Verschidde Planzeverteidegungstheorien bidden wichteg theoretesch Orientéierung fir d'Muster vum planzespezialiséierte Metabolismus z'erklären, awer hir Schlësselprognosen mussen nach getest ginn. Hei hu mir eng onparteiesch Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS) Analyse benotzt fir systematesch de Metabolom vun ofgeschwächten Tubaksstämm vun eenzelne Planzen bis zu Populatiounen an enk verwandte Spezies z'ënnersichen, an eng grouss Zuel vu massenspektrometresche Feature-Theorien op Basis vu Verbindungsspektren am Informatiouns-Kader veraarbecht fir déi Schlësselprognosen vun der optimaler Verteidegungs- (OD) an den Theorien iwwer bewegend Ziler (MT) ze testen. D'Informatiounskomponent vun der Planzemetabolomik entsprécht der OD-Theorie, awer widdersprécht der Haaptprognose vun der MT-Theorie iwwer d'Metabolomikdynamik, déi duerch Herbivoren verursaacht gëtt. Vun der Mikro- bis zur Makro-Evolutiounsskala gouf de Jasmonat-Signal als den Haaptdeterminant vun der OD identifizéiert, während den Ethylen-Signal eng Feinabstimmung vun der herbivorspezifescher Äntwert geliwwert huet, déi vum MS/MS-Molekularnetz annotéiert gouf.
Spezial Metabolitte mat diverse Strukturen sinn déi Haaptparticipanten an der Adaptatioun vu Planzen un d'Ëmwelt, besonnesch bei der Verteidegung vu Feinde (1). Déi erstaunlech Diversifikatioun vum spezielle Metabolismus, deen a Planzen fonnt gëtt, huet Joerzéngte vun detailléierter Fuerschung iwwer seng vill Aspekter vun ökologesche Funktiounen stimuléiert an huet eng laang Lëscht vu Planzeverteidegungstheorien geformt, déi d'evolutiv an ökologesch Entwécklung vun de Planz-Insekt-Interaktiounen sinn. Empiresch Fuerschung bitt wichteg Orientéierung (2). Dës Planzeverteidegungstheorien sinn awer net dem normative Wee vun der hypothetescher deduktiver Denkweis gefollegt, bei där Schlësselprognosen um selwechten Analyseniveau waren (3) an experimentell getest goufen, fir den nächste Zyklus vun der theoretescher Entwécklung virunzedreiwen (4). Technesch Limitatioune beschränken d'Datensammlung op spezifesch metabolesch Kategorien an schléissen eng ëmfaassend Analyse vu spezialiséierte Metabolitten aus, wouduerch Interkategorievergläicher verhënnert ginn, déi essentiell fir d'theoretesch Entwécklung sinn (5). De Manktem u komplette Metabolomikdaten an enger gemeinsamer Währung fir de Veraarbechtungsworkflow vum metabolesche Raum tëscht verschiddene Planzegruppen ze vergläichen, behënnert d'wëssenschaftlech Reife vum Gebitt.
Déi lescht Entwécklungen am Beräich vun der Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS) Metabolomik kënnen déi metabolesch Verännerungen bannent an tëscht Aarte vun enger bestëmmter Systemklad ëmfaassend charakteriséieren, a kënne mat Berechnungsmethoden kombinéiert ginn, fir d'strukturell Ähnlechkeet tëscht dëse komplexe Mëschungen ze berechnen. Virauskenntnisser vun der Chimie (5). D'Kombinatioun vun fortgeschrattene Technologien an der Analyse an der Berechnung bitt e néidege Kader fir laangfristeg Tester vu ville Prognosen, déi vun den ökologeschen an evolutiven Theorien vun der metabolescher Diversitéit gemaach goufen. De Shannon (6) huet d'Informatiounstheorie fir d'éischt Kéier a sengem wichtegen Artikel am Joer 1948 agefouert an domat d'Grondlag fir déi mathematesch Analyse vun Informatioun geluecht, déi a ville Beräicher ausserhalb vun hirer ursprénglecher Uwendung benotzt gouf. An der Genomik gouf d'Informatiounstheorie erfollegräich ugewannt, fir sequenzkonservativ Informatioun ze quantifizéieren (7). An der Transkriptomikfuerschung analyséiert d'Informatiounstheorie déi allgemeng Verännerungen am Transkriptom (8). A fréiere Fuerschunge hu mir de statistesche Kader vun der Informatiounstheorie op d'Metabolomik ugewannt, fir d'metabolesch Expertise vum Gewëbeniveau a Planzen ze beschreiwen (9). Hei kombinéiere mir den MS/MS-baséierten Workflow mam statistesche Kader vun der Informatiounstheorie, charakteriséiert duerch déi metabolesch Diversitéit an der gemeinsamer Währung, fir déi wichtegst Prognosen vun der Planzeverteidegungstheorie vum duerch Herbivoren induzéierte Metabolom ze vergläichen.
Déi theoretesch Kader vun der Planzeverteidegung sinn normalerweis géigesäiteg inklusiv a kënnen an zwou Kategorien agedeelt ginn: déi, déi versichen, d'Verdeelung vu planzespezifesche Metabolitten op Basis vun Ofwierfunktiounen z'erklären, wéi optimal Ofwier (OD) (10), beweeglech Zil (MT) (11) an Erscheinungstheorie (12), während aner mechanesch Erklärungen sichen, wéi Ännerungen an der Ressourcenverfügbarkeet de Planzewuesstum an d'Akkumulatioun vu spezialiséierte Metabolitten, wéi Kuelestoff, beaflossen: Nährstoffbilanzhypothese (13), Wuestumsquotehypothese (14) an d'Wuestums- an Differenzéierungsgläichgewiichthypothese (15). Déi zwou Sätz vun Theorien sinn op verschiddenen Analyseniveauen (4). Wéi och ëmmer, zwou Theorien, déi defensiv Funktiounen op funktionellen Niveau betreffen, dominéieren d'Gespréich iwwer konstitutiv an induzéierbar Ofwier vu Planzen: OD-Theorie, déi dovun ausgëtt, datt Planzen nëmmen an hir deier chemesch Ofwier investéieren, wann se gebraucht ginn, zum Beispill wann se ageholl ginn. Wann en Déier aus Gras attackéiert, gëtt dofir, jee no der Méiglechkeet vun engem zukünftegen Ugrëff, der Verbindung mat enger Ofwierfunktioun zougewisen (10); D'MT-Hypothes proposéiert, datt et keng Achs vun der direkter Metabolitännerung gëtt, mä de Metabolit ännert sech zoufälleg, wouduerch d'Méiglechkeet entsteet, datt de metabolesche "Beweegungsziel" vun ugräifenden Herbivoren behënnert gëtt. An anere Wierder, dës zwou Theorien maachen géigneresch Prognosen iwwer de metabolesche Remodeling, deen nom Ugrëff vun Herbivoren geschitt: d'Bezéiung tëscht der unidirektionaler Akkumulatioun vu Metabolitten mat defensiver Funktioun (OD) an net-direkte metabolesche Verännerungen (MT) (11).
D'OD- an MT-Hypothesen betreffen net nëmmen déi induzéiert Ännerungen am Metabolom, mä och déi ökologesch an evolutiv Konsequenze vun der Akkumulation vun dëse Metabolitten, wéi zum Beispill déi adaptiv Käschten a Virdeeler vun dëse metabolesche Verännerungen an engem spezifeschen ökologeschen Ëmfeld (16). Och wann béid Hypothesen d'Defensivfunktioun vu spezialiséierte Metabolitten unerkennen, déi deier kënne sinn oder net, läit déi Schlësselprognose, déi d'OD- an MT-Hypothesen ënnerscheet, an der Richtungsweis vun den induzéierte metabolesche Verännerungen. D'Prognose vun der OD-Theorie huet bis elo déi meescht experimentell Opmierksamkeet kritt. Dës Tester enthalen d'Studie vun den direkten oder indirekten Verteidegungsfunktioune vu verschiddene Gewëss vu spezifesche Verbindungen a Gewächshaiser an natierleche Konditiounen, souwéi Ännerungen am Stadium vun der Planzenentwécklung (17-19). Wéinst dem Manktem un engem Workflow a statistesche Kader fir eng global ëmfaassend Analyse vun der metabolescher Diversitéit vun all Organismus, bleift awer den Haaptunterschied an der Prognose tëscht den zwou Theorien (dat heescht d'Richtung vu metabolesche Verännerungen) ze testen. Hei bidden mir sou eng Analyse.
Ee vun de bedeitendsten Charakteristike vu planzespezifesche Metabolitte ass hir extrem strukturell Diversitéit op allen Niveauen, vu eenzelne Planzen a Populatiounen bis zu ähnlechen Aarten (20). Vill quantitativ Ännerungen a spezialiséierte Metabolitte kënnen op der Populatiounsskala observéiert ginn, während staark qualitativ Ënnerscheeder normalerweis op Aartniveau erhale bleiwen (20). Dofir ass d'Planzemetabolismusdiversitéit den Haaptaspekt vun der funktioneller Diversitéit, wat d'Adaptabilitéit un ënnerschiddlech Nischen reflektéiert, besonnesch déi Nischen mat ënnerschiddleche Invasiounsméiglechkeeten duerch speziell Insekten an allgemeng Herbivoren (21). Zënter Fraenkel sengem (22) bahnbrechende Artikel iwwer d'Grënn fir d'Existenz vu planzespezifesche Metabolitte ginn Interaktioune mat verschiddenen Insekten als wichteg Selektiounsdrock ugesinn, an et gëtt ugeholl, datt dës Interaktioune Planzen während der Evolutioun geformt hunn. Metabolismuswee (23). Interspeziesënnerscheeder an der Diversitéit vu spezialiséierte Metabolitte kënnen och dat physiologescht Gläichgewiicht reflektéieren, dat mat der konstitutiver an induzéierbarer Planzeverteidegung géint herbivoréis Strategien assoziéiert ass, well déi zwou Aarte dacks negativ matenee korreléiert sinn (24). Och wann et virdeelhaft ka sinn, ëmmer eng gutt Verteidegung z'erhalen, bidden déi rechtzäiteg metabolesch Verännerungen, déi mat der Verteidegung verbonne sinn, kloer Virdeeler, andeems se et de Planzen erlaben, wäertvoll Ressourcen fir aner physiologesch Investitiounen ze verdeelen (19, 24) an d'Noutwennegkeet vun enger Symbiose ze vermeiden. Kollateralschued (25). Zousätzlech kënnen dës Reorganisatioune vu spezialiséierte Metabolitten, déi duerch Insektenherbivoren verursaacht ginn, zu enger zerstéierender Verdeelung an der Populatioun féieren (26) a kënnen direkt Miessunge vu wesentlechen natierleche Verännerungen am Jasmonsäure (JA)-Signal reflektéieren, déi an der Populatioun erhale bleiwen. Héich an niddreg JA-Signaler sinn Ofwägungen tëscht der Verteidegung géint Herbivoren a Konkurrenz mat spezifesche Spezies (27). Zousätzlech wäerten spezialiséiert Metabolit-Biosynthetikweeër während der Evolutioun e schnelle Verloscht an Transformatioun erliewen, wat zu enger ongläicher metabolescher Verdeelung tëscht enk verwandte Spezies féiert (28). Dës Polymorphismen kënne séier als Äntwert op verännert Herbivoremuster etabléiert ginn (29), wat bedeit datt d'Schwankung vun Herbivoregemeinschaften e Schlësselfaktor ass, deen d'metabolesch Heterogenitéit dréit.
Hei hu mir spezifesch déi folgend Problemer geléist. (I) Wéi rekonfiguréiert dat herbivores Insekt de Planzemetabolom? (Ii) Wat sinn déi wichtegst Informatiounskomponenten vun der metabolescher Plastizitéit, déi quantifizéiert kënne ginn, fir d'Prognosen vun der laangfristeger Verteidegungstheorie ze testen? (Iii) Ob de Planzemetabolom op eng Manéier nei programméiert soll ginn, déi eenzegaarteg fir den Ugräifer ass, wann jo, wéi eng Roll spillt de Planzenhormon bei der Ausriichtung vun enger spezifescher metabolescher Äntwert, a wéi eng Metabolitte droen zur Spezies vun der Verteidegung bäi? (Iv) Well d'Prognosen, déi vu ville Verteidegungstheorien gemaach ginn, op all Niveauen vu biologesche Gewëss erweidert kënne ginn, hu mir gefrot, wéi konsequent déi verursaachte metabolesch Äntwert vum interne Verglach zum Interspezies-Vergläich ass? Zu dësem Zweck hu mir systematesch de Blatmetabolom vum Tubaksnikotin ënnersicht, wat eng ökologesch Modellplanz mat engem räiche spezialiséierte Metabolismus ass, an effektiv géint d'Larve vun zwou gebiertege Herbivoren, Lepidoptera Datura (Ms) (ganz aggressiv, haaptsächlech giess). Op Solanaceae a Spodoptera littoralis (Sl) sinn d'Baumwollblatwierm eng Zort "Gattung", mat de Wirtsplanze vun de Solanaceae an anere Wirtsplanzen vun anere Gattungen a Familljen, déi Planzefudder sinn. Mir hunn de MS/MS Metabolomik-Spektrum analyséiert an d'statistesch Deskriptoren aus der Informatiounstheorie extrahéiert, fir OD- an MT-Theorien ze vergläichen. Spezifizitéitskaarte erstallt, fir d'Identitéit vu Schlësselmetabolitten ze weisen. D'Analyse gouf op déi gebierteg Populatioun vun N. nasi a enk verwandte Tubaksarten erweidert, fir d'Kovarianz tëscht der Planzenhormonsignalgebung an der OD-Induktioun weider ze analyséieren.
Fir eng Gesamtkaart iwwer d'Plastizitéit a Struktur vum Blatmetabolom vum herbivoren Tubak ze erfassen, hu mir e virdru entwéckelten Analyse- a Berechnungsworkflow benotzt fir héichopléisend Datenonofhängeg MS/MS-Spektre vu Planzenextrakter ëmfaassend ze sammelen an ze dekonvolutéieren (9). Dës ondifferenzéiert Method (genannt MS/MS) kann net-redundant Verbindungsspektre konstruéieren, déi dann fir all Analysen op Verbindungsniveau, déi hei beschriwwe ginn, benotzt kënne ginn. Dës dekonvolutéiert Planzemetabolitte si vu verschiddenen Typen, bestinn aus Honnerte bis Dausende vu Metabolitten (ongeféier 500-1000-s/MS/MS hei). Hei betruechte mir metabolesch Plastizitéit am Kader vun der Informatiounstheorie a quantifizéieren d'Diversitéit a Professionalitéit vum Metabolom baséiert op der Shannon-Entropie vun der metabolescher Frequenzverdeelung. Mat der virdru implementéierter Formel (8) hu mir e Set vun Indikatoren berechent, déi benotzt kënne ginn fir d'Metabolomdiversitéit (Hj-Indikator), d'Metabolismusprofilspezialiséierung (δj-Indikator) an d'Metabolismusspezifizitéit vun engem eenzege Metabolit (Si-Indikator) ze quantifizéieren. Zousätzlech hu mir de Relative Distance Plasticity Index (RDPI) ugewannt fir d'Metabolom-Induzibilitéit vun Herbivoren ze quantifizéieren (Figur 1A) (30). Bannent dësem statistesche Kader behandelen mir den MS/MS-Spektrum als Basisinformatiounseenheet a veraarbechten déi relativ Heefegkeet vun MS/MS an eng Frequenzverdeelungskaart, an notze dann d'Shannon-Entropie fir d'Metabolom-Diversitéit dovun ze schätzen. D'Metabolom-Spezialisatioun gëtt duerch déi duerchschnëttlech Spezifizitéit vun engem eenzege MS/MS-Spektrum gemooss. Dofir gëtt d'Erhéijung vun der Heefegkeet vun e puer MS/MS-Klassen no der Herbivoreninduktioun an d'Spektral-Induzibilitéit, RDPI a Spezialisatioun transforméiert, dat heescht d'Erhéijung vum δj-Index, well méi spezialiséiert Metabolitte produzéiert ginn an en héije Si-Index produzéiert gëtt. D'Ofsenkung vum Hj-Diversitéitsindex reflektéiert datt entweder d'Zuel vun de generéierte MS/MS reduzéiert gëtt oder d'Profilfrequenzverdeelung sech an eng manner eenheetlech Richtung ännert, wärend seng allgemeng Onsécherheet reduzéiert gëtt. Duerch d'Berechnung vum Si-Index ass et méiglech ze ervirhiewen, wéi eng MS/MS duerch bestëmmten Herbivoren induzéiert ginn, am Géigendeel, wéi eng MS/MS net op d'Induktioun reagéiert, wat e Schlësselindikator ass fir d'MT- an d'OD-Prognose z'ënnerscheeden.
(A) Statistesch Deskriptoren, déi fir herbivoréis (H1 bis Hx) MS/MS Dateninduzéierbarkeet (RDPI), Diversitéit (Hj Index), Spezialiséierung (δj Index) a Metabolitspezifizitéit (Si Index) benotzt ginn. Eng Erhéijung vum Spezialiséierungsgrad (δj) weist drop hin, datt am Duerchschnëtt méi herbivoréis spezifesch Metabolitte produzéiert ginn, während eng Ofsenkung vun der Diversitéit (Hj) eng Ofsenkung vun der Produktioun vu Metabolitten oder eng ongläichméisseg Verdeelung vu Metabolitten an der Verdeelungskaart weist. De Si-Wäert bewäert, ob de Metabolit spezifesch fir eng bestëmmte Bedingung ass (hei herbivoréis) oder ëmgekéiert um selwechten Niveau gehale gëtt. (B) Konzeptdiagramm vun der Verteidegungstheorie-Prognose mat Hëllef vun der Informatiounstheorie-Achs. D'OD-Theorie predizéiert, datt en Ugrëff vun Herbivoren d'Verteidegungsmetabolitte erhéijen an doduerch δj erhéijen. Gläichzäiteg hëlt den Hj of, well de Profil a Richtung vun der reduzéierter Onsécherheet vun der metabolescher Informatioun nei organiséiert gëtt. D'MT-Theorie predizéiert, datt den Ugrëff vun Herbivoren net-richtungsweis Ännerungen am Metabolom verursaache wäert, wouduerch den Hj als Indikator fir eng erhéicht metabolesch Informatiounsonsécherheet eropgeet an eng zoufälleg Verdeelung vu Si verursaacht. Mir hunn och e gemëschte Modell proposéiert, de beschten MT, bei deem e puer Metabolitte mat méi héijen defensiven Wäerter besonnesch erhéicht ginn (héije Si-Wäert), während aner zoufälleg Reaktiounen opweisen (méi niddrege Si-Wäert).
Mat Hëllef vun den Deskriptoren aus der Informatiounstheorie interpretéiere mir d'OD-Theorie fir virauszesoen, datt duerch Herbivoren induzéiert speziell Metabolitännerungen an engem net induzéierte konstitutive Zoustand zu (i) enger Erhéijung vun der metabolescher Spezifizitéit (Si-Index) féieren, wat d'metabonomesch Spezifizitéit (δj-Index) dréit, d'Erhéijung vu bestëmmte spezielle Metabolitgruppen mat engem méi héije Verteidegungswäert, an (ii) der Ofsenkung vun der Metabolomdiversitéit (Hj-Index) wéinst der Ännerung vun der metabolescher Frequenzverdeelung zu enger méi grousser Leptin-Kierperverdeelung. Um Niveau vun engem eenzege Metabolit gëtt eng geuerdnet Si-Verdeelung erwaart, wou de Metabolit de Si-Wäert no sengem Verteidegungswäert erhéicht (Figur 1B). An dëser Hisiicht erkläre mir d'MT-Theorie fir virauszesoen, datt d'Urregung zu (i) net-direktionalen Ännerungen an de Metabolitten féiert, déi zu enger Ofsenkung vum δj-Index féieren, an (ii) enger Erhéijung vum Hj-Index wéinst enger Erhéijung vun der metabolescher Onsécherheet. Oder Zoufällegkeet, déi duerch d'Shannon-Entropie a Form vun enger generaliséierter Diversitéit quantifizéiert ka ginn. Wat d'metabolesch Zesummesetzung ugeet, wäert d'MT-Theorie déi zoufälleg Verdeelung vu Si viraussoen. Ënner Berécksiichtegung vun der Tatsaach, datt verschidde Metabolitte ënner spezifesche Konditioune sinn, an aner Konditioune net ënner spezifesche Konditioune sinn, an hire Verteidegungswäert vun der Ëmwelt ofhänkt, hu mir och e gemëschte Verteidegungsmodell virgeschloen, bei deem δj an Hj an zwou Richtungen verdeelt sinn. D'Erhéijung an all Richtungen erhieft sech, nëmmen verschidde Metabolitgruppen, déi méi héich Verteidegungswäerter hunn, erhéijen de Si besonnesch, während aner eng zoufälleg Verdeelung hunn (Figur 1B).
Fir déi nei definéiert Verteidegungstheorie-Prognose op der Achs vum Informatiounstheoriedeskriptor ze testen, hu mir Expert- (Ms) oder Generalist- (Sl) Herbivorlarven op de Blieder vun Nepenthes pallens ervirgehuewen (Figur 2A). Mat Hëllef vun der MS/MS-Analyse hu mir 599 net-redundant MS/MS-Spektre (Datendatei S1) aus Methanolextrakter vu Blatgewebe gewonnen, déi nom Ernierung vun de Raupen gesammelt goufen. D'Benotzung vun RDPI-, Hj- an δj-Indexen, fir d'Rekonfiguratioun vum Informatiounsinhalt an MS/MS-Konfiguratiounsdateien ze visualiséieren, weist interessant Musteren op (Figur 2B). Den allgemengen Trend ass, datt, wéi vum Informatiounsdeskriptor beschriwwen, wann d'Raupen weider Blieder iessen, de Grad vun all metabolescher Reorganisatioun mat der Zäit eropgeet: 72 Stonnen nodeems den Herbivor giess huet, klëmmt den RDPI däitlech. Am Verglach mat der onbeschiedegter Kontroll war den Hj däitlech reduzéiert, wat op de verstäerkte Spezialiséierungsgrad vum metabolesche Profil zeréckzeféieren war, deen duerch den δj-Index quantifizéiert gouf. Dësen offensichtleche Trend entsprécht de Prognosen vun der OD-Theorie, awer ass net konsequent mat den Haaptprognosen vun der MT-Theorie, déi mengt, datt zoufälleg (net-direktional) Ännerungen an de Metabolitniveauen als defensiv Tarnung benotzt ginn (Figur 1B). Och wann den Inhalt vun der oraler Sekretioun (OS) an d'Ernteverhalen vun dësen zwou Herbivoren ënnerschiddlech sinn, huet hir direkt Ernierung zu ähnleche Ännerungen an de Richtungen vun Hj an δj während den 24-Stonne- an 72-Stonne-Ernteperioden gefouert. Den eenzegen Ënnerscheed ass no 72 Stonnen RDPI opgetrueden. Am Verglach mat deem, wat duerch Ms-Ernierung verursaacht gouf, war de Gesamtmetabolismus, deen duerch Sl-Ernierung induzéiert gouf, méi héich.
(A) Experimentellen Design: Gewéinlech Schwäin (S1) oder Expert (Ms) Herbivoren gi mat entsalzten Blieder vu Krugplanzen gefiddert, während fir simuléiert Herbivorie den OS vun Ms (W + OSMs) benotzt gëtt fir d'Punktioun vu standardiséierte Blatpositiounen an der Wonn ze handhaben. S1 (W + OSSl) Larven oder Waasser (W + W). D'Kontroll (C) ass en onbeschiedegt Blat. (B) Induzéierbarkeet (RDPI am Verglach mat der Kontrollkaart), Diversitéit (Hj Index) a Spezialiséierungsindex (δj Index) berechent fir déi speziell Metabolitkaart (599 MS/MS; Datendatei S1). Asterisken weisen signifikant Ënnerscheeder tëscht der direkter Herbivore-Ernierung an der Kontrollgrupp un (Student's t-Test mat gepaartem t-Test, *P<0,05 an ***P<0,001). ns, net wichteg. (C) Zäitopléisungsindex vum Haapt- (bloe Box, Aminosäure, organescher Säure a Zocker; Datendatei S2) a vum spezielle Metabolitspektrum (rout Box 443 MS/MS; Datendatei S1) no simuléierter herbivorescher Behandlung. De Faarfband bezitt sech op den 95%-Konfidenzintervall. Den Asterisk weist den signifikanten Ënnerscheed tëscht der Behandlung an der Kontroll un [quadratesch Varianzanalyse (ANOVA), gefollegt vun der Tukey's Honestly Significant Difference (HSD) fir post-hoc Multiple Vergläicher, *P<0,05, **P<0,01 an *** P <0,001]. (D) Spezialiséierung vu Streudiagrammer a spezielle Metabolitprofiler (widderholl Proben mat verschiddene Behandlungen).
Fir ze ënnersichen, ob déi duerch Herbivoren induzéiert Remodeling um Metabolomniveau sech an de Verännerungen um Niveau vun den eenzelne Metabolitten reflektéiert, hu mir eis fir d'éischt op déi Metabolitten konzentréiert, déi virdru an de Blieder vun Nepenthes pallens mat bewisener Herbivore-Resistenz ënnersicht goufen. Phenolamide sinn Hydroxycinnamamid-Polyamin-Konjugater, déi sech während dem Herbivorie-Prozess vun Insekten accumuléieren a bekannt sinn, d'Insektenleistung ze reduzéieren (32). Mir hunn d'Virleefer vun den entspriechende MS/MS gesicht an hir kumulativ kinetesch Kurven opgezeechent (Figur S1). Et ass net iwwerraschend, datt Phenolderivater, déi net direkt an der Ofwier géint Herbivoren involvéiert sinn, wéi Chlorogensäure (CGA) a Rutin, no der Herbivorie erofreguléiert ginn. Am Géigesaz dozou kënnen Herbivoren Phenolamide ganz potent maachen. Déi kontinuéierlech Ernierung vun den zwou Herbivoren huet zu bal dem selwechte Anregungsspektrum vu Phenolamiden gefouert, an dëst Muster war besonnesch offensichtlech fir d'de novo Synthese vu Phenolamiden. Dat selwecht Phänomen wäert observéiert ginn, wann de 17-Hydroxygeranyl-Nonandiol-Diterpen-Glykosiden (17-HGL-DTGs)-Wee ënnersicht gëtt, deen eng grouss Zuel vun azyklischen Diterpenen mat effektiven Anti-Herbivor-Funktiounen produzéiert (33), vun deenen d'Ms-Fütterung mat Sl en ähnlecht Expressiounsprofil ausgeléist huet (Figur S1)).
De méiglechen Nodeel vun direkten Ernierungsexperimenter mat Herbivoren ass den Ënnerscheed an der Blatkonsumsquote an der Ernierungszäit vun Herbivoren, wat et schwéier mécht, déi herbivorspezifesch Effekter ze eliminéieren, déi duerch Wonnen an Herbivoren verursaacht ginn. Fir d'Spezifizitéit vun der Herbivor-Aart vun der induzéierter Blatmetabolismusreaktioun besser ze léisen, hu mir d'Ernierung vun Ms- a Sl-Larven simuléiert andeems mir direkt déi frësch gesammelt OS (OSM an OSS1) op d'Standardpunktioun W vu konsequente Blatpositiounen applizéiert hunn. Dës Prozedur gëtt W + OS Behandlung genannt, an si standardiséiert d'Induktioun andeems se den Ufank vun der Reaktioun, déi vum Herbivor ausgeléist gëtt, präzis timingéiert, ouni Stéierungseffekter vun Ënnerscheeder an der Geschwindegkeet oder Quantitéit vum Gewiefverloscht ze verursaachen (Figur 2A) (34). Mat der MS/MS Analyse- a Berechnungspipeline hu mir 443 MS/MS Spektren (Datendatei S1) ofgeruff, déi sech mat de Spektren iwwerlappt hunn, déi virdru aus direkten Ernierungsexperimenter zesummegestallt goufen. D'Informatiounstheorie-Analyse vun dësem MS/MS-Datesaz huet gewisen, datt d'Reprogramméierung vu Blat-spezialiséierte Metabolomen duerch d'Simulatioun vun Herbivoren OS-spezifesch Induktiounen gewisen huet (Figur 2C). Besonnesch am Verglach mat der OSS1-Behandlung huet OSM eng Verbesserung vun der Metabolomspezialiséierung no 4 Stonnen verursaacht. Et ass derwäert ze bemierken, datt am Verglach mam experimentellen Datesaz iwwer direkt Herbivoren-Ernierung d'Metabolismuskinetik, déi am zweedimensionale Raum mat Hj an δj als Koordinaten visualiséiert gouf, an d'Richtungsweis vun der Metabolomspezialiséierung als Äntwert op déi simuléiert Herbivoren-Behandlung iwwer Zäit konsequent eropgeet (Figur 2D). Gläichzäiteg hu mir den Inhalt vun Aminosaieren, organesche Saieren a Zocker quantifizéiert (Datendatei S2) fir z'ënnersichen, ob dës gezielt Erhéijung vun der Metabolomexpertise op d'Rekonfiguratioun vum zentrale Kuelestoffmetabolismus als Äntwert op simuléiert Herbivoren zréckzeféieren ass (Figur S2). Fir dëst Muster besser z'erklären, hu mir d'Metabolismusakkumulatiounskinetik vun de virdru diskutéierte Phenolamid- a 17-HGL-DTG-Weeër weider iwwerwaacht. Déi OS-spezifesch Induktioun vun Herbivoren gëtt an e differenziellen Ëmorganiséierungsmuster am Phenolamidmetabolismus transforméiert (Figur S3). Phenolesch Amiden, déi Coumarin- a Caffeoyl-Eenheeten enthalen, ginn bevorzugt duerch OSS1 induzéiert, während OSM eng spezifesch Induktioun vu Ferulyl-Konjugaten ausléisen. Fir de 17-HGL-DTG-Signalwee gouf eng differenziell OS-Induktioun duerch Downstream-Malonylierungs- an Dimalonylierungsprodukter festgestallt (Figur S3).
Duerno hu mir d'OS-induzéiert Transkriptomplastizitéit mat Hëllef vum Zäitlaf-Microarray-Datesaz ënnersicht, deen d'Benotzung vun OSMs fir d'Behandlung vun de Blieder vun der Rosettenplanz bei Herbivoren simuléiert. D'Sammlungskinetik iwwerlappt sech grondsätzlech mat der Kinetik, déi an dëser Metabolomikstudie benotzt gouf (35). Am Verglach mat der Metabolomrekonfiguratioun, bei där d'metabolesch Plastizitéit besonnesch mat der Zäit eropgeet, observéiere mir transient Transkriptiounsausbréch a Blieder, déi duerch Ms induzéiert ginn, wou d'Transkriptominduzéierbarkeet (RDPI) an d'Spezialiséierung (δj) bei 1 leien. Et gouf eng bedeitend Erhéijung vun de Stonnen an der Diversitéit (Hj) zu dësem Zäitpunkt, d'Expressioun vu BMP1 war bedeitend reduzéiert, gefollegt vun der Entspanung vun der Transkriptomspezialiséierung (Figur S4). Metabolesch Genfamilljen (wéi P450, Glykosyltransferase a BAHD-Acyltransferase) bedeelegen sech um Prozess vun der Zesummesetzung vu spezielle Metabolitten aus strukturellen Eenheeten, déi vum primäre Metabolismus ofgeleet sinn, no dem uewe genannten fréie Héichspezialiséierungsmodell. Als Fallstudie gouf de Phenylalanin-Wee analyséiert. D'Analyse huet bestätegt, datt déi zentral Genen am Phenolamidmetabolismus bei Herbivoren am Verglach mat onugezunnene Planzen staark OS-induzéiert sinn, a sech an hiren Ausdrocksmuster enk matenee verbannen. Den Transkriptiounsfaktor MYB8 an d'Strukturgenen PAL1, PAL2, C4H a 4CL am Upstream vun dësem Signalwee hunn eng fréi Initiatioun vun der Transkriptioun gewisen. Acyltransferasen, déi eng Roll an der endgülteger Assemblage vu Phenolamid spillen, wéi AT1, DH29 a CV86, weisen e verlängert Upreguléierungsmuster op (Figur S4). Déi uewe genannten Observatioune weisen drop hin, datt déi fréi Initiatioun vun der Transkriptomspezialiséierung an déi spéider Verbesserung vun der Metabolomikspezialiséierung eng gekoppelt Modus sinn, déi eventuell op dat synchront Reguléierungssystem zréckzeféiere sinn, dat eng staark Ofwierreaktioun initiéiert.
D'Rekonfiguratioun an der Planzenhormonsignalgebung handelt als Reguléierungsschicht, déi herbivoréis Informatioun integréiert, fir d'Physiologie vu Planzen nei ze programméieren. Nom Herbivoresimulatioun hu mir déi kumulativ Dynamik vu wichtege Planzenhormonkategorien gemooss an déi zäitlech Koexpressioun tëscht hinnen visualiséiert [Pearson-Korrelatiounskoeffizient (PCC) > 0,4] (Figur 3A). Wéi erwaart, sinn d'Planzenhormonen, déi mat der Biosynthese zesummenhänken, am Planzenhormon-Koexpressiounsnetz verbonnen. Zousätzlech gëtt d'metabolisch Spezifizitéit (Si-Index) op dëst Netzwierk mappt, fir d'Planzenhormonen ervirzehiewen, déi duerch verschidde Behandlungen induzéiert ginn. Zwee Haaptberäicher vun der herbivorescher spezifescher Äntwert ginn gezeechent: ee läit am JA-Cluster, wou JA (seng biologesch aktiv Form JA-Ile) an aner JA-Derivater deen héchste Si-Score weisen; deen aneren ass Ethylen (ET). Gibberellin huet nëmmen eng moderat Erhéijung vun der Herbivoresspezifizitéit gewisen, während aner Planzenhormonen, wéi Cytokinin, Auxin an Abscisinsäure, eng niddreg Induktiounsspezifizitéit fir Herbivoren haten. Am Verglach mat der Benotzung vu W + W eleng kann d'Verstäerkung vum Peakwäert vun JA-Derivater duerch d'OS-Applikatioun (W + OS) grondsätzlech an e staarke spezifeschen Indikator fir JAs transforméiert ginn. Onverhoffterweis ass bekannt, datt OSM an OSS1 mat ënnerschiddlechem Elicitorgehalt eng ähnlech Akkumulatioun vu JA an JA-Ile verursaachen. Am Géigesaz zu OSS1 gëtt OSM spezifesch a staark duerch OSMs induzéiert, während OSS1 d'Äntwert vu Basalwonnen net verstäerkt (Figur 3B).
(A) Analyse vum Koexpressionsnetz baséiert op der PCC-Berechnung vun der Simulatioun vun der duerch Herbivoren induzéierter Akkumulatiounskinetik vun Planzenhormonen. De Knuet representéiert en eenzegt Planzenhormon, an d'Gréisst vum Knuet representéiert de Si-Index spezifesch fir de Planzenhormon tëscht de Behandlungen. (B) Akkumulatioun vun JA, JA-Ile an ET a Blieder verursaacht duerch verschidde Behandlungen, ugedeit duerch verschidde Faarwen: Aprikos, W + OSM; blo, W + OSSl; schwaarz, W + W; gro, C (Kontroll). Asterisken weisen signifikant Ënnerscheeder tëscht Behandlung a Kontroll un (zweiwege ANOVA gefollegt vun Tukey HSD Post-hoc Multiple-Vergläich, *** P <0,001). Informatiounstheorieanalyse vun (C)697 MS/MS (Datendatei S1) an der JA-Biosynthese a gestéiertem Perceptiounsspektrum (irAOC an irCOI1) an (D)585 MS/MS (Datendatei S1) an ETR1 mat gestéiertem ET-Signal. Zwee simuléiert Herbivorebehandlungen hunn Planzelinnen an eidel Vehikel (EV) Kontrollplanzen ausgeléist. Asterisken weisen signifikant Ënnerscheeder tëscht der W+OS Behandlung an der onbeschiedegter Kontroll (zweiwege ANOVA gefollegt vun Tukey HSD Post-hoc Multiple Vergläich, *P<0,05, **P<0,01 an ***P<0,001). (E) Gestreet Grafiken vun der verstreeter Oppositioun géint Spezialiséierung. D'Faarwe representéieren verschidde genetesch modifizéiert Stämm; d'Symboler representéieren verschidde Behandlungsmethoden: Dräieck, W + OSS1; Rechteck, W + OSM; Krees C
Als nächst benotze mir e genetesch modifizéierte Stamm vun attenuéiertem Nepenthes (irCOI1 an sETR1) an de Schlësselschrëtt vun der JA- an ET-Biosynthese (irAOC an irACO) a Perceptioun (irCOI1 an sETR1), fir de Metabolismus vun dësen zwou Planzenhormonen op Herbivoren ze analyséieren. De relative Bäitrag vun der Reprogramméierung. Am Aklang mat fréiere Experimenter hu mir d'Induktioun vun herbivoren-OS an eidle Träger (EV)-Planzen bestätegt (Figur 3, C bis D) an den allgemenge Réckgang vum Hj-Index, deen duerch OSM verursaacht gëtt, während den δj-Index zougeholl huet. D'Äntwert ass méi ausgeprägt wéi d'Äntwert, déi duerch OSS1 ausgeléist gëtt. E Grafik mat zwou Linnen, deen Hj an δj als Koordinaten benotzt, weist déi spezifesch Dereguléierung (Figur 3E). Den offensichtlechsten Trend ass, datt a Stämm, deenen et kee JA-Signal gëtt, d'Metabolomdiversitéit an d'Spezialiséierungsännerungen, déi duerch Herbivoren verursaacht ginn, bal komplett eliminéiert sinn (Figur 3C). Am Géigesaz dozou schwächt déi roueg ET-Perceptioun an sETR1-Planzen, obwuel den Gesamteffekt op Ännerungen am herbivoren Metabolismus vill méi niddereg ass wéi dee vun der JA-Signalgebung, den Ënnerscheed an den Hj- an δj-Indizes tëscht OSM- an OSS1-Excitatiounen of (Figur 3D a Figur S5). Dëst weist drop hin, datt nieft der Kärfunktioun vun der JA-Signaltransduktioun, d'ET-Signaltransduktioun och als Feinabstimmung vun der spezifescher metabolescher Äntwert vun Herbivoren déngt. Am Aklang mat dëser Feinabstimmungsfunktioun gouf et keng Ännerung vun der gesamter Metabolominduzéierbarkeet an sETR1-Planzen. Op der anerer Säit hunn irACO-Planzen am Verglach mat sETR1-Planzen ähnlech Gesamtamplituden vu metabolesche Verännerungen induzéiert, déi duerch Herbivoren verursaacht goufen, awer signifikant ënnerschiddlech Hj- an δj-Scores tëscht OSM- an OSS1-Erausfuerderungen gewisen (Figur S5).
Fir spezialiséiert Metabolitten z'identifizéieren, déi wichteg Bäiträg zur spezifescher Äntwert vun Herbivoren leeschten, an hir Produktioun duerch ET-Signaler ze feinjustéieren, hu mir déi virdru entwéckelt strukturell MS/MS-Method benotzt. Dës Method baséiert op der Bi-Clustering-Method, fir d'metabolisch Famill aus MS/MS-Fragmenter [normaliséiert Punktprodukt (NDP)] an dem Ähnlechkeetsscore baséiert op Neutralverloscht (NL) nei ofzeleeden. Den MS/MS-Datesaz, deen duerch d'Analyse vun ET-transgenen Linnen konstruéiert gouf, huet 585 MS/MS (Datendatei S1) produzéiert, déi opgeléist goufen, andeems se a siwen Haapt-MS/MS-Moduler (M) opgedeelt goufen (Figur 4A). E puer vun dëse Moduler si dicht mat virdru charakteriséierte spezielle Metabolitten gepackt: zum Beispill, M1, M2, M3, M4 an M7 si räich u verschiddene Phenolderivater (M1), Flavonoidglykosiden (M2), Acylzucker (M3 an M4) an 17-HGL-DTG (M7). Zousätzlech gëtt déi metabolisch spezifesch Informatioun (Si-Index) vun engem eenzege Metabolit an all Modul berechent, a seng Si-Verdeelung kann intuitiv gesi ginn. Kuerz gesot, MS/MS-Spektren, déi eng héich herbivoresch a Genotypspezifizitéit weisen, si charakteriséiert duerch héich Si-Wäerter, an d'Kurtose-Statistike weisen d'Verdeelung vum Pelz um rietse Schwanzeck un. Eng sou eng mager Kolloidverdeelung gouf am M1 nogewisen, bei där Phenolamid déi héchst Si-Fraktioun gewisen huet (Figur 4B). Den uewe genannten herbivoreschen induzéierbaren 17-HGL-DTG am M7 huet e moderate Si-Score gewisen, wat op e moderate Grad vun Differenzreguléierung tëscht den zwou OS-Typen hiweist. Am Géigesaz dozou gehéieren déi meescht konstitutiv produzéiert spezialiséiert Metabolitten, wéi Rutin, CGA an Acylzucker, zu de niddregsten Si-Scores. Fir d'strukturell Komplexitéit an d'Si-Verdeelung tëscht spezielle Metabolitten besser z'ënnersichen, gouf e molekulare Netzwierk fir all Modul konstruéiert (Figur 4B). Eng wichteg Prognose vun der OD-Theorie (zesummegefaasst an der Figur 1B) ass, datt d'Reorganisatioun vu spezielle Metabolitten no der Herbivorie zu Een-Wee-Ännerungen an de Metabolitten mat héijem Verteidegungswäert féiere soll, besonnesch duerch d'Erhéijung vun hirer Spezifizitéit (am Géigesaz zu enger zoufälleger Verdeelung) Modus) Defensivmetabolit, virausgesot vun der MT-Theorie. Déi meescht vun den Phenolderivaten, déi am M1 accumuléiert sinn, si funktionell mam Réckgang vun der Insektenleistung verbonnen (32). Beim Verglach vun de Si-Wäerter an den M1-Metabolitten tëscht den induzéierte Blieder an de konstituéierende Blieder vun den EV-Kontrollplanzen no 24 Stonnen, hu mir observéiert, datt d'metabolesch Spezifizitéit vu ville Metabolitten no herbivoren Insekten eng bedeitend eropgoend Tendenz huet (Figur 4C). Déi spezifesch Erhéijung vum Si-Wäert gouf nëmmen a defensiven Phenolamiden festgestallt, awer keng Erhéijung vum Si-Wäert gouf an anere Phenolen an onbekannte Metabolitten festgestallt, déi an dësem Modul koexistéieren. Dëst ass e spezialiséiert Modell, dat mat der OD-Theorie zesummenhänkt. Déi wichtegst Prognosen iwwer metabolesch Ännerungen, déi duerch Herbivoren verursaacht ginn, si konsequent. Fir ze testen, ob dës Besonderheet vum Phenolamidspektrum duerch OS-spezifesch ET induzéiert gouf, hu mir den Metabolit-Si-Index opgezeechent an en differentiellen Expressiounswäert tëscht OSM an OSS1 an den EV- an sETR1-Genotypen verursaacht (Figur 4D). Am sETR1 war den duerch Phenamid induzéierten Ënnerscheed tëscht OSM an OSS1 staark reduzéiert. D'Bi-Clustering-Method gouf och op MS/MS-Daten ugewannt, déi a Stämm mat net genuch JA gesammelt goufen, fir déi wichtegst MS/MS-Moduler am Zesummenhang mat der JA-reguléierter metabolescher Spezialiséierung ofzeleeden (Figur S6).
(A) D'Clustering-Resultater vu 585 MS/MS baséiert op engem gemeinsame Fragment (NDP-Ähnlechkeet) a gemeinsame neutralen Verloscht (NL-Ähnlechkeet) féieren dozou, datt de Modul (M) mat der bekannter Verbindungsfamill konsequent ass, oder duerch onbekannt oder schlecht metaboliséiert Metabolit-Zesummesetzung. Nieft all Modul gëtt déi spezifesch (Si) Verdeelung vum Metabolit (MS/MS) gewisen. (B) Modular molekulares Netzwierk: Knuet representéieren MS/MS a Kanten, NDP (rout) an NL (blo) MS/MS-Scores (Cut-off, > 0,6). De graduéierte Metabolit-Spezifizitéitsindex (Si) faarweg baséiert op dem Modul (lénks) a mappt mam molekulare Netzwierk (riets). (C) Modul M1 vun der EV-Planz am konstitutive (Kontroll) an induzéierten Zoustand (simuléierten Herbivor) no 24 Stonnen: molekulares Netzwierkdiagramm (Si-Wäert ass d'Gréisst vum Knuet, defensivt Phenolamid ass blo markéiert). (D) Den M1-Molekularnetzdiagramm vun der Spektrumlinn sETR1 mat behënnerter EV- an ET-Wahrnehmung: déi phenolesch Verbindung, déi vum grénge Kreesknoten duergestallt gëtt, an den signifikanten Ënnerscheed (P-Wäert) tëscht W + OSM- an W + OSS1-Behandlungen als Knuetgréisst. CP, N-Kaffeoyl-Tyrosin; CS, N-Kaffeoyl-Spermidin; FP, N-Ferulinsäureester-Harnsäure; FS, N-Ferulyl-Spermidin; CoP, N', N“-Coumarolyl-Tyrosin; DCS, N', N”-Dicaffeoyl-Spermidin; CFS, N', N”-Kaffeoyl, Feruloyl-Spermidin; Lycium barbarum a Wolfsbeeren-Son; Nick. O-AS, O-Acylzucker.
Mir hunn d'Analyse vun engem eenzegen ofgeschwächten Nepenthes-Genotyp weider op natierlech Populatiounen erweidert, wou staark intraspezifesch Ännerungen an den herbivoren JA-Niveauen an de spezifesche Metabolitniveauen virdru schonn an natierleche Populatiounen beschriwwe goufen (26). Benotzt dësen Datesaz fir 43 Keimplasmen ofzedecken. Dës Keimplasmen bestinn aus 123 Planzenaarten aus N. pallens. Dës Planze goufen aus Somen geholl, déi a verschiddene gebiertege Liewensraim an Utah, Nevada, Arizona a Kalifornien gesammelt goufen (Figur S7), mir hunn d'Metabolomdiversitéit (hei Populatiounsniveau genannt) β-Diversitéit) an d'Spezialisatioun, déi duerch OSM verursaacht gëtt, berechent. Am Aklang mat fréiere Studien hu mir eng breet Palette vu metabolesche Verännerungen laanscht d'Hj- an δj-Achsen observéiert, wat drop hiweist, datt Keimplasmen bedeitend Ënnerscheeder an der Plastizitéit vun hire metabolesche Reaktiounen op Herbivoren hunn (Figur S7). Dës Organisatioun erënnert un fréier Observatiounen iwwer den dynamesche Beräich vun JA-Verännerungen, déi duerch Herbivoren verursaacht ginn, an huet e ganz héije Wäert an enger eenzeger Populatioun behalen (26, 36). Indem mir JA an JA-Ile benotzt hunn, fir d'Gesamtniveaukorrelatioun tëscht Hj an δj ze testen, hu mir festgestallt, datt et eng signifikant positiv Korrelatioun tëscht JA an dem Metabolom-β-Diversitéits- a Spezialiséierungsindex gëtt (Figur S7). Dëst weist drop hin, datt déi duerch Herbivoren induzéiert Heterogenitéit an der JA-Induktioun, déi op Populatiounsniveau festgestallt gouf, op Schlësselmetabolismuspolymorphismen zréckzeféiere kéint, déi duerch d'Selektioun vun Insektenherbivoren verursaacht ginn.
Fréier Studien hunn gewisen, datt Tubakszorten sech staark an der Aart an der relativer Ofhängegkeet vun induzéierten a konstitutiven metaboleschen Ofwier ënnerscheeden. Et gëtt ugeholl, datt dës Ännerungen an der Signaltransduktioun an den Ofwierfäegkeeten vun Anti-Herbifresser vum Drock vun der Insektenpopulatioun, dem Liewenszyklus vun der Planz an de Produktiounskäschte vun der Ofwier an der Nisch, wou eng bestëmmt Aart wiisst, reguléiert ginn. Mir hunn d'Konsistenz vum Blatmetabolom-Remodeling ënnersicht, deen duerch Herbivore vu sechs Nicotiana-Aarten induzéiert gëtt, déi an Nord- a Südamerika gebierteg sinn. Dës Aarte si mat Nepenthes Nordamerika enk verwandt, nämlech Nicolas Bociflo, N. nicotinis, Nicotiana n. attenuéiert Gras, Nicotiana tabacum, linearen Tubak, Tubak (Nicotiana spegazzinii) an Tubaksblatttubak (Nicotiana obtusifolia) (Figur 5A) (37). Sechs vun dësen Aarten, dorënner déi gutt charakteriséiert Aart N. please, si jäerlech Planzen aus der Petunia-Klade, an obtusifolia N. si méijähreg Planzen aus der Schwësterklade Trigonophyllae (38). Duerno gouf d'W + W-, W + OSM- an W + OSS1-Induktioun op dëse siwe Spezies duerchgefouert, fir d'metabolesch Ëmorganiséierung vun der Insektenernährung op Speziesniveau ze studéieren.
(A) E Bootstrap-Phylogenetesche Bam baséiert op der maximaler Likelihood [fir d'Synthese vu nuklearem Glutamin (38)] an der geographescher Verdeelung vu siwe enk verwandte Nicotiana-Aarten (verschidden Faarwen) (37). (B) E Streibdiagramm vun der spezialiséierter Diversitéit fir d'Metabolismusprofiler vu siwe Nicotiana-Aarten (939 MS/MS; Datendatei S1). Op Aartniveau ass d'Metabolomdiversitéit negativ mam Grad vun der Spezialiséierung korreléiert. D'Analyse vun der Korrelatioun op Aartniveau tëscht metabolescher Diversitéit a Spezialiséierung an JA-Akkumulatioun gëtt an der Figur 2 gewisen. S9. Faarf, verschidden Typen; Dräieck, W + OSS1; Rechteck, W + OSM; (C) Nicotiana JA an JA-Ile Dynamik sinn no der OS-Excitatiounsamplitude klasséiert (zweiwege ANOVA an Tukey HSD no multiple Vergläicher, * P <0,05, ** P <0,01 an * ** Fir de Verglach vu W + OS an W + W, P <0,001). Boxplot vun (D) Diversitéit an (E) Spezialiséierung vun all Aart no der Simulatioun vun herbivoren an Methyl JA (MeJA). D'Asterisk weist den signifikanten Ënnerscheed tëscht W + OS an W + W oder Lanolin plus W (Lan + W) oder Lan plus MeJA (Lan + MeJa) a Lan-Kontroll un (Zweiwege-Varianzanalyse, gefollegt vun Tukey's HSD Post-hoc Multiple-Vergläich, *P<0,05, **P<0,01 an ***P<0,001).
Mat der Duebelclustermethod hu mir 9 Moduler vun 939 MS/MS identifizéiert (Datendatei S1). D'Zesummesetzung vun MS/MS, déi duerch verschidden Behandlungen nei konfiguréiert goufen, variéiert staark tëscht de verschiddene Moduler an den Aarten (Figur S8). D'Visualiséierung vun Hj (hei als Aartenniveau-γ-Diversitéit bezeechent) an δj weist, datt verschidden Aarten sech a ganz ënnerschiddlech Gruppen am metabolesche Raum aggregéieren, wou d'Divisioun op Aartenniveau normalerweis méi prominent ass wéi d'Urregung. Mat Ausnam vun N. linear an N. obliquus weisen si e breede dynamesche Beräich vun Induktiounseffekter op (Figur 5B). Am Géigesaz dozou hunn Aarten wéi N. purpurea an N. obtusifolia eng manner offensichtlech metabolesch Äntwert op d'Behandlung, awer de Metabolom ass méi divers. Déi artspezifesch Verdeelung vun der induzéierter metabolescher Äntwert huet zu enger signifikanter negativer Korrelatioun tëscht Spezialiséierung a Gamma-Diversitéit gefouert (PCC = -0,46, P = 4,9×10-8). OS-induzéiert Ännerungen an den JAs-Niveauen si positiv mat der Metabolomspezialiséierung korreléiert a negativ mat der metabolescher Gamma-Diversitéit, déi vun all Spezies optrieden (Figur 5B a Figur S9). Et ass derwäert ze bemierken, datt d'Spezies, déi an der Figur 5C umgangssprachlech als "Signalantwort"-Spezies bezeechent ginn, wéi Nepenthes Nematoden, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute an Nepenthes attenuated, no 30 Minutten bedeitend Zeeche verursaacht hunn. Déi rezent OS-spezifesch JA- an JA-Ile-Ausbréch, während aner Bakterien, déi "Signal-onreaktiounsfäeg" genannt ginn, wéi Nepenthes mills, Nepenthes powdery an N. obtusifolia, nëmmen JA-Ile Edge-Induktioun ouni OS-Spezifizitéit weisen (Figur 5C). Op metabolischem Niveau, wéi uewe scho gesot, hunn déi signalreaktiounsfäeg Substanzen fir den attenuéierten Nepenthes OS-Spezifizitéit gewisen an den δj signifikant erhéicht, während se den Hj reduzéiert hunn. Dësen OS-spezifesche Priming-Effekt gouf net a Spezies festgestallt, déi als net-signalreaktiv Spezies klasséiert sinn (Figur 5, D an E). OS-spezifesch Metabolitte ginn méi dacks tëscht signal-responsive Spezies gedeelt, an dës Signalcluster bilden sech mat Spezies mat méi schwaache Signalantworten, während Spezies mat méi schwaache Signalantworten manner Ofhängegkeet weisen (Figur S8). Dëst Resultat weist drop hin, datt déi OS-spezifesch Induktioun vun JAs an déi OS-spezifesch Rekonfiguratioun vum Downstream-Metabolom op Speziesniveau gekoppelt sinn.
Duerno hu mir eng Lanolinpaste mat Methyl JA (MeJA) benotzt fir Planzen ze behandelen, fir z'ënnersichen, ob dës Kopplungsmodi duerch d'Disponibilitéit vun JA limitéiert sinn, déi vun exogenen JA applizéiert gëtt, deen am Zytoplasma vun de Planzen ass. Schnell Deesterifikatioun ass JA. Mir hunn deeselwechten Trend vun der gradueller Ännerung vu signal-responsive Spezies zu signal-net-responsive Spezies festgestallt, verursaacht duerch déi kontinuéierlech Zoufuhr vun JA (Figur 5, D an E). Kuerz gesot, d'MeJA-Behandlung huet d'Metabolome vu linearen Nematoden, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens an N. mikimotoi, staark nei programméiert, wat zu enger bedeitender Erhéijung vun δj an engem Réckgang vun Hj gefouert huet. N. purpurea huet nëmmen eng Erhéijung vun δj gewisen, awer net Hj. N. obtusifolia, vun deem virdru gewisen gouf, datt et extrem niddreg Niveauen vun JAs akkumuléiert, reagéiert och schlecht op d'MeJA-Behandlung wat d'Metabolomrekonfiguratioun ugeet. Dës Resultater weisen datt d'JA-Produktioun oder d'Signaltransduktioun physiologesch a signal-net-responsive Spezies limitéiert ass. Fir dës Hypothese ze testen, hu mir déi véier Aarten (N. pallens, N. mills, N. pink an N. microphylla) ënnersicht, déi duerch W + W, W + OSMs an W + OSS1 Transkriptom induzéiert goufen (39). Am Aklang mam Muster vum Metabolom-Remodeling sinn d'Aarte gutt am Transkriptomraum getrennt, dorënner N. attenuated déi héchst OS-induzéiert RDPI gewisen huet, während N. gracilis déi niddregst hat (Figur 6A). Et gouf awer festgestallt, datt d'Transkriptom-Diversitéit, déi duerch N. oblonga induzéiert gouf, déi niddregst vun de véier Aarten war, am Géigesaz zu der héchster metabonomescher Diversitéit vun N. oblonga, déi virdru bei siwen Aarte gewisen gouf. Fréier Studien hunn gewisen, datt eng Rei vu Genen, déi mat fréie Verteidegungssignaler zesummenhänken, dorënner JA-Signaler, d'Spezifizitéit vun fréie Verteidegungsreaktiounen erkläert, déi duerch herbivore-verbonne Elikitoren an Nicotiana-Aarte induzéiert ginn (39). De Verglach vun den JA-Signalweeër tëscht dëse véier Aarte huet en interessant Muster opgedeckt (Figur 6B). Déi meescht Genen an dësem Signalwee, wéi AOC, OPR3, ACX a COI1, hunn relativ héich Induktiounsniveauen an dëse véier Aarte gewisen. Wéi och ëmmer, e Schlësselgen, JAR4, konvertéiert JA an seng biologesch aktiv Form vun JA-Ile akkumuléierten Transkripten, a säin Transkriptiounsniveau ass ganz niddreg, besonnesch an N. mills, Nepenthes pieris an N. microphylla. Zousätzlech gouf nëmmen den Transkript vun engem anere Gen AOS net an N. bifidum nogewise. Dës Ännerungen an der Genexpression kéinte verantwortlech sinn fir déi extrem Phenotypen, déi duerch déi niddreg JA-Produktioun an signalanergeschen Aarten an d'Induktioun vun N. gracilis induzéiert ginn.
(A) Informatiounstheorie-Analyse vun der Reprogramméierung vu fréien Transkriptiounsäntwerten vu véier enk verwandte Tubaksarten, déi 30 Minutte no der Induktioun vun der Herbivorie gesammelt goufen. Den RDPI gëtt berechent andeems d'Blieder, déi vum Herbivor-OS induzéiert goufen, mat der Wonnkontroll verglach ginn. D'Faarwen weisen ënnerschiddlech Aarten un, an d'Symboler weisen ënnerschiddlech Behandlungsmethoden un. (B) Analyse vun der Genexpression an JA-Signalweeër tëscht véier Aarten. De vereinfachte JA-Wee gëtt nieft dem Boxplot gewisen. Verschidde Faarwen weisen ënnerschiddlech Veraarbechtungsmethoden un. Den Asterisk weist datt et en signifikanten Ënnerscheed tëscht der W + OS Behandlung an der W + W Kontroll gëtt (fir den Student's t-Test fir paarweis Ënnerscheeder, *P<0,05, **P<0,01 an ***P<0,001). OPDA, 12-Oxophytodiensäure; OPC-8: 0,3-Oxo-2(2′(Z)-Pentenyl)-Cyclopentan-1-Oktansäure.
Am leschten Deel hu mir ënnersicht, wéi den Insekten-spezifeschen Ëmbau vum Metabolom vu verschiddene Planzenaarten resistent géint Herbivoren ka sinn. Fréier Fuerschung huet d'Genus Nicotiana betount. Hir Resistenz géint Ms a Larven ënnerscheet sech staark (40). Hei hu mir den Zesummenhang tëscht dësem Modell an hirer metabolescher Plastizitéit ënnersicht. Mat Hëllef vun den uewe genannten véier Tubaksaarten, an andeems mir d'Korrelatioun tëscht der Diversitéit a Spezialiséierung vum Metabolom, verursaacht duerch Herbivoren, an der Resistenz vu Planzen géint Ms an Sl getest hunn, hu mir festgestallt, datt d'Resistenz, d'Diversitéit an d'Spezialiséierung géint de generalistesche Sl All positiv korreléiert sinn, während d'Korrelatioun tëscht der Resistenz géint Experten-Sl an der Spezialiséierung schwaach ass, an d'Korrelatioun mat der Diversitéit net signifikant ass (Figur S10). Wat d'S1-Resistenz ugeet, haten souwuel den ofgeschwächten N. chinensis wéi och den N. gracilis, vun deenen virdru gewisen gouf, datt si souwuel JA-Signaltransduktiounsniveauen wéi och Metabolomplastizitéit weisen, staark ënnerschiddlech Reaktiounen op d'Herbivoreninduktioun, an si hunn och eng ähnlech héich Resistenz gewisen. Geschlecht.
An de leschte siechzeg Joer huet d'Planzenverteidegungstheorie en theoretesche Kader geliwwert, op deem d'Fuerscher eng beträchtlech Zuel vun Evolutiouns- a Funktiounsweise vu planzespezialiséierte Metabolitte virausgesot hunn. Déi meescht vun dësen Theorien verfollegen net déi normal Prozedur vu staarken Inferenzen (41). Si proposéieren Schlësselprognosen (3) um selwechten Analyseniveau. Wann d'Tester vu Schlësselprognosen et erlaben, spezifesch Theorien ze analyséieren, wäert dëst d'Feld virundreiwen. Ënnerstëtzt ginn, awer aner ofweisen (42). Amplaz mécht déi nei Theorie Prognosen op verschiddenen Analyseniveauen a füügt eng nei Schicht vun deskriptive Considératiounen derbäi (42). Wéi och ëmmer, déi zwou Theorien, déi um funktionellen Niveau virgeschloe ginn, MT an OD, kënnen einfach als wichteg Prognosen vu spezialiséierte metabolesche Verännerungen erkläert ginn, déi duerch Herbivoren verursaacht ginn: D'OD-Theorie mengt, datt Verännerungen am spezialiséierte metabolesche "Raum" héich direktional sinn. D'MT-Theorie mengt, datt dës Verännerungen net direktional sinn a zoufälleg am metabolesche Raum lokaliséiert sinn, an tendéieren dozou, Metabolitte mat héijem Verteidegungswäert ze hunn. Fréier Ënnersichunge vun OD- a MT-Prognosen goufen mat engem enke Set vun a priori "Verteidegungs"-Verbindungen getest. Dës metabolitzentriert Tester verhënneren d'Méiglechkeet, den Ëmfang an d'Trajektorie vun der Metabolom-Rekonfiguratioun während der Herbivorie z'analyséieren, an erlaben et net, datt Tester bannent engem konsequenten statistesche Kader Schlësselprognosen erfuerderen, déi als Ganzt kënne betruecht ginn. Quantifizéiere vun Ännerungen am Planzemetabolom. Hei hu mir déi innovativ Technologie an der Metabolomie baséiert op Berechnungs-MS benotzt an Dekonvolutiouns-MS-Analyse an den allgemenge Currency of Information Theory Deskriptoren duerchgefouert, fir den Ënnerscheed tëscht den zwou op globalem Metabolomie-Niveau virgeschloeenen ze testen. Déi wichtegst Prognose vun dëser Theorie. D'Informatiounstheorie gouf a ville Beräicher ugewannt, besonnesch am Kontext vun der Biodiversitéit an der Nährstoffflussfuerschung (43). Souwäit mir awer wëssen, ass dëst déi éischt Uwendung, déi benotzt gëtt, fir de metaboleschen Informatiounsraum vu Planzen ze beschreiwen an ökologesch Problemer ze léisen, déi mat temporäre metabolesche Verännerungen als Reaktioun op Ëmweltsignaler zesummenhänken. Besonnesch läit d'Fäegkeet vun dëser Method an hirer Fäegkeet, Muster bannent an tëscht Planzenaarten ze vergläichen, fir z'ënnersichen, wéi Herbivore sech vu verschiddenen Aarten zu interartigen makroevolutiven Musteren op verschiddene Evolutiounsniveauen entwéckelt hunn. Metabolismus.
D'Haaptkomponentenanalyse (PCA) konvertéiert e multivariate Datesaz an e Dimensionalitéitsreduktiounsraum, sou datt den Haapttrend vun den Daten erkläert ka ginn. Dofir gëtt se normalerweis als explorativ Technik benotzt fir den Datesaz ze analyséieren, wéi zum Beispill de Dekonvolutiounsmetabolom. Wéi och ëmmer, Dimensionalitéitsreduktioun verléiert en Deel vum Informatiounsinhalt am Datesaz, an d'PCA kann keng quantitativ Informatiounen iwwer Charakteristiken ubidden, déi besonnesch fir d'ekologesch Theorie relevant sinn, wéi zum Beispill: wéi Herbivoren d'Diversitéit a spezialiséierte Beräicher (zum Beispill Räichtum, Verdeelung) an Abundanz) Metabolitte nei konfiguréieren? Wéi eng Metabolitte si Prädiktoren fir den induzéierten Zoustand vun engem bestëmmten Herbivor? Aus der Perspektiv vun der Spezifizitéit, Diversitéit an Induzéierbarkeet gëtt den Informatiounsinhalt vum blatspezifesche Metabolitprofil zersetzt, an et stellt sech eraus, datt d'Iessen vun Herbivoren de spezifesche Metabolismus aktivéiere kann. Iwwerraschenderweis hu mir observéiert, datt, wéi an den implementéierten Indikatoren vun der Informatiounstheorie beschriwwen, déi resultéierend metabolesch Situatioun eng grouss Iwwerlappung huet no den Attacke vun den zwee Herbivoren (dem nuetsgefidderte Generalist Sl) an der Solanaceae-Expertin Ms. Obwuel hiert Ernärungsverhalen a Konzentratioun sech wesentlech ënnerscheeden. Fettsäure-Aminosäurekonjugat (FAC) Initiator an OS (31). Duerch d'Benotzung vun Herbivoren-OS fir standardiséiert Stéchwonnen ze behandelen, huet déi simuléiert Herbivorenbehandlung och en ähnlechen Trend gewisen. Dës standardiséiert Prozedur fir d'Reaktioun vu Planzen op Herbivorenattacken ze simuléieren eliminéiert déi Stéierungsfaktoren, déi duerch Ännerungen am Iessverhalen vun Herbivoren verursaacht ginn, déi zu verschiddene Grad vu Schued zu verschiddenen Zäiten féieren (34). FAC, wat bekannt ass als d'Haaptursaach vun OSM, reduzéiert JAS an aner Planzenhormonreaktiounen an OSS1, während OSS1 sech honnertfacht reduzéiert (31). Wéi och ëmmer, OSS1 huet ähnlech Niveauen vun JA-Akkumulatioun am Verglach mat OSM verursaacht. Et gouf virdru gewisen, datt d'JA-Äntwert an ofgeschwächtem Nepenthes ganz empfindlech op OSM ass, wou FAC seng Aktivitéit behale kann, och wann et 1:1000 mat Waasser verdënntem ass (44). Dofir ass d'FAC an OSS1, obwuel se am Verglach mat OSM ganz niddreg ass, genuch fir e genuch JA-Ausbroch ze induzéieren. Fréier Studien hunn gewisen, datt Porin-ähnlech Proteinen (45) an Oligosacchariden (46) als molekular Hiweiser benotzt kënne ginn, fir Planzeverteidegungsreaktiounen an OSS1 auszeléisen. Et ass awer nach ëmmer net kloer, ob dës Elicitore an OSS1 fir d'Akkumulatioun vun JA verantwortlech sinn, déi an der aktueller Studie observéiert gouf.
Obwuel et wéineg Studien gëtt, déi déi differenziell metabolesch Fangerofdréck beschreiwen, déi duerch d'Applikatioun vu verschiddenen Herbivoren oder exogenen JA oder SA (Salicylsäure) verursaacht ginn (47), huet keen déi herbivorspezifesch Stéierung am Planzegrasnetz an hir Auswierkungen op déi spezifesch perséinlech Informatioun gestéiert. Dës Analyse huet weider bestätegt, datt d'intern Hormonnetzverbindung mat anere Planzenhormonen ausser JAs d'Spezifizitéit vun der metabolescher Reorganisatioun beaflossen, déi vun Herbivoren verursaacht gëtt. Besonnesch hu mir festgestallt, datt den ET, deen duerch OSM verursaacht gouf, däitlech méi grouss war wéi dee vun OSS1. Dëse Modus ass konsequent mat méi FAC-Gehalt an OSM, wat eng néideg an ausreechend Bedingung ass fir en ET-Burst auszeléisen (48). Am Kontext vun der Interaktioun tëscht Planzen an Herbivoren ass d'Signalfunktioun vun ET op planzespezifesch Metabolitdynamik nach ëmmer sporadesch a zielt nëmmen op eng eenzeg Verbindungsgrupp. Zousätzlech hunn déi meescht Studien exogen Uwendung vun ET oder senge Virleefer oder verschiddenen Inhibitoren benotzt fir d'Reguléierung vun ET ze studéieren, dorënner dës exogen chemesch Uwendungen vill net-spezifesch Niewewierkungen produzéieren. No eisem Wëssen stellt dës Studie déi éischt grouss ugeluecht systematesch Untersuchung vun der Roll vun ET bei der Notzung vun ET duer fir gestéiert transgen Planzen ze produzéieren an ze erkennen fir d'Dynamik vum Planzenmetabolom ze koordinéieren. Herbivore-spezifesch ET-Induktioun kann letztendlech d'Metabolomreaktioun moduléieren. Déi bedeitendst ass déi transgen Manipulatioun vun ET-Biosynthese (ACO) a Perceptioun (ETR1) Genen, déi d'herbivore-spezifesch de novo Akkumulatioun vu Phenolamiden opgedeckt hunn. Et gouf virdru gewisen, datt ET d'JA-induzéiert Nikotinakkumulatioun feinjustéiere kann andeems se d'Putrescin-N-Methyltransferase reguléiert (49). Aus mechanescher Siicht ass et awer net kloer, wéi ET d'Induktioun vu Phenamid feinjustéiert. Nieft der Signaltransduktiounsfunktioun vun ET kann de metabolesche Flux och op S-Adenosyl-1-Methionin ëmgeleet ginn, fir d'Investitioun a Polyaminophenolamiden ze reguléieren. S-Adenosyl-1-Methionin ass ET an en heefegen Tëscheprodukt am Polyamin-Biosynthetesche Wee. De Mechanismus, duerch deen den ET-Signal den Niveau vum Phenolamid reguléiert, muss weider ënnersicht ginn.
Zënter laanger Zäit, wéinst der grousser Zuel vu spezielle Metabolitten mat onbekannter Struktur, konnt déi intensiv Opmierksamkeet op spezifesch metabolesch Kategorien net déi zäitlech Ännerungen vun der metabolescher Diversitéit no biologeschen Interaktiounen strikt evaluéieren. Am Moment, baséiert op der Analyse vun der Informatiounstheorie, ass dat Haaptresultat vun der MS/MS-Spektrum-Acquisitioun baséiert op onparteiesche Metabolitten, datt Herbivoren, déi Herbivoren iessen oder simuléieren, weiderhin déi allgemeng metabolesch Diversitéit vum Blatmetabolom reduzéieren, wärend se hire Spezialiséierungsgrad erhéijen. Dës temporär Erhéijung vun der Metabolomspezifizitéit, verursaacht duerch Herbivoren, ass mat enger synergistescher Erhéijung vun der Transkriptomspezifizitéit verbonnen. D'Eegeschaft, déi am meeschten zu dëser méi grousser Metabolomspezialiséierung bäidréit (mat engem méi héije Si-Wäert), ass de spezielle Metabolit mat der virdru charakteriséierter herbivorescher Funktioun. Dëst Modell entsprécht der Prognose vun der OD-Theorie, awer d'Prognose vun MT a Bezuch op d'Zoufällegkeet vun der Metabolom-Reprogramméierung ass net konsequent. Dës Donnéeën entspriechen awer och der Prognose vum gemëschte Modell (bescht MT; Figur 1B), well aner oncharakteriséiert Metabolitten mat onbekannte Verteidegungsfunktioune kënnen ëmmer nach enger zoufälleger Si-Verdeelung verfollegen.
E bemierkenswäert Muster, dat vun dëser Fuerschung weider erfaasst gëtt, ass datt vum Mikroevolutiounsniveau (eenzel Planz an Tubakspopulatioun) bis zu enger méi grousser evolutiver Skala (enk verwandte Tubaksaarten) verschidden Niveauen vun der evolutiver Organisatioun an der "beschter Verteidegung" sinn. Et gëtt bedeitend Ënnerscheeder an de Fäegkeete vun Herbivoren. Moore et al. (20) a Kessler a Kalske (1) hunn onofhängeg vuneneen virgeschloen, déi dräi funktionell Niveauen vun der Biodiversitéit, déi ursprénglech vum Whittaker (50) ënnerscheet goufen, an déi konstitutiv an induzéiert zäitlech Ännerunge vun der chemescher Diversitéit ëmzewandelen; dës Autoren hunn weder zesummegefaasst. D'Prozedure fir grouss Metabolomdatenerfassung beschreiwen och net, wéi d'metabolesch Diversitéit aus dësen Donnéeën berechent ka ginn. An dëser Studie wäerten kleng Upassunge vun der funktioneller Klassifikatioun vum Whittaker d'α-metabolesch Diversitéit als d'Diversitéit vun MS/MS-Spektren an enger bestëmmter Planz an d'β-metabolesch Diversitéit als de Basis intraspezifesche Metabolismus vun enger Grupp vu Populatiounen am Weltraum berücksichtegen, an d'γ-metabolesch Diversitéit wäert eng Erweiderung vun der Analyse vun ähnlechen Aarten sinn.
Den JA-Signal ass essentiell fir eng breet Palette vun herbivoren metabolesche Reaktiounen. Wéi och ëmmer, et feelt u rigoréise quantitativen Tester vum Bäitrag vun der intraspezifescher Reguléierung vun der JA-Biosynthese zur Metabolomdiversitéit, an ob den JA-Signal e generelle Plaz fir stressinduzéiert metabolesch Diversifikatioun op enger méi héijer makroevolutiver Skala ass, ass nach ëmmer schwéier ze verstoen. Mir hunn observéiert, datt déi herbivor Natur vun der Nepenthes herbivorous eng Metabolomspezialiséierung induzéiert an datt d'Variatioun vun der Metabolomspezialiséierung bannent der Populatioun vun Nicotiana-Aarten an ënner enk verwandte Nicotiana-Aarten systematesch positiv mat der JA-Signalgebung korreléiert ass. Zousätzlech, wann den JA-Signal gestéiert ass, gëtt déi metabolesch Spezifizitéit, déi vun engem eenzegen Genotyp-Herbivor induzéiert gëtt, annuléiert (Figur 3, C an E). Well d'Verännerungen am metabolesche Spektrum vun den natierlech ofgeschwächte Nepenthes-Populatiounen meeschtens quantitativ sinn, kënnen d'Verännerungen an der metabolescher β-Diversitéit a Spezifizitéit an dëser Analyse gréisstendeels duerch déi staark Anregung vu metaboliträiche Verbindungskategorien verursaacht ginn. Dës Verbindungsklassen dominéieren en Deel vum Metabolomprofil a féieren zu enger positiver Korrelatioun mat JA-Signaler.
Well déi biochemesch Mechanismen vun den Tubaksaarten, déi enk mat hir verwandt sinn, ganz ënnerschiddlech sinn, ginn d'Metabolitte speziell am qualitativen Aspekt identifizéiert, sou datt et méi analytesch ass. D'Veraarbechtung vum erfaasste metabolesche Profil duerch d'Informatiounstheorie weist, datt d'Induktioun vun herbivoren den Ofwägung tëscht metabolescher Gamma-Diversitéit a Spezialiséierung verschäerft. Den JA-Signal spillt eng zentral Roll an dësem Ofwägung. D'Erhéijung vun der Metabolom-Spezialiséierung entsprécht der Haapt-OD-Prognose a korreléiert positiv mam JA-Signal, während den JA-Signal negativ mat der metabolescher Gamma-Diversitéit korreléiert ass. Dës Modeller weisen drop hin, datt d'OD-Kapazitéit vu Planzen haaptsächlech vun der Plastizitéit vum JA bestëmmt gëtt, egal ob op enger mikroevolutiver Skala oder op enger méi grousser evolutiver Skala. Exogen JA-Applikatiounsexperimenter, déi JA-Biosynthesedefekter ëmgoen, weisen weider, datt enk verwandte Tubaksaarten a signalreaktiv an signal-net-reaktiv Aarte ënnerscheet kënne ginn, genee wéi hire Modus vun JA an d'Metabolom-Plastizitéit, déi vun Herbivoren induzéiert gëtt. Signal-net-reaktiv Aarte kënnen net reagéieren wéinst hirer Onméiglechkeet, endogen JA ze produzéieren, a si dofir physiologesche Limitatiounen ënnerworf. Dëst kéint duerch Mutatiounen an e puer Schlësselgenen am JA-Signalwee (AOS an JAR4 bei N. crescens) verursaacht ginn. Dëst Resultat weist drop hin, datt dës interspezies makroevolutiv Muster haaptsächlech duerch Verännerungen an der interner Hormonperceptioun a Reaktiounsfäegkeet ugedriwwe kënne ginn.
Nieft der Interaktioun tëscht Planzen an Herbivoren ass d'Erfuerschung vun der metabolescher Diversitéit mat all wichtegen theoreteschen Fortschrëtter an der Fuerschung iwwer d'biologesch Adaptatioun un d'Ëmwelt an d'Evolutioun vu komplexe phenotypeschen Eegeschafte verbonnen. Mat der Zounimm vun der Quantitéit un Daten, déi mat modernen MS-Instrumenter gesammelt ginn, kann d'Hypothesentestung iwwer d'metabolesch Diversitéit elo individuell/kategoriell Metabolit-Differenzen iwwerschreiden a global Analysen duerchféieren, fir onerwaart Mustere ze weisen. Am Prozess vun der groussskaleger Analyse ass eng wichteg Metapher d'Iddi, sënnvoll Kaarten ze konzipéieren, déi benotzt kënne ginn, fir Daten z'erfuerschen. Dofir ass e wichtegt Resultat vun der aktueller Kombinatioun vun onbefangener MS/MS Metabolomik an Informatiounstheorie, datt se eng einfach Metrik ubitt, déi benotzt ka ginn, fir Kaarten ze konstruéieren, fir d'metabolesch Diversitéit op verschiddene taxonomesche Skalen ze duerchsichen. Et ass déi grondleeënd Viraussetzung vun dëser Method. D'Studie vun der Mikro-/Makroevolutioun an der Gemeinschaftsökologie.
Op makroevolutiounsniveau ass de Kär vun der Planz-Insekt-Koevolutiounstheorie vun Ehrlich a Raven (51) d'Viraussoe, datt d'Variatioun vun der interspezieller metabolescher Diversitéit d'Ursaach vun der Diversifikatioun vu Planzelinnen ass. Wéi och ëmmer, an de fofzeg Joer zënter der Publikatioun vun dëser wichteger Aarbecht gouf dës Hypothese selten getest (52). Dëst ass haaptsächlech wéinst de phylogeneteschen Charakteristike vu vergläichbare metabolesche Charakteristiken iwwer wäit ewech Planzelinnen. D'Raritéit kann benotzt ginn fir Zilanalysemethoden ze verankeren. Den aktuellen MS/MS Workflow, deen duerch d'Informatiounstheorie veraarbecht gëtt, quantifizéiert d'MS/MS strukturell Ähnlechkeet vun onbekannte Metabolitten (ouni viraus Metabolit-Selektioun) a konvertéiert dës MS/MSs an e Set vu MS/MS, sou datt am professionelle Metabolismus dës makroevolutiounsmodeller an der Klassifikatiounsskala verglach ginn. Einfach statistesch Indikatoren. De Prozess ass ähnlech wéi phylogenetesch Analyse, déi Sequenzausriichtung benotze kann fir d'Quote vun der Diversifikatioun oder der Charakterentwécklung ouni viraus Prognose ze quantifizéieren.
Op biochemeschem Niveau weist d'Screeninghypothes vu Firn a Jones (53), datt d'metabolesch Diversitéit op verschiddene Niveauen erhale bleift, fir Réistoffer ze liwweren, déi déi biologesch Aktivitéite vu virdru net verwandten oder substituéierte Metabolitten ausübe kënnen. D'Methode vun der Informatiounstheorie bidden e Kader, an deem dës metabolitspezifesch evolutiv Iwwergäng, déi während der Metabolitspezialiséierung optrieden, als Deel vum proposéierte evolutiven Screeningprozess quantifizéiert kënne ginn: biologesch aktiv Adaptatioun vun enger gerénger Spezifizitéit zu enger héijer Spezifizitéit. Inhibéiert Metabolitte vun enger bestëmmter Ëmwelt.
Alles an allem goufen an den Ufankszäiten vun der Molekularbiologie wichteg Theorien zur Planzeverteidegung entwéckelt, an deduktiv, hypotheseorientéiert Methoden ginn allgemeng als dat eenzegt Mëttel fir wëssenschaftleche Fortschrëtt ugesinn. Dëst ass haaptsächlech wéinst den technesche Limitatiounen vun der Miessung vum gesamte Metabolom. Och wann hypotheseorientéiert Methoden besonnesch nëtzlech sinn fir aner kausal Mechanismen ze wielen, ass hir Fäegkeet fir eist Verständnis vu biochemesche Netzwierker ze verbesseren méi limitéiert wéi déi Berechnungsmethoden, déi de Moment an der haiteger datenintensiver Wëssenschaft verfügbar sinn. Dofir leien Theorien, déi net virausgesot kënne ginn, wäit iwwer de Kader vun den verfügbaren Daten eraus, sou datt den hypothetesche Formel/Testzyklus vum Fortschrëtt am Fuerschungsberäich net ofgeschaaft ka ginn (4). Mir gesinn viraus, datt de Berechnungsworkflow vun der Metabolomik, deen hei agefouert gëtt, d'Interesse un de rezenten (wéi) a schlussendlechen (firwat) Froen vun der metabolescher Diversitéit nei entwéckele kann, a bäidroe kann zu enger neier Ära vun der theoretesch gefouerter Datenwëssenschaft. D'Ära huet déi wichteg Theorien nei ënnersicht, déi fréier Generatiounen inspiréiert hunn.
Direkt Ernierung vun Herbivoren gëtt duerchgefouert andeems eng Larve am zweete Stadium oder eng Larve vun der Sl op engem eenzege hellfaarwege Krugblat vun enger eenzeger Rousbléiend Planz opgezuucht gëtt, mat 10 Planzereplikater pro Planz. D'Insektlarve goufe mat Klammeren ageklemmt, an dat reschtlecht Blatgewebe gouf 24 an 72 Stonnen no der Infektioun gesammelt a séier agefruer, an d'Metabolitte goufen extrahéiert.
Simuléiert eng herbivoréis Behandlung op eng héich synchroniséiert Manéier. D'Method besteet doran, Stoffmusterrieder ze benotzen, fir dräi Reie vun Dären op all Säit vun der Mëttripp vun den dräi voll ausgedehnte Blieder vun der Planz während der Wuesstumsphase vun der Stoffgirlande ze duerchbriechen, an direkt 1:5 verdënnte Ms opzedroen. Oder benotzt Fanger mat Handschuesch fir S1 OS an d'Stéchwonn anzeféieren. E Blat ernten a veraarbechten wéi uewe beschriwwen. Benotzt déi virdru beschriwwe Method fir primär Metabolitten a Planzenhormonen ze extrahéieren (54).
Fir exogen JA-Uwendungen ginn déi dräi Blatstielblieder vun all sechs Rouseplanze vun all Aart mat 20 μl Lanolinpaste behandelt, déi 150 μg MeJA (Lan + MeJA) enthält, an 20 μl Lanolin plus Wonnbehandlung (Lan + W), oder 20 μl pure Lanolin als Kontroll benotzt. D'Blieder goufen 72 Stonnen no der Behandlung geernt, a flëssegem Stéckstoff séier agefruer a bis zur Benotzung bei -80 °C gelagert.
Véier transgen JA- an ET-Linnen, nämlech irAOC (36), irCOI1 (55), irACO an sETR1 (48), goufen an eiser Fuerschungsgrupp identifizéiert. irAOC huet eng staark Ofsenkung vun den JA- an JA-Ile-Niveauen gewisen, während irCOI1 net empfindlech op JAs reagéiert huet. Am Verglach mat EV ass d'JA-Ile-Akkumulatioun eropgaang. Ähnlech reduzéiert irACO d'Produktioun vun ET, an am Verglach mat EV erhéicht sETR1, deen net empfindlech op ET reagéiert, d'Produktioun vun ET.
E photoakustesche Laserspektrometer (Sensor Sense ETD-300 Echtzäit-ET-Sensor) gëtt benotzt fir d'ET-Miessung net-invasiv duerchzeféieren. Direkt no der Behandlung gouf d'Halschent vun de Blieder geschnidden an an e versiegelt Glasfläschchen mat 4 ml transferéiert, an de Kappraum gouf bannent 5 Stonnen zesummegesat. Wärend der Miessung gouf all Fläschchen 8 Minutte laang mat engem Stroum vun 2 Liter/Stonn renger Loft gespullt, déi virdru duerch e Katalysator vu Sensor Sense gaangen ass, fir CO2 a Waasser ze entfernen.
D'Microarray-Donnéeë goufen ursprénglech an (35) publizéiert a gespäichert an der Gene Expression Comprehensive Database vum National Center for Biotechnology Information (NCBI) (Zougangsnummer GSE30287). D'Donnéeën, déi de Blieder entspriechen, déi duerch d'W + OSMs-Behandlung verursaacht goufen, an déi onbeschiedegt Kontroll goufen fir dës Studie extrahéiert. Déi réi Intensitéit ass log2. Virun der statistescher Analyse gouf d'Basislinn ëmgewandelt an op hire 75. Perzentil normaliséiert mat dem R-Softwarepaket.
Déi originell RNA-Sequenzéierungsdaten (RNA-seq) vun den Nicotiana-Aarten goufen aus dem NCBI Short Reading Archives (SRA) ofgeruff, d'Projetnummer ass PRJNA301787, déi vum Zhou et al. (39) gemellt goufen, a wéi an (56) beschriwwe virugeet. Déi réi Daten, déi vu W + W, W + OSM an W + OSS1 veraarbecht goufen, déi den Nicotiana-Aarten entspriechen, goufen an dëser Studie fir d'Analyse ausgewielt a wéi follegt veraarbecht: Als éischt goufen déi réi RNA-seq-Liesungen an de FASTQ-Format ëmgewandelt. HISAT2 konvertéiert FASTQ a SAM, an SAMtools konvertéiert SAM-Dateien a sortéiert BAM-Dateien. StringTie gëtt benotzt fir d'Genexpression ze berechnen, an seng Expressiounsmethod ass, datt et Fragmenter pro dausend Basefragmenter pro Millioun sequenzéiert Transkriptiounsfragmenter gëtt.
D'Acclaim chromatographesch Kolonn (150 mm x 2,1 mm; Partikelgréisst 2,2 μm), déi an der Analyse benotzt gëtt, an d'4 mm x 4 mm Schutzkolonn bestinn aus dem selwechte Material. De folgende binäre Gradient gëtt am Dionex UltiMate 3000 Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) System benotzt: 0 bis 0,5 Minutten, isokratesch 90% A [deioniséiert Waasser, 0,1% (v/v) Acetonitril an 0,05% Ameensäure], 10% B (Acetonitril an 0,05% Ameensäure); 0,5 bis 23,5 Minutten, d'Gradientphase ass 10% A respektiv 90% B; 23,5 bis 25 Minutten, isokratesch 10% A an 90% B. D'Duerchflussrate ass 400 μl/min. Fir all MS-Analysen, injizéiert den Eluent vun der Kolonn an e Quadrupol- an Time-of-Flight (qTOF)-Analysator, deen mat enger Elektrosprayquell ausgestatt ass, déi am positive Ioniséierungsmodus funktionéiert (Kapillarspannung, 4500 V; Kapillarausgang 130 V; Trocknungstemperatur 200 °C; Trocknungsloftstroum 10 Liter/min).
Maacht eng MS/MS-Fragmentanalyse (weiderhin als MS/MS bezeechent), déi irrelevant oder net vun den Donnéeën z'ënnerscheeden ass, fir strukturell Informatiounen iwwer de gesamten noweisbare metabolesche Profil ze kréien. De Konzept vun der ondifferenzéierter MS/MS-Method baséiert op der Tatsaach, datt de Quadrupol e ganz grousst Masseisolatiounsfenster huet [dofir sollten all Signaler vum Mass-Ladungs-Verhältnis (m/z) als Fragmenter betruecht ginn]. Aus dësem Grond, well den Impact II-Instrument keng CE-Kippung konnt kreéieren, goufen e puer onofhängeg Analysen mat erhéichte kollisiounsinduzéierten Dissoziatiounsenergie (CE) Wäerter duerchgefouert. Kuerz gesot, analyséiert d'Prouf als éischt duerch UHPLC-Elektrospray-Ioniséierung/qTOF-MS mat engem eenzege Massespektrometriemodus (Konditioune mat niddreger Fragmentéierung, déi duerch Fragmentéierung an der Quell generéiert ginn), andeems Dir vun m/z 50 bis 1500 mat enger Widderhuelungsfrequenz vu 5 Hz scannt. Benotzt Stéckstoff als Kollisiounsgas fir d'MS/MS-Analyse a maacht onofhängeg Miessunge bei de folgende véier verschiddene kollisiounsinduzéierten Dissoziatiounsspannungen: 20, 30, 40 an 50 eV. Wärend dem ganze Miessprozess huet de Quadrupol dat gréisst Masseisolatiounsfenster, vu m/z 50 bis 1500. Wann den Experiment mam viischten Deel vum Kierper m/z an der Isolatiounsbreet op 200 gesat ass, gëtt de Masseberäich automatesch vun der Betribssoftware vum Instrument an 0 Da aktivéiert. Scannt no Massefragmenter wéi am Eenzelmassemodus. Benotzt Natriumformat (50 ml Isopropanol, 200 μl Amberesäure an 1 ml 1M NaOH wässerlech Léisung) fir d'Massekalibratioun. Mat dem héichpräzise Kalibratiounsalgorithmus vu Bruker gëtt d'Datendatei kalibréiert nodeems den Duerchschnëttsspektrum an enger bestëmmter Zäitperiod duerchgefouert gouf. Benotzt d'Exportfunktioun vun der Data Analysis v4.0 Software (Brook Dalton, Bremen, Däitschland) fir d'Réidatendateien an den NetCDF-Format ëmzewandelen. Den MS/MS-Datesaz gouf an der oppener Metabolomik-Datebank MetaboLights (www.ebi.ac.uk) mat der Zougangsnummer MTBLS1471 gespäichert.
MS/MS-Assembléierung kann duerch Korrelatiounsanalyse tëscht MS1- a MS/MS-Qualitéitssignaler fir niddreg an héich Kollisiounsenergie a fir nei implementéiert Reegelen realiséiert ginn. Den R-Skript gëtt benotzt fir d'Korrelatiounsanalyse vun der Verdeelung vum Virgänger vum Produkt ze realiséieren, an de C#-Skript (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) gëtt benotzt fir d'Reegelen z'implementéieren.
Fir falsch positiv Feeler ze reduzéieren, déi duerch Hannergrondgeräischer a falsch Korrelatioun verursaacht ginn, déi duerch d'Detektioun vu bestëmmte m/z-Features an nëmmen e puer Proben entstinn, benotze mir d'Funktioun "filled peak" vum R-Package XCMS (fir d'Korrektur vum Hannergrondgeräischer). Dës Funktioun soll benotzt ginn, fir d'Intensitéit "NA" (undetected peak) z'ersetzen. Wann d'Fill-Peak-Funktioun benotzt gëtt, ginn et ëmmer nach vill "0"-Intensitéitswäerter am Datesaz, déi d'Korrelatiounsberechnung beaflossen. Dann vergläiche mir d'Resultater vun der Datenveraarbechtung, déi kritt goufen, wann d'Fill-Peak-Funktioun benotzt gëtt a wann d'Fill-Peak-Funktioun net benotzt gëtt, a berechnen den Hannergrondgeräischerwäert op Basis vum duerchschnëttleche korrigéierte geschätzte Wäert, an ersetzen dann dës 0-Intensitéitswäerter duerch de berechenten Hannergrondwäert. Mir hunn och nëmmen d'Features berücksichtegt, deenen hir Intensitéit den dräimol méi héich war wéi den Hannergrondwäert, a si als "richteg Peaks" ugesinn. Fir PCC-Berechnungen ginn nëmmen d'm/z-Signaler vum Proufvirleefer (MS1) an d'Fragmentdatensätz mat op d'mannst aacht richtege Peaks berücksichtegt.
Wann d'Intensitéit vum Qualitéitsmerkmal vun der Precursor an der ganzer Prouf signifikant mat der reduzéierter Intensitéit vum selwechte Qualitéitsmerkmal korreléiert ass, dat enger gerénger oder héijer Kollisiounsenergie ausgesat ass, an d'Karakteristik net vun der CAMERA als Isotoppeak markéiert ass, kann se weider definéiert ginn. Dann, andeems all méiglech Precursor-Produkt-Pairen bannent 3 Sekonnen (déi geschätzte Retentiounszäitfenster fir d'Peakretentioun) berechent ginn, gëtt d'Korrelatiounsanalyse duerchgefouert. Nëmmen wann den m/z-Wäert méi niddreg ass wéi de Precursor-Wäert an d'MS/MS-Fragmentéierung an der selwechter Proufplaz am Datesaz stattfënnt wéi de Precursor, aus deem en ofgeleet ass, gëtt en als Fragment ugesinn.
Baséierend op dësen zwou einfache Reegelen, schléissen mir déi spezifizéiert Fragmenter mat m/z-Wäerter aus, déi méi grouss sinn wéi den m/z vum identifizéierte Virgänger, a baséierend op der Proufpositioun wou de Virgänger erschéngt an dem spezifizéierte Fragment. Et ass och méiglech, d'Qualitéitsmerkmale, déi vu ville Fragmenter aus der Quell generéiert ginn, déi am MS1-Modus generéiert goufen, als Kandidatvirgänger ze wielen, wouduerch redundant MS/MS-Verbindungen generéiert ginn. Fir dës Datenredundanz ze reduzéieren, wäerte mir se zesummeféieren, wann d'NDP-Ähnlechkeet vun de Spektren 0,6 iwwerschreit, a si zum Chromatogramm "pcgroup" gehéieren, deen vun der CAMERA annotéiert ass. Schlussendlech zesummeféiere mir all véier CE-Resultater, déi mam Virgänger a Fragmenter verbonne sinn, an dat endgültegt dekonvolutéiert Kompositspektrum, andeems mir de Peak mat der héchster Intensitéit ënner all Kandidatpeaken mam selwechte m/z-Wäert bei verschiddene Kollisiounsenergien auswielen. Déi folgend Veraarbechtungsschrëtt baséieren op dem Konzept vum Kompositspektrum a berücksichtegen déi verschidde CE-Konditiounen, déi erfuerderlech sinn, fir d'Wahrscheinlechkeet vun der Fragmentéierung ze maximéieren, well verschidde Fragmenter nëmmen ënner enger spezifescher Kollisiounsenergie nogewise kënne ginn.
RDPI (30) gouf benotzt fir d'Induzibilitéit vum metabolesche Profil ze berechnen. D'Diversitéit vum metabolesche Spektrum (Hj-Index) gëtt aus der Heefegkeet vun MS/MS-Virleefer ofgeleet andeems d'Shannon-Entropie vun der MS/MS-Frequenzverdeelung mat der folgender Equatioun beschriwwen vum Martínez et al. (8) benotzt gëtt. Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij), woubei Pij der relativer Frequenz vun der i-ter MS/MS an der j-ter Prouf entsprécht (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2, …, m) t).
Metabolesch Spezifizitéit (Si-Index) gëtt definéiert als d'Ausdrocksidentitéit vun enger bestëmmter MS/MS a Bezuch op d'Frequenz tëscht de berécksiichtegte Proben. MS/MS-Spezifizitéit gëtt berechent als Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi)
Benotzt déi folgend Formel fir den Metabolom-spezifeschen δj-Index vun all j-Prouf ze moossen, an den Duerchschnëtt vun der MS/MS-Spezifizitéit δj = ∑i = 1mPijSi
MS/MS-Spektre ginn a Pairen ausgeriicht, an d'Ähnlechkeet gëtt op Basis vun den zwou Punkte berechent. Als éischt, mat Hëllef vum Standard-NDP (och bekannt als Kosinus-Korrelatiounsmethod), benotzt déi folgend Equatioun fir d'Segmentähnlechkeet tëscht de Spektre ze bewäerten: NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 wou S1 an S2 Entspriechend, fir Spektrum 1 a Spektrum 2, souwéi WS1, i an WS2, representéiert i d'Gewiicht baséiert op der Peakintensitéit, wou den Ënnerscheed vum i-te gemeinsame Peak tëscht den zwou Spektre manner wéi 0,01 Da ass. D'Gewiicht gëtt wéi follegt berechent: W = [Peakintensitéit] m [Qualitéit] n, m = 0,5, n = 2, wéi vum MassBank virgeschloen.
Eng zweet Bewäertungsmethod gouf implementéiert, déi d'Analyse vun den gemeinsamen NL tëscht MS/MS ëmfaasst huet. Zu dësem Zweck hu mir déi 52 NL-Lëschten, déi dacks während dem MS-Fragmentéierungsprozess optrieden, zesumme benotzt, an déi méi spezifesch NL (Datei S1), déi virdru fir den MS/MS-Spektrum vun de sekundäre Metabolitte vun der geschwächter Nepenthes-Aart annotéiert gouf (9, 26). Erstellt e binäre Vektor vun 1 an 0 fir all MS/MS, deen dem aktuellen respektiv dem net existéierenden vun e puer NL entsprécht. Baséierend op der euklidescher Distanzähnlechkeet gëtt den NL-Ähnlechkeetsscore fir all Paar vu binäre NL-Vektoren berechent.
Fir duebel Clustering duerchzeféieren, hu mir den R-Pak DiffCoEx benotzt, deen op enger Erweiderung vun der Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA) baséiert. Mat Hëllef vun den NDP- an NL-Scorematrizen vun MS/MS-Spektre hu mir DiffCoEx benotzt fir déi komparativ Korrelatiounsmatrix ze berechnen. Binär Clustering gëtt duerchgefouert andeems de Parameter "cutreeDynamic" op method = "hybrid", cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, a minClusterSize = 10 gesat gëtt. Den R-Quellcode vun DiffCoEx gouf vum Tesson et al. aus der zousätzlecher Datei 1 erofgelueden (57); Dee gebrauchten R WGCNA Softwarepak kann op https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA fonnt ginn.
Fir eng MS/MS molekulare Netzwierkanalyse duerchzeféieren, hu mir déi gepaarte spektral Konnektivitéit op Basis vun NDP- an NL-Ähnlechkeetstypen berechent, an d'Cytoscape Software benotzt fir d'Netzwierktopologie mat Hëllef vun engem organesche Layout an der CyFilescape yFiles Layout-Algorithmus-Erweiderungsapplikatioun ze visualiséieren.
Benotzt R Versioun 3.0.1 fir eng statistesch Analyse vun den Donnéeën duerchzeféieren. Déi statistesch Bedeitung gouf mat Hëllef vun enger Zweiweg-Varianzanalyse (ANOVA) bewäert, gefollegt vum Tukey's Honesty Significant Difference (HSD) Post-hoc Test. Fir den Ënnerscheed tëscht der herbivorer Behandlung an der Kontroll ze analyséieren, gouf déi zweesäiteg Verdeelung vun den zwou Gruppe vu Prouwe mat der selwechter Varianz mat Hëllef vum Student's t-Test analyséiert.
Fir zousätzlech Materialien zu dësem Artikel, kuckt w.e.g. http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
Dëst ass en Open-Access-Artikel, deen ënner de Bedéngunge vun der Creative Commons Attribution-Non-Commercial Lizenz verdeelt gëtt, déi d'Benotzung, d'Verdeelung an d'Reproduktioun an all Medium erlaabt, soulaang déi lescht Notzung net fir kommerzielle Gewënn ass an d'Viraussetzung ass, datt d'Originalwierk korrekt ass. Referenz.
Bemierkung: Mir froen Iech nëmmen Är E-Mailadress unzeginn, fir datt déi Persoun, déi Dir op der Säit recommandéiert, weess, datt Dir wëllt, datt si d'E-Mail gesäit an datt et kee Spam ass. Mir wäerten keng E-Mailadressen ophuelen.
Dës Fro gëtt benotzt fir ze testen ob Dir e Besucher sidd an automatesch Spam-Sendung ze verhënneren.
D'Informatiounstheorie bitt eng universell Währung fir de Verglach vu spezielle Metabolomen an d'Prognose vun Testverdeedegungstheorien.
D'Informatiounstheorie bitt eng universell Währung fir de Verglach vu spezielle Metabolomen an d'Prognose vun Testverdeedegungstheorien.
©2021 American Association for the Advancement of Science. all Rechter reservéiert. AAAS ass e Partner vun HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef a COUNTER. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.