭТ индукций мучашлан метаболом вашмутым модулироватлен кертеш. Эн кӱлешанже — ET биосинтез (ACO) да перцепций (ETR1) ген-влакын трансгенный манипуляцийышт, тудо шудо кочшо-влаклан ойыртемалтше de novo феноламид-влакын погынымашыштым почын пуэн. Ончыч ончыктеныт, молан манаш гын, ЭТ JA-индуцированный никотин погынымашым раш келыштарен кертеш, путресцин N-метилтрансфераза регулироватлымаш (49). Туге гынат, механике могырым ончалаш гын, раш огыл, кузе ЭТ фенамидын индукцийжым раш келыштара. ЭТ-ын сигналым колтымо функцийже деч посна, метаболический йогын тыгак S-аденозил-1-метионин деке шунтироватлалт кертеш, полиаминофенол амид-влаклан инвестицийым регулироватлаш манын. S-аденозил-1-метионин — тиде ЭТ да полиамин биосинтез корнын тыглай коклаште. ЭТ сигналын феноламид кӱкшытым регулироватлыме механизмым умбакыже шымлаш кӱлеш.
Кужу жап, палыдыме структуран посна метаболит-влакын шуко улмыштлан кӧра, ойыртемалтше метаболический категорий-влаклан кугу тӱткышым ойырен, биологический вашкыл деч вара метаболический тӱрлӧлыкын жап вашталтышыжым пеҥгыдын аклен кертын огыл. Кызытсе жапыште, информаций теорий анализ негызеш, беспристрастный метаболит-влак негызеш МС/МС спектрым налме тӱҥ лектыш тыгай: шудо кочшо-влак, шудо кочшо-влакым кочшо але шудо кочшо-влакым имитироватлыше, лышташ метаболомын чумыр метаболический тӱрлӧлыкшым иземдаш умбакыже шуят, тыгодым тудын специализаций степеньжым кугемдат. Шудо кочшо-влакын метаболом специфичностьыштын тиде жаплан кугеммышт транскриптом специфичностьыштын синергетический кугеммашышт дене кылдалтын. Тиде кугурак метаболом специализацийлан (Si значенийже кугурак) эн чот полшышо ойыртем — ончыч палемдыме шудо кочшо функций дене посна метаболит. Тиде модель ОД теорийын прогнозшо дене келшен толеш, но метаболомым перепрограммироватлыме случайность дене кылдалтше МТ прогноз келшен ок тол. Туге гынат, тиде данный-влак тыгак аралаш модельын прогнозшо дене келшен толыт (эн сай МТ; рис 1В), вет палыдыме аралыме функций дене моло характеристикым пуыдыме метаболит-влак эшеат случайный Si шеледымашым почеш кертыт.
Тиде шымлымашын умбакыже палемдыме образецше тыгай: микроэволюций кӱкшыт гыч (ик кушкыл да тамакым шупшмо популяций) гыч тӱҥалын, кугурак эволюций масштаб марте (тамакым шупшмо лишыл родо-тукым), эволюций организацийын тӱрлӧ кӱкшытшӧ «эн сай аралтышыште» улыт. Шудо кочшо-влакын моштымашыштышт кугу ойыртем уло. Мур да молат. (20) да Кесслер ден Калске (1) посна темленыт, кум функциональный кӱкшытан биотӱрлылыкым, кудым ондак Уиттакер (50) ойырен, химий тӱрлӧлыкын конститутивный да индуцированный жап вашталтышышкыже савыраш; тиде автор-влак ни иктешлымашым ыштен огытыл Кугу масштабан метаболом данныйым погымо процедурым тыгак нине данныйла гыч метаболический тӱрлӧлыкым кузе шотлаш огеш ончыкто. Тиде шымлымашыште Уиттакерын функциональный классификацийышкыже изирак тӧрлатымаш-влак α-метаболический тӱрлӧлыкым пуымо кушкылыште МС/МС спектр-влакын тӱрлӧ улмышт семын шотлат, а β-метаболический тӱрлӧлыкым — популяций тӱшкан тӱҥ внутривидовой метаболизмже семын.
JA сигнал шудо кочшо-влакын метаболический вашмутыштлан кумда спектрлан кӱлешан. Туге гынат, JA биосинтезын внутривидовой регулироватлымашын метаболом тӱрлӧлыклан надыржым пеҥгыде количественный тергымаш уке, да JA сигнал кугурак макроэволюционный масштабыште стресс дене кылдалтше метаболический диверсификацийлан чумыр вер улеш мо, эшеат раш огыл. Ме эскеренна, Nepenthes herbivorous-ын шудо кочшо пӱртӱсшӧ метаболом специализацийым тарвата да Nicotiana тӱрлӧ популяцийыште да лишыл родо-тукым Nicotiana тӱрлӧ коклаште метаболом специализацийын вашталтышыже JA сигнализаций дене систематически позитивно кылдалтын. Тылеч посна, кунам JA сигнал локтылалтеш, ик генотип шудо кочшо дене тарватыме метаболический специфичность пыта (3-шо рис, С да Е). Пӱртӱс дене лушкыдемдыме Nepenthes популяцийын метаболический спектржын вашталтышыже утларакше количественный улмылан кӧра, тиде анализыште метаболический β тӱрлӧлыкын да спецификын вашталтышыже шукыж годым метаболитлан поян соединений категорий-влакын виян тарванылмыштлан кӧра лийын кертеш. Тиде соединений класс-влак метаболом профильын ужашыжым озаланат да JA сигнал-влак дене сай корреляцийыш конда.
Вет тудын дене лишыл кылдалтше тамакым шупшмо тӱрлӧ вид-влакын биохимический механизмышт пеш ойыртемалтше улыт, метаболит-влак качественный могырым лӱмынак палемдалтыт, сандене тудо утларак аналитике. Информаций теорийын налме метаболический профильым обрабатыватлымыже ончыкта: шудо кочшо индукций метаболический гамма тӱрлӧлык ден специализаций коклаште вашталтышым луштара. Тиде вашталтышыште JA сигнал рӱдӧ рольым модеш. Метаболом специализацийын кугеммыже тӱҥ OD прогноз дене келшен толеш да JA сигнал дене сай кылым куча, а JA сигнал метаболический гамма тӱрлӧлык дене отрицательно кылдалтын. Тиде модель-влак ончыктат, кушкыл-влакын ОД куатышт тӱҥ шотышто JA-н пластичностьшо дене рашемдалтеш, микроэволюций масштабыште але кугурак эволюций масштабыште. JA биосинтез ситыдымашым кораҥдыше экзогенный JA кучылтмо эксперимент-влак умбакыже ончыктат: лишыл родо-тукым тамакым шупшмо тӱрлык-влакым сигналлан вашешташ да сигналлан вашешташ огыл тӱрлыклан ойыраш лиеш, тыгак нунын JA режимышт да шудо кочшо-влакын тарватыме метаболом пластичностьышт семынак. Сигналлан вашешташ лийдыме вид-влак эндогенный JA ыштен кертдымылан кӧра вашештен огыт керт, сандене физиологий ограниченийым ыштат. Тиде JA сигнал корнышто (AOS да JAR4 N. crescens) южо тӱҥ геныште мутация дене кылдалтын кертеш. Тиде лектыш ончыкта, тиде межвидовой макроэволюций образец-влак тӱҥ шотышто кӧргӧ гормон-влакын умылымашышт да вашмутышт вашталтмаш дене кылдалтын кертыт.
Кушкыл ден шудо кочшо-влак кокласе вашкыл деч посна, метаболический тӱрлӧлыкым шымлымаш йырым-йырысе средалан биологический келыштарыме да сложный фенотипический черта-влакын эволюцийыштым шымлымаште чыла кӱлешан теоретический ончыко кайымаш дене кылдалтын. Кызытсе МС ӱзгар-влак дене налме данный-влакын чотышт кугемме дене, метаболический тӱрлӧлык шотышто гипотезым тергымаш ынде индивидуальный/категорий метаболит ойыртемым эртен кертеш да вучыдымо образец-влакым почын пуашлан тӱнямбал анализым ыштен кертеш. Кугу масштабан анализ процессыште кӱлешан метафора — данныйым шымлаш кучылташ лийме значениян картым ыштыме шонымаш. Сандене, кызытсе беспристрастный МС/МС метаболомикын да информаций теорийын комбинацийжын кӱлешан лектышыже тыгай: тудо тыглай метрикым пуа, кудым тӱрлӧ таксономический масштабыште метаболический тӱрлӧлыкым ончалаш картым ышташ кучылташ лиеш. Тиде йӧнлан тӱҥ йодмашлан шотлалтеш. Микро/макро эволюцийым да общине экологийым шымлымаш.
Макроэволюций кӱкшытыштӧ Эрлих ден Рейвенын (51) кушкыл-насекомый-влакын пырля эволюций теорийыштын рӱдыжӧ — тӱрлӧ вид-влак кокласе метаболический тӱрлӧлыкын вашталтмыже кушкыл тукымын тӱрлӧ лийме амалже улеш манын ончылгоч каласаш. Туге гынат, тиде тӱҥ пашам савыктыме деч вара кандаш ий жапыште тиде гипотезым шагал тергеныт (52). Тиде шукыж годым торасе кушкыл тукымлаште икгай метаболический характеристикын филогенетический характеристикыж дене кылдалтын. Шергелыкым цель анализ йӧн-влакым пеҥгыдемдаш кучылташ лиеш. Информаций теорий дене обрабатыватлыме кызытсе МС/МС паша радам палыдыме метаболит-влакын МС/МС структур икгайлыкыштым (метаболит-влакым ончылгоч ойырен налме деч посна) шотла да нине МС/МС-влакым МС/МС наборыш савыра, тыге профессионал метаболизмыште Тиде макроэволюционный модель-влакым классификаций шкалан таҥастарат. Тыглай статистике показатель-влак. Процесс филогенетический анализ дене икгай, тудо ончылгоч прогноз деч посна диверсификацийын але характерын эволюцийжын темпшым шотлаш радам келыштарыме дене пайдаланен кертеш.
Биохимический кӱкшытыштӧ Фирн ден Джонсын (53) скрининг гипотезышт ончыкта: метаболический тӱрлӧлык тӱрлӧ кӱкшытыштӧ аралалтеш, тыге ончычсо кылдалтдыме але алмаштыме метаболит-влакын биологический пашаштым шукташ сырьём пуаш лиеш. Информаций теорий йӧн-влак тыгай кышкарыште пуат, кушто метаболит-влаклан ойыртемалтше эволюций куснен, метаболит специализаций годым лийше, темлыме эволюций скрининг процессын ужашыже семын шотлаш лиеш: изи специфичность гыч кугу специфичность марте биологически чолга келыштарыме Пуымо средан тормозитлыме метаболитше-влак.
Чыла тидым шотыш налын, молекулярный биологийын тӱҥалтыш жапыштыже кушкыл аралыме шотышто кӱлешан теорий-влакым ыштеныт, а дедуктивный гипотезылан негызлыме йӧн-влакым шанче прогрессын ик йӧнжӧ семын кумдан шотлат. Тиде шукыж годым пӱтынь метаболомым висыме технический ситыдымаш дене кылдалтын. Гипотезлан эҥертен ыштыме йӧн-влак моло причинный механизм-влакым ойырен налме годым поснак пайдале улыт гынат, нунын биохимический сеть-влакым умылымашнам вияҥдыме йӧнышт кызытсе данный-влакым кучылтмо наукышто кызытсе жапыште улшо вычислительный йӧн-влак деч утларак шерге. Сандене ончылгоч каласаш лийдыме теорий-влак доступен данный-влакын кумдыкышт деч тораште улыт, сандене шымлыме аланыште прогресс гипотетический формулым/тест циклым пытараш ок лий (4). Ме ончылгоч ужына, молан манаш гын, тыште пуртымо метаболомикын вычислительный паша радамже пытартыш жапыште (кузе) да пытартыш (молан) метаболический тӱрлӧлык йодыш-влаклан кумылым ылыжтен кертеш, да теоретически виктаралтше данный-влак наукын у жапышкыже надырым пыштен кертеш. Тиде жапыште ончычсо тукым-влакым кумылаҥдыше кӱлешан теорий-влакым уэш шымленыт.
Тыглай шудо кочшо кочкышым ик роза пеледыш кушкылын ик шем тӱсан кувшин кушкыл лышташыштыже кокымшо инстар личинкым але Sl личинкым куштымо дене эртарат, кажне кушкыллан 10 кушкыл реплике дене. Насекомый личинке-влакым зажим дене ӱштыныт, а кодшо лышташ тканьым инфекций деч вара 24 да 72 шагат гыч погеныт да писын йӱлалтеныт, а метаболит-влакым луктыныт.
Шудо кочшо эмлымашым пеш синхронизироватлыме йӧн дене моделироватлаш. Йӧн тыгай: ткань гирлянда кушмо жапыште кушкылын кум тичмаш кумдаҥдыме лышташыжын кажне могырыштыжо кум радам терным пронзитьлаш, да вигак 1:5 разбавленный Ms. Але перчатке дене пӱй дене S1 OS пронзительный яра пурташ. Ӱлнӧ ончыктымо семын лышташым поген налза да обрабатыватлыза. Ончыч ончыктымо йӧн дене тӱҥ метаболит ден кушкыл гормон-влакым лукман (54).
Экзогенный JA-лан кучылтмо годым кажне тӱрлӧ шым роза пеледыш кушкыл гыч кажныжын кум лышташыжым 20 мкл ланолин паста дене обрабатыватлат, тушто 150 мкг MeJA (Lan + MeJA) да 20 мкл ланолин плюс яра эмлымаш (Lan + W) уло, але 20 мкл ару ланолиным контроль семын кучылтыт. Обрабатыватлыме деч вара 72 шагат гыч лышташ-влакым погеныт, жидкий азот дене йӱлалтеныт да кучылтмо марте -80°C температурышто араленыт.
Мемнан шымлыме группышто куд JA да ET трансгенный линийым палемдыме, лӱмнерыштым irAOC (36), irCOI1 (55), irACO да sETR1 (48). irAOC JA да JA-Ile кӱкшытыштӧ иземмашым пеҥгыдын ончыктен, а irCOI1 JA-влаклан шижмаш лийын огыл. EV дене таҥастарымаште, JA-Ile погынымаш кугемын. Тыгак irACO ET-ым ыштен лукмашым иземда, а EV дене таҥастарымаште, sETR1, ET-лан шиждыме, ET-ым ыштен лукмашым кугемда.
Фотоакустический лазер спектрометр (Sensor Sense ETD-300 real-time ET sensor) ET висымашым неинвазивный йӧн дене ышташ кучылталтеш. Обрабатыватлыме деч вара вигак лышташ-влакын пелыжым руэныт да 4 мл петыралтше стекло флаконыш пыштеныт, вуй ӱмбалым 5 шагат жапыште погаш пуэныт. Висыме годым кажне флаконым 8 минут жапыште 2 литр/шагат ару юж йогын дене мушкыныт, тудо ончыч CO2 ден вӱдым кораҥдашлан Sensor Sense пуымо катализатор гоч эртен.
Микрочип данный-влак ондак (35) ийыште савыкталтыныт да Национальный рӱдерын биотехнологий информаций рӱдерыштыже (NCBI) ген экспрессий комплексный базыште (GSE30287 пурымо номер) аралалт кодыныт. Тиде шымлымашлан W + OSMs эмлыме да локтылалтдыме контроль дене кылдалтше лышташ-влаклан келшыше данный-влакым луктыныт. Сырьевой интенсивность log2. Статистический анализ деч ончыч базовый линийым R программе пакет дене пайдаланен, 75-ше процентиль марте савыреныт да нормализоватленыт.
Nicotiana тӱрлӧ РНК-секвенирование (RNA-seq) данныйым NCBI Short Reading Archives (SRA) гыч налыныт, проект номер — PRJNA301787, тудын нерген Zhou et al увертареныт. (39) да (56)-ште ончыктымо семын умбакыже шуяш. Тиде шымлымашыште анализлан Nicotiana тӱрлӧ видлан келшыше W + W, W + OSM да W + OSS1 дене обрабатыватлыме сырьевой данныйым ойырен налме да тыгай йӧн дене обрабатыватлыме: Икымше, сырьевой РНК-seq лудмаш-влакым FASTQ форматыш савыреныт. HISAT2 FASTQ-ым SAM-ыш савыра, а SAMtools SAM-файл-влакым сортироватлыме BAM-файлыш савыра. StringTie ген экспрессийым шотлаш кучылталтеш, да тудын экспрессий йӧнжӧ тыгай: миллион секвенированный транскрипций фрагментлан тӱжем базовый фрагментлан фрагмент-влак улыт.
Анализыште кучылтмо Acclaim хроматографический колонко (150 мм x 2,1 мм; кугытшо 2,2 мкм) да 4 мм x 4 мм аралыме колонко икгай материал гыч шогат. Dionex UltiMate 3000 Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) системыште тыгай двоичный градиент кучылталтеш: 0 гыч 0,5 минут марте, изократический 90% А [деионизированный вӱд, 0,1% (v/v) ацетонитрил да 0,05% муравейник кислота, 10% В да цетнитрил 0,05% муравейник кислота); 0,5 гыч 23,5 минут марте градиент фазыже 10% А да 90% В, шот дене; 23,5 гыч 25 минут марте, изократический 10% А да 90% В. Йогын 400 мкл/мин. Чыла МС анализлан колонко элюентым квадруполь да рейс жап (qTOF) анализаторыш пурто, тудо электроспрей источник дене пойдаралтын, тудо положительный ионизаций режимыште пашам ышта (капилляр напряжений, 4500 В; капилляр розеткыште 130 В ; Сушильный температур 200°C; сушилке юж йогын 10 литр/мин).
МС / МС фрагмент анализ (умбакыже МС / МС) ыштен, тудо данный деч ойыртемалтше але ойыртемалтше огыл, чумыр рашемдыме метаболический профиль нерген структурный информацийым налаш манын. Ойыртемалтше МС/МС йӧн концепций тыгай фактлан эҥерта: квадрупольын пеш кугу массовый изолироватлымаш окнаже уло [сандене чыла масса-заряд коэффициент (м/з) сигналым фрагмент семын шотлаш]. Тиде амал дене, молан манаш гын, Impact II инструмент CE наклон ыштен кертын огыл, икмыняр посна анализ-влакым ыштеныт, тӱкнымешке тарватыме диссоциаций тӱкнымешке энергийын (CE) значенийжым кугемдыме дене пайдаланен. Иктешлен каласаш гын, эн ончыч образецым UHPLC-электроспрей ионизаций/qTOF-MS йӧн дене лончылаш, ик масс-спектрометрий режимым кучылтын (источникысе фрагментаций дене ыштыме изи фрагментаций условий), m/z 50 гыч 1500 марте 5 Гц повторений частота дене сканироватлымаш. МС/МС анализлан тӱкнымешке газ семын азотым кучылтман да тыгай ныл тӱрлӧ тӱкнымешке тарватыме диссоциаций напряженийыште посна висымашым ыштыман: 20, 30, 40 да 50 эВ. Висыме процесс мучко квадруполь эн кугу массовый изолироватлымаш окна уло, m/z гыч 50 марте 1500. Ончыл корпус m/z да изолироватлымаш кумдык экспериментым 200 шындыме годым, массын диапазонжо автоматически приборын пашам ыштыше программе дене активироватлалтеш да 0 Da. Ик массовый режимыште семын массовый фрагмент-влакым сканироватлаш. Массовый калиброватлымашлан натрий формиатым (50 мл изопропанол, 200 мкл муравьиной кислота да 1 мл 1М NaOH вӱдышӧ раствор) кучылташ. Брукерын кӱкшӧ рашлыкан калиброватлыме алгоритмжым кучылтын, данный-влак файлым пуымо жапыште кокла спектрым ыштыме деч вара калиброватлат. Данный-влакым лончылымаш v4.0 программе (Брук Дальтон, Бремен, Германий) экспорт функцийым кучылтын, данный-влакын тӱҥ файлыштым NetCDF форматыш савыраш. MS/MS данный-влак набор MetaboLights (www.ebi.ac.uk) почылтшо метаболомический базыште ушнымо номер дене аралалтеш. MTBLS1471.
MS/MS погынымашым MS1 да MS/MS качестве сигнал-влак коклаште корреляций анализ гоч илышыш пурташ лиеш, изи да кугу тӱкнымешке энергий да у илышыш пуртымо правил-влак. R скрипт дене продуктлан прекурсорын шеледымашын корреляций анализшым шукташ кучылталтеш, а правилым илышыш пурташ C# скрипт дене (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) кучылталтеш.
Фоновый шум дене кылдалтше шоя положительный йоҥылыш-влакым да икмыняр образецыште гына южо m/z ойыртемым пален налме дене кылдалтше шоя корреляцийым иземдаш манын, ме R пакетын «толмо пик» функцийжым кучылтына XCMS (фоновый шумым тӧрлаташ) «NA» (палемдыме пик) интенсивностьым алмашташ кучылташ кӱлеш. Толмо пик функцийым кучылтмо годым данный-влак наборышто эше шуко «0′′ интенсивность значений уло, нуно корреляций шотлымо пашалан эҥгекым ыштат. Вара ме данный-влакым обрабатыватлыме лектышым таҥастарена, кунам темен пик функцийым кучылтыт да темен пик функцийым огыт кучылт, да фоновый шум значенийым шотлен луктына, кокла шот дене тӧрлымӧ да вара нине интенсивность значений-влакым вашталтена шотлымо фоновый значений. Ме тыгак тыгай функций-влакым гына шотленна, кудыштын интенсивностьышт фоновый значений деч кум пачаш кугурак лийын да нуным «чын пик» семын онченна. PCC шотлымо годым образецын ончылгочшо (MS1) да фрагмент данный наборын m/z сигналже-влакым гына шотлат, нунын деч шагал огыл кандаш чын пик уло.
Пӱтынь образецыште прекурсор качестве ойыртемын пеҥгыдылыкше тыгаяк качестве ойыртемын иземдыме интенсивностьшо дене ятырлан кылдалтын гын, тудо изи але кугу тӱкнымешке энергийлан эҥерта, да ойыртем CAMERA дене изотоп пик семын палемдалтын огыл гын, тудым умбакыже рашемдаш лиеш. Вара, 3 с жапыште чыла кертме прекурсор-продукт пар-влакым шотлен луктын (пиковый аралалтме жаплан шотлымо окна), корреляций анализым ыштат. m/z значений прекурсор значений деч изирак да MS/MS фрагментаций данный наборышто ик образец верыште лийме годым гына, кудыж деч тудо лектын, тудо фрагментлан шотлалтеш.
Тиде кок тыглай правиллан эҥертен, ме палемдыме прекурсорын m/z деч кугурак m/z значений дене палемдыме фрагмент-влакым луктына, да образец верланымаш негызеш, кушто прекурсор лектеш да палемдыме фрагмент. Тыгак MS1 режимыште генерироватлыме шуко источник фрагмент дене генерироватлыме качестве ойыртем-влакым кандидат прекурсор семын ойырен налаш лиеш, тыге избыточный MS/MS соединений-влакым генерироватлаш. Тиде данный избыточностьым иземдаш манын, спектр-влакын NDP икгайлыкышт 0,6 деч кугурак гын, да нуно CAMERA дене аннотироватлыме «pcgroup» хроматограммыш пурат гын, ме нуным ушена. Пытартышлан, ме чыла куд CE лектышым, прекурсор дене кылдалтше да фрагмент-влак дене кылдалтше, пытартыш деконволюций композитный спектрыш ушена, тӱрлӧ тӱкнымешке энергийыште икгай m/z значений дене чыла кандидат пик кокла гыч эн кугу интенсивность пикым ойырен налына. Умбакыже обрабатыватлыме ошкыл-влак композитный спектр концепцийлан негызлалтыт да фрагментацийын вероятностьшым кугемдаш кӱлшӧ тӱрлӧ СЭ условийым шотыш налыт, вет южо фрагмент-влакым ойыртемалтше тӱкнымешке энергий йымалне гына пален налаш лиеш.
Метаболический профильын индукцийжым шотлашлан RDPI (30) кучылталтше. Метаболический спектр тӱрлӧлык (Hj индекс) MS/MS прекурсор-влакын шуко улмышт гыч лектын, MS/MS частота шеледымашын Шеннон энтропийжым кучылтын, Мартинес да молат сӱретлыме тыгай уравнений дене пайдаланен. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) кушто Pij j-ше образецыште i-ше MS/MS-ын относительный чӱчкыдылыкшылан келшен толеш (j = 1, 2,..., m) (i = 1, 2, ..., m) t).
Метаболический специфичность (Si индекс) пуымо МС/МС-ын экспрессий идентичностьшо семын рашемдалтеш, образец-влак кокласе чӱчкыдылык шотышто. МС/МС специфичность Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi) семын шотлалтеш
Кажне j образецын метаболомлан келшыше δj индексшым висаш тыгай формулым кучылтман, а MS/MS спецификын кокла шотшо δj = ∑i = 1mPijSi
МС/МС спектр-влак пар дене келыштарыме улыт, да кок балл негызеш икгайлыкым шотлат. Икымше, стандарт NDP-м кучылтын (тыгак косинус корреляций йӧн семын палыме), тыгай уравнений дене пайдаланен, спектр-влак коклаште сегмент икгайлыкым шотлаш NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 кушто S1 да S2 Соответственно, спектрлан 1 да 2, тыгак WS, i2, i2 кок спектр коклаште i-ше тыглай пикын ойыртемже 0,01 Да деч шагалрак улмо пик интенсивность негызеш нелытым ончыкта. Вес тыге шотлалтеш: W = [пик интенсивность] m [качество] n, m = 0,5, n = 2, кузе темленыт MassBank.
Кокымшо шотлымо йӧн илышыш пуртымо, тудо MS/MS коклаште пайлыме NL-ым лончылымаш дене кылдалтын. Тидлан ме тандемыште MS фрагментаций процесс годым чӱчкыдын вашлиялтше 52 NL спискым кучылтынна, да утларак раш NL (данный-влак файл S1), кудым ончыч лушкыдемше Nepenthes тӱрлӧ вторичный метаболит-влакын MS/MS спектрыштлан аннотироватлыме ( 9, 26). Кажне MS/MS-лан 1 да 0 двоичный векторым ыштыза, нуно южо NL-ын кызытсе да уке улмыжлан келшен толыт. Евклидовый тораште икгайлык негызеш, NL икгайлык баллым кажне пар двоичный NL векторлан шотлат.
Кок кластеризацийым ышташлан ме R пакетым DiffCoEx кучылтынна, тудо Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA) ешартышлан негызлалтеш. MS/MS спектр-влакын NDP да NL шотлымо матрице-влакым кучылтын, ме таҥастарымаште корреляций матрицым шотлаш DiffCoEx-ым кучылтынна. Бинарный кластеризацийым ыштыме годым “cutreeDynamic” параметрым method = “hybrid”, cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, да minClusterSize = 10 шынденыт. DiffCoEx-ын R тӱҥалтыш кодшым Tesson et al. ешартыш 1-ше файл гыч скачатьленыт. (57); Кӱлеш R WGCNA программе пакетым https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA адрес дене муаш лиеш.
MS/MS молекулярный сетьым лончылаш манын, ме NDP да NL икгайлык тип-влак негызеш парный спектральный подключение шотлен луктынна, да CyFilescape yFiles макетшым кумдаҥдыме приложенийыште органике макетым кучылтын, тор топологийым ончыкташ Cytoscape программе дене пайдаланенна.
Данный-влакым статистике анализлан ышташлан R 3.0.1 версийым кучылтман. Статистический значенийжым кок могырым дисперсий анализ (ANOVA) дене акленыт, вара Tukey-ын честно значимый ойыртем (HSD) post-hoc тестше дене акленыт. Шудо кочшо эмлыме да контроль коклаште ойыртемым лончылаш манын, икгай дисперсий дене кок тӱшка образец-влакын кок могырым шеледымашыштым Студентын t-тестше дене лончыленыт.
Тиде статьялан ешартыш материалым http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1 сайтыште муаш лиеш
Тиде почылтшо статья, тудо Creative Commons Attribution-Non-Commercial License условий почеш шарлен, тудо кеч-могай йӧн дене кучылташ, шаркалаш да ешарен лукташ йӧным пуа, пытартыш кучылтмаш коммерческий пайдалан огыл гын да тӱҥ паша чын улмылан негыз уло гын. Ссылки.
Палемдыман: Ме тендан деч электрон почто адресым пуаш гына йодына, тыге еҥ, кудым тый лаштыкыш темлет, пала, мом те нунылан электрон почто ужаш шонеда да тиде спам огыл. Ме нимогай электрон почто адресым огына нал.
Тиде йодыш тендан унагудо улмыдам тергаш да автоматический спам колтымо деч аралаш кучылталтеш.
Информаций теорий посна метаболом-влакым таҥастараш да тергымаш деч аралыме теорий-влакым ончылгоч пален налаш универсал валютым пуа.
Информаций теорий посна метаболом-влакым таҥастараш да тергымаш деч аралыме теорий-влакым ончылгоч пален налаш универсал валютым пуа.
©2021 Наукым вияҥдыме шотышто американ ассоциаций. чыла правам аралыме. AAAS — HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef да COUNTER-ын партнерышт. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.