Cov kev tshawb fawb txog kev tiv thaiv cov nroj tsuag sib txawv muab cov lus qhia tseem ceeb rau kev piav qhia txog cov qauv ntawm cov nroj tsuag tshwj xeeb metabolism, tab sis lawv cov lus kwv yees tseem ceeb tseem yuav tsum tau sim. Ntawm no, peb siv kev tshuaj xyuas tandem mass spectrometry (MS / MS) tsis muaj kev ntxub ntxaug los tshawb nrhiav cov metabolome ntawm cov kab mob haus luam yeeb los ntawm cov nroj tsuag ib leeg mus rau cov pej xeem thiab cov tsiaj txhu uas muaj feem cuam tshuam, thiab ua tiav ntau cov kev tshawb fawb txog cov yam ntxwv ntawm cov pawg spectrometric raws li cov spectra sib xyaw hauv cov ntaub ntawv. Lub moj khaum los sim cov lus kwv yees tseem ceeb ntawm kev tiv thaiv zoo tshaj plaws (OD) thiab cov kev tshawb fawb txog lub hom phiaj txav mus los (MT). Cov ntaub ntawv ntawm cov nroj tsuag metabolomics yog sib xws nrog OD kev tshawb fawb, tab sis tsis sib haum nrog qhov kev kwv yees tseem ceeb ntawm MT kev tshawb fawb ntawm cov metabolism dynamics los ntawm cov tsiaj nyeg. Los ntawm micro mus rau macro evolutionary scale, lub teeb liab jasmonate tau txheeb xyuas tias yog qhov tseem ceeb ntawm OD, thaum lub teeb liab ethylene tau muab kev kho kom zoo ntawm cov lus teb tshwj xeeb ntawm cov tsiaj nyeg uas tau sau tseg los ntawm MS / MS molecular network.
Cov metabolites tshwj xeeb nrog ntau yam qauv yog cov neeg koom nrog tseem ceeb hauv kev hloov kho cov nroj tsuag rau ib puag ncig, tshwj xeeb tshaj yog hauv kev tiv thaiv cov yeeb ncuab (1). Qhov kev sib txawv ntawm cov metabolism tshwj xeeb pom hauv cov nroj tsuag tau txhawb nqa ntau xyoo ntawm kev tshawb fawb tob txog nws ntau yam ntawm kev ua haujlwm ecological, thiab tau tsim cov npe ntev ntawm cov tswv yim tiv thaiv cov nroj tsuag, uas yog kev hloov pauv thiab kev txhim kho ecological ntawm kev sib cuam tshuam ntawm cov nroj tsuag-kab. Kev tshawb fawb empirical muab cov lus qhia tseem ceeb (2). Txawm li cas los xij, cov tswv yim tiv thaiv cov nroj tsuag no tsis tau ua raws li txoj kev cai ntawm kev xav hypothetical deductive, uas cov lus kwv yees tseem ceeb yog nyob rau tib theem ntawm kev tshuaj xyuas (3) thiab tau sim sim ua ntej lub voj voog tom ntej ntawm kev txhim kho theoretical (4). Cov kev txwv kev txawj ntse txwv tsis pub sau cov ntaub ntawv rau cov pawg metabolic tshwj xeeb thiab tsis suav nrog kev tshuaj xyuas tag nrho ntawm cov metabolites tshwj xeeb, yog li tiv thaiv kev sib piv ntawm cov pawg uas tseem ceeb rau kev txhim kho theoretical (5). Qhov tsis muaj cov ntaub ntawv metabolomics tiav thiab cov txiaj ntsig sib xws los sib piv cov txheej txheem ua haujlwm ntawm qhov chaw metabolic ntawm cov pab pawg nroj tsuag sib txawv cuam tshuam kev loj hlob ntawm kev tshawb fawb ntawm thaj chaw.
Cov kev txhim kho tshiab tshaj plaws hauv thaj chaw ntawm tandem mass spectrometry (MS / MS) metabolomics tuaj yeem piav qhia txog kev hloov pauv metabolic hauv thiab ntawm cov tsiaj ntawm ib lub cev clade, thiab tuaj yeem ua ke nrog cov txheej txheem suav los xam qhov zoo sib xws ntawm cov qauv sib xyaw ua ke no. Kev paub ua ntej ntawm chemistry (5). Kev sib xyaw ua ke ntawm cov thev naus laus zis siab heev hauv kev tshuaj xyuas thiab kev suav lej muab lub moj khaum tsim nyog rau kev sim mus sij hawm ntev ntawm ntau qhov kev kwv yees ua los ntawm cov kev xav ntawm ecological thiab evolutionary ntawm metabolic diversity. Shannon (6) tau qhia txog kev xav ntawm cov ntaub ntawv thawj zaug hauv nws tsab xov xwm tseem ceeb hauv xyoo 1948, tso lub hauv paus rau kev tshuaj xyuas lej ntawm cov ntaub ntawv, uas tau siv rau ntau qhov chaw tsis yog nws daim ntawv thov thawj zaug. Hauv genomics, kev xav ntawm cov ntaub ntawv tau raug siv los ua tiav los ntsuas cov ntaub ntawv khaws cia (7). Hauv kev tshawb fawb transcriptomics, kev xav ntawm cov ntaub ntawv tshuaj xyuas cov kev hloov pauv tag nrho hauv transcriptome (8). Hauv kev tshawb fawb yav dhau los, peb tau siv lub moj khaum txheeb cais ntawm kev xav ntawm cov ntaub ntawv rau metabolomics los piav qhia txog kev txawj ntse ntawm cov ntaub ntawv theem hauv cov nroj tsuag (9). Ntawm no, peb muab cov txheej txheem ua haujlwm raws li MS/MS ua ke nrog cov txheej txheem suav txheeb ntawm cov ntaub ntawv kev xav, uas yog tus cwj pwm los ntawm kev sib txawv ntawm cov metabolism hauv cov txiaj ntsig sib xws, los sib piv cov lus kwv yees tseem ceeb ntawm kev tiv thaiv cov nroj tsuag ntawm cov metabolime uas cov tsiaj noj nroj tsuag tsim.
Cov qauv kev xav ntawm kev tiv thaiv cov nroj tsuag feem ntau yog sib koom ua ke thiab tuaj yeem muab faib ua ob pawg: cov uas sim piav qhia txog kev faib tawm ntawm cov metabolites tshwj xeeb ntawm cov nroj tsuag raws li kev ua haujlwm tiv thaiv, xws li kev tiv thaiv zoo tshaj plaws (OD) (10), lub hom phiaj txav mus los (MT) (11)) Thiab qhov tsos (12) kev xav, thaum lwm tus nrhiav kev piav qhia txog kev hloov pauv ntawm kev muaj peev xwm cuam tshuam li cas rau kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag thiab kev sib sau ua ke ntawm cov metabolites tshwj xeeb, xws li carbon: kev sib npaug ntawm cov khoom noj khoom haus (13), kev loj hlob ntawm tus nqi hypothesis (14), thiab kev loj hlob thiab kev sib txawv sib npaug hypothesis (15). Ob pawg ntawm cov kev xav yog nyob rau ntau qib ntawm kev tshuaj xyuas (4). Txawm li cas los xij, ob txoj kev xav uas cuam tshuam txog kev ua haujlwm tiv thaiv ntawm qib kev ua haujlwm tswj hwm kev sib tham txog kev tiv thaiv ntawm cov nroj tsuag thiab kev tiv thaiv inducible: OD kev xav, uas xav tias cov nroj tsuag nqis peev rau hauv lawv cov tshuaj tiv thaiv kim heev tsuas yog thaum xav tau, piv txwv li, thaum lawv noj Thaum cov tsiaj nyom tawm tsam, yog li ntawd, raws li qhov ua tau ntawm kev tawm tsam yav tom ntej, cov tshuaj nrog kev ua haujlwm tiv thaiv tau muab faib (10); Lub tswv yim MT hais tias tsis muaj qhov axis ntawm kev hloov pauv metabolite, tab sis metabolite hloov pauv random, yog li tsim kom muaj peev xwm thaiv qhov "kev txav mus los" ntawm kev tawm tsam cov tsiaj noj nroj. Hauv lwm lo lus, ob lub tswv yim no ua rau muaj kev kwv yees sib txawv txog kev hloov pauv metabolic uas tshwm sim tom qab kev tawm tsam ntawm cov tsiaj noj nroj: kev sib raug zoo ntawm kev sib sau ua ke ntawm cov metabolites nrog kev ua haujlwm tiv thaiv (OD) thiab kev hloov pauv metabolic tsis raug coj (MT) (11).
Cov kev xav ntawm OD thiab MT tsis yog tsuas yog cuam tshuam txog kev hloov pauv hauv cov metabolime xwb, tab sis kuj tseem muaj cov txiaj ntsig ntawm kev hloov pauv ntawm cov metabolites no, xws li cov nqi hloov pauv thiab cov txiaj ntsig ntawm cov kev hloov pauv metabolic no hauv ib puag ncig ecological tshwj xeeb (16). Txawm hais tias ob qho kev xav lees paub txog kev ua haujlwm tiv thaiv ntawm cov metabolites tshwj xeeb, uas yuav lossis tsis kim, qhov kev kwv yees tseem ceeb uas sib txawv ntawm OD thiab MT cov kev xav yog nyob rau hauv kev coj ntawm cov kev hloov pauv metabolic. Kev kwv yees ntawm OD txoj kev xav tau txais kev saib xyuas ntau tshaj plaws txog tam sim no. Cov kev xeem no suav nrog kev kawm txog kev ua haujlwm tiv thaiv ncaj qha lossis tsis ncaj qha ntawm cov ntaub so ntswg sib txawv ntawm cov tshuaj tshwj xeeb hauv cov tsev cog khoom thiab cov xwm txheej ntuj, nrog rau kev hloov pauv hauv theem ntawm kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag (17-19). Txawm li cas los xij, txog tam sim no, vim tsis muaj kev ua haujlwm thiab cov txheej txheem txheeb cais rau kev tshuaj xyuas thoob ntiaj teb ntawm kev sib txawv ntawm cov kab mob, qhov kev kwv yees sib txawv tseem ceeb ntawm ob txoj kev xav (uas yog, kev coj ntawm kev hloov pauv metabolic) tseem yuav tsum tau sim. Ntawm no, peb muab cov kev tshuaj xyuas zoo li no.
Ib qho ntawm cov yam ntxwv tseem ceeb tshaj plaws ntawm cov metabolites tshwj xeeb ntawm cov nroj tsuag yog lawv qhov sib txawv ntawm txhua qib los ntawm cov nroj tsuag ib leeg, cov pej xeem mus rau cov tsiaj zoo sib xws (20). Ntau qhov kev hloov pauv ntau ntawm cov metabolites tshwj xeeb tuaj yeem pom ntawm cov pej xeem, thaum qhov sib txawv zoo feem ntau tswj hwm ntawm cov tsiaj (20). Yog li ntawd, cov nroj tsuag metabolic ntau yam yog qhov tseem ceeb ntawm kev ua haujlwm ntau yam, qhia txog kev hloov pauv mus rau ntau qhov sib txawv, tshwj xeeb tshaj yog cov niches nrog ntau yam kev nkag los ntawm cov kab tshwj xeeb thiab cov tsiaj noj zaub (21). Txij li thaum Fraenkel's (22) tsab xov xwm tseem ceeb txog cov laj thawj rau qhov muaj cov metabolites tshwj xeeb ntawm cov nroj tsuag, kev sib cuam tshuam nrog ntau yam kab tau suav hais tias yog qhov tseem ceeb xaiv, thiab cov kev sib cuam tshuam no ntseeg tau tias tau ua rau cov nroj tsuag thaum lub sijhawm hloov pauv. Txoj kev metabolism (23). Kev sib txawv ntawm cov tsiaj sib txawv hauv kev sib txawv ntawm cov metabolites tshwj xeeb kuj tseem yuav qhia txog qhov sib npaug ntawm lub cev uas cuam tshuam nrog kev tiv thaiv cov nroj tsuag thiab cov tswv yim noj zaub, vim tias ob hom tsiaj feem ntau tsis sib raug zoo nrog ib leeg (24). Txawm hais tias nws yuav pab tau kom muaj kev tiv thaiv zoo txhua lub sijhawm, kev hloov pauv metabolic raws sijhawm uas cuam tshuam nrog kev tiv thaiv muab cov txiaj ntsig meej meej hauv kev tso cai rau cov nroj tsuag faib cov peev txheej muaj nqis rau lwm yam kev nqis peev hauv lub cev (19, 24), thiab zam kev xav tau symbiosis. Kev puas tsuaj sib koom ua ke (25). Tsis tas li ntawd, cov kev hloov pauv ntawm cov metabolites tshwj xeeb uas tshwm sim los ntawm cov kab noj zaub yuav ua rau muaj kev faib tawm puas tsuaj hauv cov pej xeem (26), thiab tej zaum yuav cuam tshuam cov kev nyeem ncaj qha ntawm cov kev hloov pauv ntuj tsim hauv jasmonic acid (JA) teeb liab, uas yuav raug tswj hwm hauv cov pej xeem. Cov teeb liab JA siab thiab qis yog kev pauv pauv ntawm kev tiv thaiv tawm tsam cov tsiaj noj zaub thiab kev sib tw nrog cov tsiaj tshwj xeeb (27). Tsis tas li ntawd, cov txheej txheem metabolite biosynthetic tshwj xeeb yuav raug poob sai thiab hloov pauv thaum lub sijhawm hloov pauv, ua rau muaj kev faib tawm metabolic ntawm cov tsiaj txheeb ze (28). Cov polymorphisms no tuaj yeem tsim tau sai sai los teb rau kev hloov pauv cov qauv tsiaj noj zaub (29), uas txhais tau tias kev hloov pauv ntawm cov zej zog tsiaj noj zaub yog qhov tseem ceeb uas tsav tsheb metabolic heterogeneity.
Ntawm no, peb tau daws cov teeb meem hauv qab no. (I) Cov kab uas noj zaub ntsuab rov ua dua cov nroj tsuag metabolilome li cas? (Ii) Cov ntaub ntawv tseem ceeb ntawm cov khoom siv metabolic plasticity uas tuaj yeem ntsuas tau los sim cov lus kwv yees ntawm kev tiv thaiv mus sij hawm ntev yog dab tsi? (Iii) Seb puas yuav rov ua dua cov nroj tsuag metabolilome hauv txoj kev tshwj xeeb rau tus neeg tawm tsam, yog tias muaj, cov tshuaj hormones cog ua lub luag haujlwm dab tsi hauv kev kho cov lus teb metabolic tshwj xeeb, thiab cov metabolites twg pab txhawb rau hom tsiaj tshwj xeeb ntawm kev tiv thaiv? (Iv) Txij li thaum cov lus kwv yees ua los ntawm ntau cov kev tiv thaiv kev xav tuaj yeem nthuav dav thoob plaws txhua qib ntawm cov ntaub so ntswg biological, peb tau nug tias cov lus teb metabolic ua rau muaj kev sib xws li cas los ntawm kev sib piv sab hauv mus rau kev sib piv interspecies? Txog qhov kawg no, peb tau kawm txog cov nplooj metabolilome ntawm cov luam yeeb nicotine, uas yog cov qauv cog qoob loo nrog cov metabolism nplua nuj, thiab muaj txiaj ntsig zoo rau cov kab menyuam ntawm ob hom tsiaj txhu hauv zos, Lepidoptera Datura (Ms) (Nrhiav heev, feem ntau noj) Ntawm Solanaceae thiab Spodoptera littoralis (Sl), cov kab nplooj paj rwb yog ib hom "genus", nrog cov nroj tsuag ntawm Solanaceae thiab lwm tus tswv tsev ntawm lwm cov genera thiab tsev neeg Cov zaub mov cog. Peb tau txheeb xyuas MS / MS metabolomics spectrum thiab rho tawm cov ntaub ntawv kev tshawb fawb cov lus piav qhia los sib piv OD thiab MT cov kev xav. Tsim cov ntawv qhia tshwj xeeb los qhia txog tus kheej ntawm cov metabolites tseem ceeb. Kev tshuaj xyuas tau nthuav dav mus rau cov pej xeem hauv zos ntawm N. nasi thiab cov hom luam yeeb ze ze los tshuaj xyuas ntxiv qhov sib txawv ntawm cov tshuaj hormones cog thiab OD induction.
Yuav kom ntes tau daim ntawv qhia tag nrho txog qhov plasticity thiab cov qauv ntawm nplooj metabolic ntawm cov luam yeeb herbivorous, peb tau siv cov txheej txheem kev tshuaj xyuas thiab kev xam zauv uas tau tsim ua ntej los sau thiab deconvolute cov ntaub ntawv siab daws teeb meem ywj pheej MS / MS spectra los ntawm cov nroj tsuag extracts (9). Txoj kev tsis sib txawv no (hu ua MS / MS) tuaj yeem tsim cov tshuaj sib xyaw tsis rov ua dua, uas tom qab ntawd tuaj yeem siv rau txhua qhov kev tshuaj xyuas qib sib xyaw piav qhia ntawm no. Cov nroj tsuag metabolites deconvoluted no yog ntau hom, muaj ntau pua txog ntau txhiab tus metabolites (kwv yees li 500-1000-s / MS / MS ntawm no). Ntawm no, peb xav txog metabolic plasticity hauv lub moj khaum ntawm cov ntaub ntawv kev tshawb fawb, thiab ntsuas qhov sib txawv thiab kev ua haujlwm ntawm metabolome raws li Shannon entropy ntawm kev faib tawm zaus metabolic. Siv cov mis siv ua ntej (8), peb tau xam ib pawg ntawm cov ntsuas uas tuaj yeem siv los ntsuas qhov sib txawv ntawm metabolome (Hj qhia), kev tshwj xeeb ntawm cov ntaub ntawv metabolic (δj qhia) thiab kev tshwj xeeb ntawm metabolic ntawm ib qho metabolite (Si qhia). Ntxiv rau, peb tau siv Relative Distance Plasticity Index (RDPI) los ntsuas qhov kev ua haujlwm ntawm cov tsiaj noj nroj (Daim Duab 1A) (30). Hauv cov qauv kev suav lej no, peb kho MS/MS spectrum ua lub hauv paus ntaub ntawv, thiab ua cov txheej txheem ntawm MS/MS rau hauv daim ntawv qhia kev faib zaus, thiab tom qab ntawd siv Shannon entropy los kwv yees qhov sib txawv ntawm metabolime los ntawm nws. Qhov kev tshwj xeeb ntawm metabolime yog ntsuas los ntawm qhov nruab nrab ntawm ib qho MS/MS spectrum. Yog li ntawd, qhov nce ntawm qhov muaj ntau ntawm qee chav kawm MS/MS tom qab kev ua kom tsiaj noj nroj raug hloov mus rau hauv spectral inducibility, RDPI thiab kev tshwj xeeb, uas yog, qhov nce ntawm δj index, vim tias muaj ntau cov metabolites tshwj xeeb tsim thiab Si index siab tsim. Qhov txo qis ntawm Hj diversity index qhia tias tus lej ntawm MS/MS tsim tau txo qis, lossis qhov kev faib zaus profile hloov pauv hauv qhov kev coj ua tsis sib xws, thaum txo nws qhov kev tsis paub meej tag nrho. Los ntawm kev suav Si index, nws muaj peev xwm qhia tau tias MS/MS twg raug tsim los ntawm qee cov tsiaj noj nroj, ntawm qhov tsis sib xws, MS/MS twg tsis teb rau qhov kev tsim, uas yog qhov qhia tseem ceeb los qhia qhov txawv ntawm MT thiab OD kev kwv yees.
(A) Cov lus piav qhia txog kev suav lej siv rau cov tsiaj noj nroj tsuag (H1 txog Hx) MS/MS cov ntaub ntawv-inducibility (RDPI), kev sib txawv (Hj index), kev tshwj xeeb (δj index) thiab kev tshwj xeeb ntawm cov metabolite (Si index). Kev nce qib ntawm qib kev tshwj xeeb (δj) qhia tau hais tias, qhov nruab nrab, yuav muaj ntau cov metabolites tshwj xeeb rau cov tsiaj noj nroj tsuag, thaum kev txo qis ntawm kev sib txawv (Hj) qhia txog kev txo qis ntawm kev tsim cov metabolites lossis kev faib tawm tsis sib xws ntawm cov metabolites hauv daim ntawv qhia faib tawm. Tus nqi Si ntsuas seb cov metabolite puas yog tshwj xeeb rau ib qho mob (ntawm no, tsiaj noj nroj tsuag) lossis rov qab tswj hwm tib theem. (B) Daim duab qhia txog kev kwv yees kev tiv thaiv kev siv cov ntaub ntawv kev xav axis. OD kev xav kwv yees tias kev tawm tsam tsiaj noj nroj tsuag yuav ua rau muaj kev tiv thaiv metabolites ntau ntxiv, yog li ua rau δj nce ntxiv. Tib lub sijhawm, Hj txo qis vim tias qhov profile tau rov teeb tsa dua rau qhov tsis paub meej ntawm cov ntaub ntawv metabolic. Lub tswv yim MT kwv yees tias kev tawm tsam ntawm cov tsiaj noj nroj yuav ua rau muaj kev hloov pauv tsis yog kev coj ua hauv cov metabolome, yog li ua rau Hj nce ntxiv ua qhov qhia txog kev tsis paub meej ntawm cov ntaub ntawv metabolic thiab ua rau muaj kev faib tawm ntawm Si. Peb kuj tau hais txog tus qauv sib xyaw, qhov zoo tshaj plaws MT, uas qee cov metabolites nrog cov nqi tiv thaiv siab dua yuav raug nce ntxiv tshwj xeeb (tus nqi Si siab), thaum lwm tus qhia txog cov lus teb random (tus nqi Si qis dua).
Siv cov lus piav qhia txog kev tshawb fawb txog cov ntaub ntawv, peb txhais lub tswv yim OD los kwv yees tias kev hloov pauv tshwj xeeb ntawm cov metabolite uas cov tsiaj noj nroj tsuag ua rau hauv lub xeev tsis muaj kev cuam tshuam yuav ua rau (i) kev nce ntxiv ntawm kev tshwj xeeb ntawm cov metabolism (Si index) tsav tsheb kev tshwj xeeb ntawm cov metabolism (δj index). Kev nce ntxiv ntawm) qee pawg metabolite tshwj xeeb nrog tus nqi tiv thaiv siab dua, thiab (ii) kev txo qis ntawm kev sib txawv ntawm cov metabolime (Hj index) vim yog kev hloov pauv ntawm kev faib tawm zaus ntawm cov metabolism mus rau kev faib tawm ntawm lub cev leptin ntau dua. Ntawm qib ntawm ib qho metabolite, kev faib tawm Si raug txiav txim siab, qhov twg cov metabolite yuav ua rau tus nqi Si nce ntxiv raws li nws tus nqi tiv thaiv (Daim Duab 1B). Raws li kab no, peb piav qhia txog MT txoj kev xav los kwv yees tias kev txhawb siab yuav ua rau (i) kev hloov pauv tsis yog kev coj ua hauv cov metabolites ua rau kev txo qis hauv δj index, thiab (ii) kev nce ntxiv hauv Hj index vim yog kev nce ntxiv ntawm kev tsis paub meej ntawm cov metabolism. Lossis randomness, uas tuaj yeem ntsuas los ntawm Shannon entropy hauv daim ntawv ntawm kev sib txawv dav dav. Raws li rau cov khoom sib xyaw ua ke ntawm cov metabolism, MT txoj kev xav yuav kwv yees qhov kev faib tawm random ntawm Si. Xav txog tias qee cov metabolites nyob rau hauv cov xwm txheej tshwj xeeb nyob rau hauv cov xwm txheej tshwj xeeb, thiab lwm yam xwm txheej tsis nyob rau hauv cov xwm txheej tshwj xeeb, thiab lawv cov nqi tiv thaiv nyob ntawm qhov chaw ib puag ncig, peb kuj tau tawm tswv yim rau cov qauv tiv thaiv sib xyaw, uas δj thiab Hj tau faib ua ob raws Si Nce hauv txhua qhov kev taw qhia, tsuas yog qee cov metabolite pawg, uas muaj cov nqi tiv thaiv siab dua, yuav tshwj xeeb tshaj yog nce Si, thaum lwm tus yuav muaj kev faib tawm random (Daim Duab 1B).
Yuav kom sim tau qhov kev kwv yees txog kev tiv thaiv tshiab ntawm lub axis ntawm cov lus piav qhia txog cov ntaub ntawv, peb tau tsa cov kws tshaj lij (Ms) lossis cov neeg dav dav (Sl) cov kab laug sab hauv cov nplooj ntawm Nepenthes pallens (Daim Duab 2A). Siv MS/MS kev tshuaj xyuas, peb tau rov qab tau 599 cov spectra MS/MS uas tsis rov ua dua (cov ntaub ntawv S1) los ntawm cov tshuaj methanol ntawm cov nplooj uas tau sau tom qab noj cov kab laug sab. Siv RDPI, Hj, thiab δj indexes los pom qhov kev hloov kho dua tshiab ntawm cov ntsiab lus ntawm cov ntaub ntawv hauv MS/MS cov ntaub ntawv teeb tsa qhia txog cov qauv nthuav (Daim Duab 2B). Qhov sib txawv tag nrho yog tias, raws li tau piav qhia los ntawm cov ntaub ntawv piav qhia, thaum cov kab laug sab txuas ntxiv noj nplooj, qib ntawm txhua qhov kev hloov pauv metabolic nce ntxiv raws sijhawm: 72 teev tom qab cov kab laug sab noj, RDPI nce ntxiv ntau heev. Piv nrog rau kev tswj tsis puas tsuaj, Hj tau txo qis ntau heev, uas yog vim muaj qib kev tshwj xeeb ntawm cov ntaub ntawv metabolic, uas tau ntsuas los ntawm δj index. Qhov kev hloov pauv pom tseeb no yog sib xws nrog cov lus kwv yees ntawm OD txoj kev xav, tab sis tsis sib xws nrog cov lus kwv yees tseem ceeb ntawm MT txoj kev xav, uas ntseeg tias kev hloov pauv random (tsis yog-directional) hauv cov metabolite theem yog siv los ua kev tiv thaiv camouflage (Daim Duab 1B). Txawm hais tias cov ntsiab lus ntawm qhov ncauj secretion (OS) elicitor thiab kev noj zaub mov ntawm ob tug tsiaj no sib txawv, lawv cov zaub mov ncaj qha ua rau muaj kev hloov pauv zoo sib xws hauv cov lus qhia ntawm Hj thiab δj thaum lub sijhawm sau qoob loo 24-teev thiab 72-teev. Qhov sib txawv tsuas yog tshwm sim ntawm 72 teev ntawm RDPI. Piv nrog rau qhov uas tshwm sim los ntawm Ms pub, tag nrho cov metabolism uas tshwm sim los ntawm Sl pub yog siab dua.
(A) Kev tsim qauv sim: cov npua feem ntau (S1) lossis cov kws tshaj lij (Ms) cov tsiaj noj zaub tau pub nrog nplooj desalinated ntawm cov nroj tsuag pitcher, thaum rau kev noj zaub simulated, OS ntawm Ms (W + OSMs) yog siv los tswj qhov puncture ntawm cov nplooj qhov chaw txheem. S1 (W + OSSl) larvae lossis dej (W + W). Kev tswj (C) yog nplooj tsis puas. (B) Inducibility (RDPI piv nrog daim ntawv qhia tswj), ntau haiv neeg (Hj index) thiab kev tshwj xeeb (δj index) index xam rau daim ntawv qhia metabolite tshwj xeeb (599 MS/MS; cov ntaub ntawv S1). Cov cim hnub qub qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb ntawm kev pub zaub ncaj qha thiab pawg tswj (Tub Ntxhais Kawm t-xeem nrog paired t-xeem, *P<0.05 thiab ***P<0.001). ns, tsis tseem ceeb. (C) Lub sijhawm daws teeb meem ntawm lub ntsiab (lub thawv xiav, amino acid, organic acid thiab qab zib; cov ntaub ntawv S2) thiab cov tshuaj metabolite tshwj xeeb (lub thawv liab 443 MS/MS; cov ntaub ntawv S1) tom qab kev kho mob tshuaj ntsuab simulated. Cov xim band hais txog 95% kev ntseeg siab. Lub asterisk qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb ntawm kev kho mob thiab kev tswj hwm [quadratic kev tshuaj xyuas ntawm variance (ANOVA), ua raws li Tukey qhov sib txawv tseem ceeb (HSD) rau post hoc ntau qhov kev sib piv, * P <0.05, ** P <0.01 Thiab *** P <0.001]. (D) Kev tshwj xeeb ntawm cov phiaj xwm scatter thiab cov qauv metabolite tshwj xeeb (cov qauv rov ua dua nrog kev kho mob sib txawv).
Txhawm rau tshawb nrhiav seb qhov kev hloov pauv ntawm cov tsiaj noj nroj tsuag ntawm theem metabolime puas tau pom tseeb hauv kev hloov pauv ntawm cov metabolites ib leeg, peb xub tsom mus rau cov metabolites uas tau kawm ua ntej hauv nplooj ntawm Nepenthes pallens nrog cov tsiaj noj nroj tsuag tiv thaiv tau zoo. Phenolic amides yog hydroxycinnamamide-polyamine conjugates uas sib sau ua ke thaum lub sijhawm noj nroj tsuag ntawm cov kab thiab paub tias txo cov kab ua haujlwm (32). Peb tau tshawb nrhiav cov precursors ntawm MS/MS sib xws thiab tau kos lawv cov kab sib sau ua ke (Daim Duab S1). Tsis xav tsis thoob, phenol derivatives uas tsis koom nrog ncaj qha hauv kev tiv thaiv cov tsiaj noj nroj tsuag, xws li chlorogenic acid (CGA) thiab rutin, raug txo qis tom qab noj nroj tsuag. Qhov sib piv, cov tsiaj noj nroj tsuag tuaj yeem ua rau phenol amides muaj zog heev. Kev pub zaub mov tas li ntawm ob tus tsiaj noj nroj tsuag ua rau yuav luag tib yam excitation spectrum ntawm phenolamides, thiab tus qauv no tau pom tseeb tshwj xeeb rau de novo synthesis ntawm phenolamides. Qhov xwm txheej zoo sib xws yuav raug pom thaum tshawb nrhiav 17-hydroxygeranyl nonanediol diterpene glycosides (17-HGL-DTGs) txoj kev, uas tsim ntau tus acyclic diterpenes nrog cov haujlwm tiv thaiv kev noj zaub ntsuab (33), uas Ms Pub Noj nrog Sl ua rau muaj qhov profile zoo sib xws (Daim Duab S1)).
Qhov tsis zoo ntawm kev sim noj zaub mov ncaj qha yog qhov sib txawv ntawm kev noj nplooj thiab lub sijhawm noj ntawm cov tsiaj noj zaub mov, uas ua rau nws nyuaj rau tshem tawm cov teebmeem tshwj xeeb ntawm cov tsiaj noj zaub mov los ntawm cov qhov txhab thiab cov tsiaj noj zaub mov. Txhawm rau kom daws tau qhov tshwj xeeb ntawm cov tsiaj noj zaub mov ntawm cov lus teb ntawm nplooj, peb tau sim ua kom pom kev noj zaub mov ntawm Ms thiab Sl larvae los ntawm kev siv OS tshiab (OSM thiab OSS1) tam sim ntawd rau qhov txheem puncture W ntawm cov nplooj sib xws. Cov txheej txheem no hu ua W + OS kev kho mob, thiab nws ua kom tus qauv ntawm kev pib los ntawm lub sijhawm pib ntawm cov lus teb los ntawm cov tsiaj noj zaub mov yam tsis ua rau muaj kev cuam tshuam ntawm qhov sib txawv ntawm tus nqi lossis qhov ntau ntawm cov ntaub so ntswg poob (Daim Duab 2A) (34). Siv MS / MS kev tshuaj xyuas thiab kev xam pipeline, peb tau rov qab tau 443 MS / MS spectra (cov ntaub ntawv ntaub ntawv S1), uas sib tshooj nrog cov spectra uas tau sib sau ua ke los ntawm kev sim pub ncaj qha. Kev tshuaj xyuas cov ntaub ntawv ntawm cov ntaub ntawv MS/MS no qhia tau hais tias kev rov ua dua tshiab ntawm cov nplooj-tshwj xeeb metabolic los ntawm kev ua piv txwv cov tsiaj noj zaub qhia txog OS-specific inducements (Daim Duab 2C). Tshwj xeeb, piv nrog OSS1 kev kho mob, OSM ua rau muaj kev txhim kho ntawm metabolic specialization ntawm 4 teev. Nws tsim nyog sau tseg tias piv nrog cov ntaub ntawv sim pub zaub ncaj qha, cov metabolic kinetics pom tau hauv qhov chaw ob-seem siv Hj thiab δj ua cov kev sib koom ua ke thiab kev coj ntawm kev tshwj xeeb metabolic hauv kev teb rau kev kho tsiaj noj zaub simulated dhau sijhawm Nce qib sib xws (Daim Duab 2D). Tib lub sijhawm, peb ntsuas cov ntsiab lus ntawm cov amino acids, organic acids thiab suab thaj (cov ntaub ntawv S2) los tshawb xyuas seb qhov kev nce qib no hauv kev txawj ntse metabolic yog vim qhov kev hloov kho dua tshiab ntawm cov pa roj carbon hauv nruab nrab hauv kev teb rau cov tsiaj noj zaub simulated (Daim Duab S2). Txhawm rau piav qhia zoo dua txog tus qauv no, peb tau saib xyuas ntxiv txog cov metabolic accumulation kinetics ntawm cov phenolamide thiab 17-HGL-DTG txoj kev uas tau tham ua ntej. Qhov kev ua kom pom tseeb ntawm OS rau cov tsiaj noj zaub tau hloov mus ua ib qho qauv sib txawv hauv cov metabolism phenolamide (Daim Duab S3). Phenolic amides uas muaj coumarin thiab caffeoyl moieties feem ntau yog OSS1 ua rau pom, thaum OSMs ua rau pom qhov kev ua kom pom tseeb ntawm ferulyl conjugates. Rau txoj kev 17-HGL-DTG, qhov kev ua kom pom tseeb ntawm OS los ntawm cov khoom lag luam downstream malonylation thiab dimalonylation tau pom (Daim Duab S3).
Tom ntej no, peb tau kawm txog OS-induced transcriptome plasticity siv cov ntaub ntawv microarray lub sijhawm, uas simulates kev siv OSMs los kho cov nplooj ntawm cov nroj tsuag rosette hauv cov tsiaj noj zaub. Cov kinetics kuaj feem ntau sib tshooj nrog cov kinetics siv hauv kev tshawb fawb metabolomics no (35). Piv nrog rau kev hloov kho metabolome uas qhov metabolic plasticity tshwj xeeb tshaj yog nce ntxiv dhau sijhawm, peb pom cov transient transcription bursts hauv nplooj uas Ms tshwm sim, qhov twg transcriptome inducibility (RDPI) thiab kev tshwj xeeb (δj) yog ntawm 1 Muaj kev nce ntxiv tseem ceeb hauv cov teev, thiab ntau haiv neeg (Hj) ntawm lub sijhawm no, qhov kev qhia tawm ntawm BMP1 tau txo qis, ua raws li kev so ntawm transcriptome specialization (Daim Duab S4). Cov tsev neeg metabolic gene (xws li P450, glycosyltransferase, thiab BAHD acyltransferase) koom nrog hauv cov txheej txheem ntawm kev sib sau ua ke cov metabolites tshwj xeeb los ntawm cov chav tsev uas tau los ntawm cov metabolism thawj zaug, ua raws li cov qauv kev tshwj xeeb thaum ntxov. Raws li kev kawm txog rooj plaub, txoj kev phenylalanine tau raug tshuaj xyuas. Qhov kev tshuaj xyuas tau lees paub tias cov noob caj noob ces tseem ceeb hauv cov metabolism phenolamide yog OS-induced heev hauv cov tsiaj noj nroj piv rau cov nroj tsuag tsis nyiam, thiab tau sib phim ze rau lawv cov qauv qhia tawm. Lub transcription factor MYB8 thiab cov qauv noob caj noob ces PAL1, PAL2, C4H thiab 4CL nyob rau sab saud ntawm txoj kev no tau qhia txog kev pib sau ntawv thaum ntxov. Acyltransferases uas ua lub luag haujlwm hauv kev sib sau ua ke zaum kawg ntawm phenolamide, xws li AT1, DH29, thiab CV86, qhia txog tus qauv upregulation ntev (Daim Duab S4). Cov kev soj ntsuam saum toj no qhia tau hais tias kev pib ntxov ntawm transcriptome specialization thiab kev txhim kho tom qab ntawm metabolomics specialization yog hom kev sib txuas, uas tej zaum yuav yog vim lub kaw lus synchronous regulatory uas pib muaj kev tiv thaiv zoo.
Qhov kev hloov kho dua tshiab hauv cov tshuaj hormones cog ua haujlwm ua ib txheej kev tswj hwm uas koom ua ke cov ntaub ntawv noj zaub kom rov ua dua qhov kev ua haujlwm ntawm cov nroj tsuag. Tom qab kev sim ua kom cov nroj tsuag noj zaub, peb ntsuas qhov sib sau ua ke ntawm cov tshuaj hormones tseem ceeb ntawm cov nroj tsuag thiab pom qhov kev sib koom ua ke ntawm lawv [Pearson correlation coefficient (PCC)> 0.4] (Daim Duab 3A). Raws li xav tau, cov tshuaj hormones cog ntsig txog biosynthesis tau txuas nrog hauv cov tshuaj hormones cog. Tsis tas li ntawd, qhov tshwj xeeb ntawm kev zom zaub mov (Si index) tau kos rau lub network no los qhia txog cov tshuaj hormones cog uas tshwm sim los ntawm kev kho mob sib txawv. Ob qhov chaw tseem ceeb ntawm cov lus teb tshwj xeeb ntawm cov nroj tsuag tau kos: ib qho yog nyob rau hauv JA cluster, qhov twg JA (nws daim ntawv ua haujlwm biologically JA-Ile) thiab lwm yam JA derivatives qhia qhov qhab nia Si siab tshaj plaws; qhov tod yog ethylene (ET). Gibberellin tsuas yog qhia txog kev nce me ntsis hauv kev tshwj xeeb ntawm cov nroj tsuag, thaum lwm cov tshuaj hormones cog, xws li cytokinin, auxin, thiab abscisic acid, muaj qhov tshwj xeeb qis rau cov nroj tsuag noj zaub. Piv rau kev siv W + W ib leeg xwb, qhov kev ua kom loj dua ntawm tus nqi siab tshaj plaws ntawm JA derivatives los ntawm OS daim ntawv thov (W + OS) tuaj yeem hloov pauv mus ua qhov qhia tshwj xeeb ntawm JAs. Tsis tau xav txog, OSM thiab OSS1 nrog cov ntsiab lus elicitor sib txawv paub tias ua rau muaj kev sib sau ua ke zoo sib xws ntawm JA thiab JA-Ile. Sib piv rau OSS1, OSM yog tshwj xeeb thiab muaj zog los ntawm OSMs, thaum OSS1 tsis ua kom loj dua qhov teb ntawm cov qhov txhab basal (Daim Duab 3B).
(A) Kev tshuaj xyuas kev sib koom ua ke ntawm lub network raws li kev xam PCC ntawm kev sim ua kom cov tshuaj hormones cog qoob loo los ntawm cov nroj tsuag. Lub node sawv cev rau ib qho tshuaj hormones cog qoob loo, thiab qhov loj ntawm lub node sawv cev rau Si index tshwj xeeb rau cov tshuaj hormones cog qoob loo ntawm kev kho mob. (B) Kev sib sau ua ke ntawm JA, JA-Ile thiab ET hauv nplooj los ntawm kev kho mob sib txawv qhia los ntawm cov xim sib txawv: txiv duaj, W + OSM; xiav, W + OSSl; dub, W + W; grey, C (tswj). Cov cim hnub qub qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb ntawm kev kho mob thiab kev tswj hwm (ob txoj kev ANOVA ua raws li Tukey HSD post hoc ntau qhov kev sib piv, *** P <0.001). Kev tshuaj xyuas cov ntaub ntawv ntawm (C) 697 MS/MS (cov ntaub ntawv ntaub ntawv S1) hauv JA biosynthesis thiab impaired perception spectrum (irAOC thiab irCOI1) thiab (D) 585 MS/MS (cov ntaub ntawv ntaub ntawv S1) hauv ETR1 nrog impaired ET signal Ob qho kev kho mob simulated herbivore ua rau cov kab cog qoob loo thiab cov nroj tsuag tswj hwm tsheb khoob (EV). Cov cim hnub qub qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb ntawm kev kho mob W + OS thiab kev tswj hwm tsis puas tsuaj (ob-txoj kev ANOVA ua raws li Tukey HSD post hoc ntau qhov kev sib piv, * P <0.05, ** P <0.01 thiab *** P <0.001). (E) Cov duab kos ntawm kev tawm tsam rau kev tshwj xeeb. Cov xim sawv cev rau cov kab mob hloov pauv caj ces sib txawv; cov cim sawv cev rau ntau txoj kev kho mob: daim duab peb sab, W + OSS1; duab plaub fab, W + OSM; lub voj voog C
Tom ntej no, peb siv cov noob caj noob ces uas tau hloov kho los ntawm cov noob Nepenthes uas tsis muaj zog (irCOI1 thiab sETR1) hauv cov kauj ruam tseem ceeb ntawm JA thiab ET biosynthesis (irAOC thiab irACO) thiab kev pom (irCOI1 thiab sETR1) los tshuaj xyuas qhov kev ua haujlwm ntawm ob hom tshuaj hormones cog no ntawm cov tsiaj noj nroj. Qhov kev koom tes ntawm kev rov ua dua tshiab. Sib xws nrog cov kev sim yav dhau los, peb tau lees paub qhov kev pib ntawm cov tsiaj noj nroj-OS hauv cov nroj tsuag khoob (EV) (Daim Duab 3, C txog D) thiab qhov txo qis tag nrho hauv Hj index los ntawm OSM, thaum δj index nce ntxiv. Cov lus teb yog qhov pom tseeb dua li cov lus teb los ntawm OSS1. Daim duab ob kab siv Hj thiab δj ua cov kev sib koom ua ke qhia txog kev tshem tawm tshwj xeeb (Daim Duab 3E). Qhov sib txawv pom tseeb tshaj plaws yog tias hauv cov noob caj noob ces uas tsis muaj JA teeb liab, qhov sib txawv ntawm cov metabolism thiab kev hloov pauv tshwj xeeb los ntawm cov tsiaj noj nroj yuav luag tshem tawm tag nrho (Daim Duab 3C). Qhov sib txawv, qhov kev pom ntawm ET ntsiag to hauv cov nroj tsuag sETR1, txawm hais tias qhov cuam tshuam tag nrho rau kev hloov pauv hauv cov metabolism ntawm cov nroj tsuag qis dua li ntawm JA signaling, txo qhov sib txawv ntawm Hj thiab δj indices ntawm OSM thiab OSS1 excitations (Daim Duab 3D thiab Daim Duab S5). . Qhov no qhia tau hais tias ntxiv rau lub luag haujlwm tseem ceeb ntawm JA teeb liab transduction, ET teeb liab transduction kuj ua haujlwm ua qhov kev kho kom zoo ntawm cov lus teb metabolic tshwj xeeb ntawm cov tsiaj txhu. Sib xws nrog qhov kev ua haujlwm kho kom zoo no, tsis muaj kev hloov pauv hauv qhov kev ua kom muaj zog ntawm cov metabolism hauv cov nroj tsuag sETR1. Ntawm qhov tod tes, piv nrog cov nroj tsuag sETR1, cov nroj tsuag irACO tau ua rau muaj qhov sib xws ntawm cov kev hloov pauv metabolic los ntawm cov nroj tsuag, tab sis qhia txog qhov sib txawv ntawm Hj thiab δj qhab nia ntawm OSM thiab OSS1 cov teeb meem (Daim Duab S5).
Yuav kom paub txog cov metabolites tshwj xeeb uas muaj cov txiaj ntsig tseem ceeb rau cov lus teb tshwj xeeb ntawm cov tsiaj txhu thiab kho lawv cov khoom tsim los ntawm ET cov cim, peb tau siv txoj kev tsim kho MS / MS uas tau tsim ua ntej. Txoj kev no vam khom rau txoj kev bi-clustering los rov xav txog tsev neeg metabolic los ntawm MS / MS fragments [normalized dot product (NDP)] thiab qhov qhab nia zoo sib xws raws li qhov poob nruab nrab (NL). Cov ntaub ntawv MS / MS teeb tsa los ntawm kev tshuaj xyuas ntawm ET transgenic kab tsim tau 585 MS / MS (cov ntaub ntawv ntaub ntawv S1), uas tau daws los ntawm kev sib sau ua ke rau hauv xya lub ntsiab MS / MS modules (M) (Daim Duab 4A). Qee cov modules no tau ntim nrog cov metabolites tshwj xeeb uas tau ua ntej: piv txwv li, M1, M2, M3, M4 thiab M7 yog nplua nuj nyob rau hauv ntau yam phenol derivatives (M1), flavonoid glycosides (M2), acyl sugars (M3 Thiab M4), thiab 17-HGL-DTG (M7). Ntxiv mus, cov ntaub ntawv tshwj xeeb ntawm kev hloov pauv (Si index) ntawm ib qho metabolite hauv txhua lub module raug suav, thiab nws qhov kev faib tawm Si tuaj yeem pom tau yooj yim. Hauv ntej, MS / MS spectra uas qhia txog kev cog qoob loo siab thiab genotype tshwj xeeb yog tus cwj pwm los ntawm Si tus nqi siab, thiab cov ntaub ntawv kurtosis qhia txog kev faib tawm ntawm cov plaub ntawm lub ces kaum sab xis. Ib qho kev faib tawm lean colloid tau pom hauv M1, uas phenol amide tau qhia txog Si feem ntau (Daim Duab 4B). Cov tshuaj cog qoob loo uas tau hais ua ntej 17-HGL-DTG hauv M7 tau qhia txog qhov nruab nrab Si qhab nia, qhia txog qib nruab nrab ntawm kev tswj hwm sib txawv ntawm ob hom OS. Qhov sib piv, feem ntau cov metabolites tshwj xeeb tsim, xws li rutin, CGA, thiab acyl sugars, yog cov qhab nia Si qis tshaj plaws. Txhawm rau kom tshawb nrhiav qhov nyuaj ntawm cov qauv thiab kev faib tawm Si ntawm cov metabolites tshwj xeeb, lub network molecular tau tsim rau txhua lub module (Daim Duab 4B). Ib qho kev kwv yees tseem ceeb ntawm OD txoj kev xav (sau luv luv hauv Daim Duab 1B) yog tias kev rov tsim kho dua tshiab ntawm cov metabolites tshwj xeeb tom qab noj tshuaj ntsuab yuav tsum ua rau muaj kev hloov pauv ib txoj hauv kev hauv cov metabolites nrog tus nqi tiv thaiv siab, tshwj xeeb tshaj yog los ntawm kev nce lawv qhov tshwj xeeb (piv rau kev faib tawm random) Hom) Kev tiv thaiv metabolite kwv yees los ntawm MT txoj kev xav. Feem ntau ntawm cov phenol derivatives sau hauv M1 yog kev ua haujlwm cuam tshuam nrog kev poob qis ntawm kev ua tau zoo ntawm kab (32). Thaum piv rau Si tus nqi hauv M1 metabolites ntawm cov nplooj uas tau tsim thiab cov nplooj ntawm cov nroj tsuag tswj EV ntawm 24 teev, peb tau pom tias qhov tshwj xeeb ntawm metabolic ntawm ntau cov metabolites tom qab cov kab noj tshuaj ntsuab muaj qhov sib txawv ntxiv (Daim Duab 4C). Qhov nce tshwj xeeb hauv Si tus nqi tau pom tsuas yog hauv cov phenolamides tiv thaiv, tab sis tsis muaj kev nce hauv Si tus nqi tau pom hauv lwm cov phenols thiab cov metabolites tsis paub sib koom ua ke hauv cov module no. Qhov no yog tus qauv tshwj xeeb, uas cuam tshuam nrog OD txoj kev xav. Cov kev kwv yees tseem ceeb ntawm kev hloov pauv metabolic los ntawm cov tsiaj noj tshuaj ntsuab yog sib xws. Yuav kom sim seb qhov tshwj xeeb ntawm cov phenolamide spectrum no puas tau tshwm sim los ntawm OS-specific ET, peb tau plotted cov metabolite Si index thiab ua rau muaj qhov sib txawv ntawm OSM thiab OSS1 hauv EV thiab sETR1 genotypes (Daim Duab 4D). Hauv sETR1, qhov sib txawv ntawm OSM thiab OSS1 uas tshwm sim los ntawm phenamide tau txo qis heev. Txoj kev bi-clustering kuj tau siv rau cov ntaub ntawv MS/MS uas tau sau hauv cov kab mob uas tsis muaj JA txaus los xaus cov MS/MS modules tseem ceeb uas cuam tshuam nrog JA-tswj kev tshwj xeeb ntawm metabolic (Daim Duab S6).
(A) Cov txiaj ntsig ntawm 585 MS/MS raws li kev sib koom ua ke (NDP zoo sib xws) thiab kev sib koom ua ke tsis zoo (NL zoo sib xws) ua rau lub module (M) sib xws nrog tsev neeg paub txog cov tshuaj sib xyaw, lossis los ntawm cov khoom sib xyaw Metabolite tsis paub lossis tsis zoo. Nyob ib sab ntawm txhua lub module, qhov kev faib tawm tshwj xeeb ntawm metabolite (MS/MS) tau pom. (B) Lub network molecular modular: Cov nodes sawv cev rau MS/MS thiab cov npoo, NDP (liab) thiab NL (xiav) MS/MS cov qhab nia (txiav tawm,> 0.6). Cov ntsuas tshwj xeeb ntawm metabolite (Si) xim raws li lub module (sab laug) thiab mapped rau lub network molecular (sab xis). (C) Module M1 ntawm EV cog hauv constitutive (tswj) thiab induced lub xeev (simulated herbivore) ntawm 24 teev: molecular network daim duab (Si tus nqi yog qhov loj me ntawm lub node, kev tiv thaiv phenolamide tau hais txog xiav). (D) Daim duab M1 molecular network ntawm kab spectrum sETR1 nrog kev cuam tshuam EV thiab ET kev pom: cov phenolic compound sawv cev los ntawm lub voj voog ntsuab node, thiab qhov sib txawv tseem ceeb (P tus nqi) ntawm W + OSM thiab W + OSS1 kev kho mob raws li Node loj. CP, N-caffeoyl-tyrosine; CS, N-caffeoyl-spermidine; FP, N-ferulic acid ester-uric acid; FS, N-ferulyl-spermidine; CoP, N', N "-Coumarolyl-tyrosine; DCS, N', N"-dicaffeoyl-spermidine; CFS, N', N"-caffeoyl, feruloyl-spermidine; Lycium barbarum hauv wolfberry Son; Nick. O-AS, O-acyl qab zib.
Peb tau txuas ntxiv qhov kev tshuaj xyuas los ntawm ib qho genotype Nepenthes uas tsis muaj zog mus rau cov pej xeem ntuj, qhov twg muaj kev hloov pauv loj heev hauv cov qib JA uas noj zaub thiab cov qib metabolite tshwj xeeb tau piav qhia ua ntej hauv cov pej xeem ntuj (26). Siv cov ntaub ntawv no los npog 43 hom noob caj noob ces. Cov noob caj noob ces no muaj 123 hom nroj tsuag los ntawm N. pallens. Cov nroj tsuag no tau coj los ntawm cov noob sau hauv cov chaw nyob sib txawv hauv Utah, Nevada, Arizona, thiab California (Daim Duab S7), peb tau xam qhov sib txawv ntawm cov metabolism (ntawm no hu ua qib pej xeem) β ntau haiv neeg) thiab kev tshwj xeeb los ntawm OSM. Sib xws nrog cov kev tshawb fawb yav dhau los, peb tau pom ntau yam kev hloov pauv metabolic raws Hj thiab δj axes, qhia tias cov noob caj noob ces muaj qhov sib txawv tseem ceeb hauv qhov plasticity ntawm lawv cov lus teb metabolic rau cov tsiaj noj zaub (Daim Duab S7). Lub koom haum no yog qhov nco txog cov kev soj ntsuam yav dhau los txog qhov sib txawv ntawm cov kev hloov pauv JAs los ntawm cov tsiaj noj zaub, thiab tau tswj hwm tus nqi siab heev hauv ib pawg (26, 36). Los ntawm kev siv JA thiab JA-Ile los sim qhov kev sib raug zoo ntawm Hj thiab δj, peb pom tias muaj kev sib raug zoo tseem ceeb ntawm JA thiab qhov sib txawv ntawm cov metabolism β thiab cov ntsuas kev tshwj xeeb (Daim Duab S7). Qhov no qhia tau hais tias qhov sib txawv ntawm cov tsiaj noj nroj tsuag hauv JAs induction uas pom tau ntawm cov pej xeem yuav yog vim muaj cov kev hloov pauv tseem ceeb ntawm cov metabolism uas tshwm sim los ntawm kev xaiv los ntawm cov tsiaj noj nroj tsuag.
Cov kev tshawb fawb yav dhau los tau qhia tias cov hom luam yeeb sib txawv heev hauv hom thiab kev vam khom rau kev tiv thaiv metabolic uas ua rau thiab ua rau. Nws ntseeg tau tias cov kev hloov pauv no hauv kev tiv thaiv cov teeb liab thiab kev tiv thaiv muaj peev xwm raug tswj hwm los ntawm kev nyuaj siab ntawm cov kab, lub neej ntawm cov nroj tsuag, thiab cov nqi tsim khoom tiv thaiv hauv qhov chaw uas ib hom tsiaj loj hlob. Peb tau kawm txog qhov sib xws ntawm cov nplooj metabolilome remodeling uas ua rau los ntawm cov tsiaj noj nyom ntawm rau hom Nicotiana uas nyob hauv North America thiab South America. Cov hom tsiaj no muaj feem cuam tshuam nrog Nepenthes North America, uas yog Nicolas Bociflo. La, N. nicotinis, Nicotiana n. attenuated grass, Nicotiana tabacum, linear tobacco, tobacco (Nicotiana spegazzinii) thiab tobacco nplooj tobacco (Nicotiana obtusifolia) (Daim Duab 5A) (37). Rau hom tsiaj no, suav nrog cov hom tsiaj zoo N. thov, yog cov nroj tsuag txhua xyoo ntawm petunia clade, thiab obtusifolia N. yog cov nroj tsuag perennials ntawm tus muam clade Trigonophyllae (38). Tom qab ntawd, W + W, W + OSM thiab W + OSS1 induction tau ua rau xya hom tsiaj no los kawm txog kev hloov pauv ntawm cov kab noj zaub mov ntawm cov tsiaj.
(A) Ib tsob ntoo phylogenetic bootstrap raws li qhov zoo tshaj plaws [rau kev tsim cov glutamine hauv lub nucleus (38)] thiab kev faib tawm ntawm xya hom Nicotiana uas muaj feem cuam tshuam ze (xim sib txawv) (37). (B) Ib daim phiaj xwm sib txawv ntawm kev sib txawv tshwj xeeb rau cov qauv metabolic ntawm xya hom Nicotiana (939 MS/MS; cov ntaub ntawv S1). Ntawm theem hom tsiaj, kev sib txawv ntawm cov metabolism muaj feem cuam tshuam tsis zoo nrog qib kev tshwj xeeb. Kev tshuaj xyuas ntawm kev sib raug zoo ntawm hom tsiaj ntawm kev sib txawv ntawm kev sib txawv ntawm cov metabolism thiab kev tshwj xeeb thiab kev sib sau ua ke JA tau pom hauv Daim Duab 2. S9. Xim, ntau hom; daim duab peb sab, W + OSS1; duab plaub fab, W + OSM; (C) Nicotiana JA thiab JA-Ile dynamics tau raug xaiv raws li OS excitation amplitude (ob txoj kev ANOVA thiab Tukey HSD tom qab sib piv ntau yam, * P <0.05, ** P <0.01 thiab * ** Rau kev sib piv ntawm W + OS thiab W + W, P <0.001). Daim duab qhia txog (D) kev sib txawv thiab (E) kev tshwj xeeb ntawm txhua hom tsiaj tom qab ua piv txwv txog kev noj zaub thiab methyl JA (MeJA). Lub cim asterisk qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb ntawm W + OS thiab W + W lossis lanolin ntxiv rau W (Lan + W) lossis Lan ntxiv rau MeJA (Lan + MeJa) thiab Lan tswj (kev tshuaj xyuas ob txoj kev ntawm qhov sib txawv, ua raws li Tukey's HSD post hoc ntau qhov kev sib piv, *P<0.05, **P<0.01 thiab ***P<0.001).
Siv txoj kev sib koom ua ke ob chav, peb tau txheeb xyuas 9 lub modules ntawm 939 MS/MS (cov ntaub ntawv S1). Cov khoom sib xyaw ntawm MS/MS uas tau kho dua tshiab los ntawm kev kho mob sib txawv sib txawv ntawm cov modules sib txawv ntawm cov tsiaj (Daim Duab S8). Kev pom Hj (hu ua hom tsiaj-qib γ-diversity) thiab δj qhia tau tias cov tsiaj sib txawv sib sau ua ke rau hauv cov pab pawg sib txawv hauv qhov chaw metabolic, qhov twg kev faib hom tsiaj feem ntau pom tseeb dua li kev txhawb siab. Tsuas yog N. linear thiab N. obliquus, lawv qhia txog ntau yam kev cuam tshuam ntawm kev cuam tshuam (Daim Duab 5B). Qhov sib txawv, cov tsiaj xws li N. purpurea thiab N. obtusifolia muaj kev teb metabolic tsis pom tseeb rau kev kho mob, tab sis cov metabolilome muaj ntau haiv neeg. Kev faib tawm tshwj xeeb ntawm cov tsiaj ntawm kev teb metabolic ua rau muaj kev sib raug zoo tsis zoo ntawm kev tshwj xeeb thiab gamma diversity (PCC = -0.46, P = 4.9 × 10-8). Cov kev hloov pauv ntawm OS hauv JAs theem muaj feem cuam tshuam zoo nrog kev tshwj xeeb ntawm metabolicome, thiab muaj feem cuam tshuam tsis zoo nrog kev sib txawv ntawm cov metabolism gamma uas pom los ntawm txhua hom tsiaj (Daim Duab 5B thiab Daim Duab S9). Nws tsim nyog sau tseg tias cov tsiaj uas hu ua "kev teb teeb liab" hauv Daim Duab 5C, xws li Nepenthes nematodes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute, thiab Nepenthes attenuated, ua rau muaj cov cim tseem ceeb ntawm 30 feeb. Cov kab mob OS-specific JA thiab JA-Ile tsis ntev los no, thaum lwm cov kab mob hu ua "signal unresponsive", xws li Nepenthes mills, Nepenthes powdery thiab N. obtusifolia tsuas yog qhia JA-Ile Edge induction yam tsis muaj OS specificity (Daim Duab 5C). Ntawm theem metabolic, raws li tau hais los saum toj no, rau attenuated Nepenthes, cov tshuaj teb teeb liab tau qhia OS specificity thiab nce δj ntau heev, thaum txo Hj. Qhov cuam tshuam tshwj xeeb ntawm OS no tsis tau pom hauv cov tsiaj uas raug cais ua cov tsiaj uas tsis teb rau cov teeb liab (Daim Duab 5, D thiab E). Cov metabolites tshwj xeeb ntawm OS tau sib koom ntau dua ntawm cov tsiaj uas teb rau cov teeb liab, thiab cov pawg teeb liab no sib sau ua ke nrog cov tsiaj uas muaj cov lus teb tsis muaj zog, thaum cov tsiaj uas muaj cov lus teb tsis muaj zog qhia tias muaj kev sib txuas tsawg dua (Daim Duab S8). Qhov tshwm sim no qhia tau hais tias qhov kev cuam tshuam tshwj xeeb ntawm OS ntawm JAs thiab kev hloov kho tshwj xeeb ntawm OS ntawm cov metabolome downstream tau txuas nrog ntawm theem tsiaj.
Tom ntej no, peb siv cov tshuaj lanolin uas muaj methyl JA (MeJA) los kho cov nroj tsuag kom tshawb xyuas seb cov hom kev sib txuas no puas raug txwv los ntawm kev muaj JA siv los ntawm exogenous JA, uas yuav nyob hauv cytoplasm ntawm cov nroj tsuag. Kev deesterification sai yog JA. Peb pom tib qho kev hloov pauv maj mam los ntawm cov hom teb rau cov teeb liab mus rau cov hom teb rau cov teeb liab uas tsis teb los ntawm kev muab JA tas mus li (Daim Duab 5, D thiab E). Hauv ntej, kev kho MeJA tau rov ua dua cov metabolomes ntawm linear nematodes, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens, thiab N. mikimotoi, ua rau muaj kev nce ntxiv hauv δj thiab txo qis hauv Hj. N. purpurea tsuas yog qhia txog kev nce hauv δj, tab sis tsis yog Hj. N. obtusifolia, uas yav dhau los tau pom tias muaj cov qib qis heev ntawm JAs, kuj teb tsis zoo rau kev kho MeJA hauv kev kho dua tshiab ntawm metabolime. Cov txiaj ntsig no qhia tau tias JA tsim tawm lossis kev hloov pauv teeb liab raug txwv hauv cov hom teb rau cov teeb liab. Txhawm rau sim qhov kev xav no, peb tau kawm txog plaub hom tsiaj (N. pallens, N. mills, N. pink thiab N. microphylla) uas tau tsim los ntawm W + W, W + OSMs thiab W + OSS1 Transcriptome (39). Sib xws nrog tus qauv ntawm kev hloov pauv metabolime, cov tsiaj no tau sib cais zoo hauv qhov chaw transcriptome, ntawm cov uas N. attenuated tau qhia txog OS-induced RDPI siab tshaj plaws, thaum N. gracilis muaj qhov qis tshaj plaws (Daim Duab 6A). Txawm li cas los xij, nws tau pom tias qhov sib txawv ntawm transcriptome uas tau tsim los ntawm N. oblonga yog qhov qis tshaj plaws ntawm plaub hom tsiaj, tsis zoo li qhov sib txawv ntawm metabonomic siab tshaj plaws ntawm N. oblonga uas tau pom ua ntej hauv xya hom tsiaj. Cov kev tshawb fawb yav dhau los tau qhia tias ib pawg ntawm cov noob caj noob ces cuam tshuam nrog cov cim tiv thaiv thaum ntxov, suav nrog JA cov cim, piav qhia txog qhov tshwj xeeb ntawm cov lus teb tiv thaiv thaum ntxov uas tau tsim los ntawm cov tshuaj lom neeg cuam tshuam nrog cov nroj tsuag hauv cov tsiaj Nicotiana (39). Kev sib piv cov kab ke JA ntawm plaub hom tsiaj no tau qhia txog tus qauv nthuav (Daim Duab 6B). Feem ntau cov noob caj noob ces hauv txoj kev no, xws li AOC, OPR3, ACX thiab COI1, tau qhia txog qib siab ntawm kev txhawb nqa hauv plaub hom tsiaj no. Txawm li cas los xij, ib qho noob caj noob ces tseem ceeb, JAR4, hloov JA mus rau hauv nws daim ntawv ua haujlwm ntawm JA-Ile cov ntawv sau ua ke, thiab nws qib kev sau ntawv qis heev, tshwj xeeb tshaj yog hauv N. mills, Nepenthes pieris thiab N. microphylla. Tsis tas li ntawd, tsuas yog cov ntawv sau ntawm lwm lub noob caj noob ces AOS tsis tau pom hauv N. bifidum. Cov kev hloov pauv no hauv kev qhia tawm noob caj noob ces tej zaum yuav yog lub luag haujlwm rau cov phenotypes hnyav uas tshwm sim los ntawm kev tsim JA qis hauv cov hom kab mob tsis muaj zog thiab kev txhawb nqa ntawm N. gracilis.
(A) Kev tshuaj xyuas cov ntaub ntawv tshawb fawb txog kev rov ua dua tshiab ntawm cov lus teb thaum ntxov ntawm plaub hom luam yeeb uas muaj feem cuam tshuam ze uas tau kuaj 30 feeb tom qab kev siv tshuaj ntsuab. RDPI yog xam los ntawm kev sib piv cov nplooj uas raug tsim los ntawm OS ntawm cov tshuaj ntsuab nrog rau kev tswj qhov txhab. Cov xim qhia txog ntau hom tsiaj sib txawv, thiab cov cim qhia txog ntau txoj kev kho mob sib txawv. (B) Kev tshuaj xyuas ntawm kev qhia txog cov noob caj noob ces hauv txoj kev taw qhia JA ntawm plaub hom tsiaj. Txoj kev yooj yim JA tau pom ib sab ntawm daim duab qhia lub thawv. Cov xim sib txawv qhia txog ntau txoj kev ua haujlwm sib txawv. Lub cim asterisk qhia tias muaj qhov sib txawv tseem ceeb ntawm kev kho mob W + OS thiab kev tswj hwm W + W (rau Tus Tub Ntxhais Kawm t-xeem rau qhov sib txawv ntawm khub, *P<0.05, **P<0.01 thiab ***P<0.001). OPDA, 12-oxophytodienoic acid; OPC-8: 0,3-oxo-2(2′(Z)-pentenyl)-cyclopentane-1-octanoic acid.
Hauv qhov kawg, peb tau kawm txog kev kho dua tshiab ntawm cov kab ntawm cov nroj tsuag sib txawv li cas thiaj li tiv taus cov tsiaj txhu. Kev tshawb fawb yav dhau los tau hais txog Nicotiana genus. Lawv txoj kev tiv thaiv rau Ms thiab cov kab me me sib txawv heev (40). Ntawm no, peb tau kawm txog kev sib txuas ntawm tus qauv no thiab lawv cov metabolism plasticity. Siv plaub hom luam yeeb saum toj no, thiab sim qhov sib raug zoo ntawm ntau haiv neeg thiab kev tshwj xeeb ntawm cov metabolome los ntawm cov tsiaj txhu thiab kev tiv thaiv ntawm cov nroj tsuag rau Ms thiab Sl, peb pom qhov kev tiv thaiv, ntau haiv neeg thiab kev tshwj xeeb rau tus kws tshaj lij Sl Txhua tus muaj kev sib raug zoo, thaum qhov kev sib raug zoo ntawm kev tiv thaiv rau cov kws tshaj lij thiab kev tshwj xeeb tsis muaj zog, thiab qhov kev sib raug zoo nrog ntau haiv neeg tsis tseem ceeb (Daim Duab S10). Hais txog kev tiv thaiv S1, ob qho tib si N. chinensis thiab N. gracilis uas tau txo qis, uas tau pom ua ntej los qhia ob qho tib si JA teeb liab transduction theem thiab metabolome plasticity, muaj cov lus teb sib txawv heev rau kev ua kom tsiaj txhu, thiab lawv kuj tau qhia txog kev tiv thaiv zoo sib xws. Kev sib deev.
Nyob rau hauv rau caum xyoo dhau los, kev tshawb fawb txog kev tiv thaiv cov nroj tsuag tau muab ib lub moj khaum theoretical, raws li cov kws tshawb fawb tau kwv yees ntau yam kev hloov pauv thiab kev ua haujlwm ntawm cov nroj tsuag tshwj xeeb metabolites. Feem ntau ntawm cov kev tshawb fawb no tsis ua raws li cov txheej txheem ib txwm muaj ntawm kev xav muaj zog (41). Lawv tawm tswv yim cov lus kwv yees tseem ceeb (3) ntawm tib theem ntawm kev tshuaj xyuas. Thaum kev sim cov lus kwv yees tseem ceeb tso cai rau cov kev xav tshwj xeeb kom raug tshuaj xyuas, qhov no yuav ua rau Lub teb txav mus rau pem hauv ntej. Yuav tsum tau txhawb nqa, tab sis tsis lees txais lwm tus (42). Hloov chaw, lub tswv yim tshiab ua cov lus kwv yees ntawm ntau theem ntawm kev tshuaj xyuas thiab ntxiv ib txheej tshiab ntawm kev xav piav qhia (42). Txawm li cas los xij, ob lub tswv yim tau tawm tswv yim ntawm qib kev ua haujlwm, MT thiab OD, tuaj yeem piav qhia yooj yim ua cov lus kwv yees tseem ceeb ntawm kev hloov pauv tshwj xeeb metabolic los ntawm cov tsiaj nyeg: OD kev tshawb fawb ntseeg tias kev hloov pauv hauv "chaw" tshwj xeeb metabolic yog qhov kev taw qhia heev. MT kev tshawb fawb ntseeg tias cov kev hloov pauv no yuav tsis yog kev taw qhia thiab nyob rau hauv qhov chaw metabolic, thiab feem ntau muaj cov metabolites tiv thaiv muaj nqis siab. Kev kuaj xyuas yav dhau los ntawm OD thiab MT kev kwv yees tau raug sim siv cov txheej txheem nqaim ntawm cov khoom siv "kev tiv thaiv" ua ntej. Cov kev ntsuam xyuas metabolite-centric no txwv tsis pub muaj peev xwm los tshuaj xyuas qhov dav thiab txoj kev ntawm kev hloov pauv metabolic thaum lub sijhawm noj tshuaj ntsuab, thiab tsis pub kev sim hauv cov qauv txheeb cais sib xws kom xav tau cov lus kwv yees tseem ceeb uas tuaj yeem suav tias yog tag nrho. Ntsuas cov kev hloov pauv hauv cov nroj tsuag metabolomics. Ntawm no, peb tau siv cov thev naus laus zis tshiab hauv metabolomics raws li kev suav lej MS thiab ua qhov kev tshuaj xyuas deconvolution MS hauv cov txiaj ntsig dav dav ntawm cov lus piav qhia txog cov ntaub ntawv los sim qhov sib txawv ntawm ob qho kev thov ntawm qib metabolomics thoob ntiaj teb. Qhov kev kwv yees tseem ceeb ntawm txoj kev xav no. Cov ntaub ntawv kev xav tau siv rau hauv ntau qhov chaw, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov ntsiab lus ntawm kev tshawb fawb txog biodiversity thiab kev tshawb fawb txog cov khoom noj khoom haus (43). Txawm li cas los xij, raws li peb paub, qhov no yog thawj daim ntawv thov siv los piav qhia txog qhov chaw cov ntaub ntawv metabolic ntawm cov nroj tsuag thiab daws cov teeb meem ecological ntsig txog kev hloov pauv metabolic ib ntus hauv kev teb rau cov lus qhia ib puag ncig. Tshwj xeeb, lub peev xwm ntawm txoj kev no nyob hauv nws lub peev xwm los sib piv cov qauv hauv thiab ntawm cov nroj tsuag los tshuaj xyuas seb cov tsiaj txhu tau hloov pauv li cas los ntawm ntau hom tsiaj mus rau ntau hom macroevolutionary qauv ntawm ntau qib ntawm kev hloov pauv. Metabolism.
Kev tshuaj xyuas cov khoom tseem ceeb (PCA) hloov cov ntaub ntawv ntau yam mus rau hauv qhov chaw txo qhov ntev kom qhov sib txawv tseem ceeb ntawm cov ntaub ntawv tuaj yeem piav qhia, yog li nws feem ntau yog siv los ua cov txheej txheem tshawb nrhiav los txheeb xyuas cov ntaub ntawv teeb tsa, xws li deconvolution metabolome. Txawm li cas los xij, kev txo qhov ntev yuav poob ib feem ntawm cov ntsiab lus ntawm cov ntaub ntawv teeb tsa, thiab PCA tsis tuaj yeem muab cov ntaub ntawv ntau yam txog cov yam ntxwv uas tshwj xeeb tshaj yog cuam tshuam rau kev tshawb fawb txog ecological, xws li: cov tsiaj noj zaub ntsuab rov kho dua qhov sib txawv hauv cov teb tshwj xeeb (piv txwv li, kev nplua nuj, kev faib tawm) Thiab kev nplua nuj) metabolites? Cov metabolites twg yog cov kwv yees ntawm lub xeev induced ntawm ib tug tsiaj noj zaub ntsuab muab? Los ntawm qhov kev pom ntawm qhov tshwj xeeb, kev sib txawv thiab kev ua kom tsis muaj zog, cov ntsiab lus ntawm cov ntaub ntawv ntawm cov nplooj-tshwj xeeb metabolite profile yog decomposed, thiab nws pom tias kev noj cov tsiaj noj zaub ntsuab tuaj yeem ua kom muaj kev ua haujlwm tshwj xeeb. Tsis tau xav txog, peb tau pom tias, raws li tau piav qhia hauv cov ntaub ntawv qhia txog kev siv, qhov xwm txheej metabolic tshwm sim muaj kev sib tshooj loj tom qab kev tawm tsam ntawm ob tug tsiaj nyeg (tus kws kho mob hmo ntuj Sl) thiab tus kws tshaj lij Solanaceae Ms. Txawm hais tias lawv tus cwj pwm noj mov thiab kev sib sau ua ke sib txawv heev. Fatty acid-amino acid conjugate (FAC) initiator hauv OS (31). Los ntawm kev siv herbivore OS los kho cov qhov txhab raug cai, kev kho mob herbivore simulated kuj tau qhia txog qhov sib xws. Cov txheej txheem txheem no rau kev sim cov lus teb ntawm cov nroj tsuag rau kev tawm tsam herbivore tshem tawm cov yam tsis meej pem los ntawm kev hloov pauv hauv tus cwj pwm noj mov ntawm cov tsiaj nyeg, uas ua rau muaj kev puas tsuaj sib txawv ntawm ntau lub sijhawm sib txawv (34). FAC, uas paub tias yog qhov ua rau OSM tseem ceeb, txo JAS thiab lwm cov tshuaj hormones teb hauv OSS1, thaum OSS1 txo ntau pua zaus (31). Txawm li cas los xij, OSS1 ua rau muaj qib zoo sib xws ntawm JA sib sau ua ke piv rau OSM. Yav dhau los tau pom tias cov lus teb JA hauv cov Nepenthes uas tsis muaj zog rhiab heev rau OSM, qhov twg FAC tuaj yeem ua haujlwm txawm tias diluted 1: 1000 nrog dej (44). Yog li ntawd, piv nrog OSM, txawm hais tias FAC hauv OSS1 qis heev, nws txaus los ua rau muaj kev sib kis JA txaus. Cov kev tshawb fawb yav dhau los tau qhia tias cov protein zoo li porin (45) thiab oligosaccharides (46) tuaj yeem siv ua cov cim molecular los ua rau cov lus teb tiv thaiv cov nroj tsuag hauv OSS1. Txawm li cas los xij, nws tseem tsis meej tias cov elicitors no hauv OSS1 puas yog lub luag haujlwm rau kev sib sau ua ke ntawm JA uas pom hauv kev tshawb fawb tam sim no.
Txawm hais tias muaj ob peb txoj kev tshawb fawb piav qhia txog cov cim qhia txog kev sib txawv ntawm cov metabolism uas tshwm sim los ntawm kev siv cov tsiaj nyeg sib txawv lossis exogenous JA lossis SA (salicylic acid) (47), tsis muaj leej twg cuam tshuam rau cov tsiaj nyeg tshwj xeeb hauv cov nroj tsuag nyom network thiab nws cov teebmeem rau qhov tshwj xeeb. Tag nrho cov teebmeem ntawm metabolism tau kawm txog kev ua haujlwm. Cov ntaub ntawv tus kheej. Qhov kev tshuaj xyuas no ntxiv lees paub tias kev sib txuas ntawm cov tshuaj hormones sab hauv nrog lwm cov tshuaj hormones nroj tsuag uas tsis yog JAs ua rau muaj kev tshwj xeeb ntawm kev hloov pauv metabolic uas tshwm sim los ntawm cov tsiaj nyeg. Tshwj xeeb, peb pom tias ET uas tshwm sim los ntawm OSM yog qhov loj dua li qhov tshwm sim los ntawm OSS1. Hom no yog sib xws nrog ntau cov ntsiab lus FAC hauv OSM, uas yog qhov tsim nyog thiab txaus rau kev ua rau muaj ET tawg (48). Hauv cov ntsiab lus ntawm kev sib cuam tshuam ntawm cov nroj tsuag thiab cov tsiaj nyeg, lub luag haujlwm signaling ntawm ET ntawm cov nroj tsuag-tshwj xeeb metabolite dynamics tseem yog sporadic thiab tsuas yog tsom rau ib pawg sib xyaw. Ntxiv rau, feem ntau cov kev tshawb fawb tau siv kev siv sab nraud ntawm ET lossis nws cov precursors lossis ntau yam inhibitors los kawm txog kev tswj hwm ntawm ET, ntawm cov uas cov kev siv tshuaj lom neeg sab nraud no yuav tsim ntau yam kev phiv tsis tshwj xeeb. Raws li peb paub, kev tshawb fawb no sawv cev rau thawj qhov kev tshuaj xyuas loj ntawm lub luag haujlwm ntawm ET hauv kev siv ET los tsim thiab pom cov nroj tsuag transgenic uas tsis zoo los sib koom tes cov nroj tsuag metabolime dynamics. Herbivore-specific ET induction thaum kawg tuaj yeem hloov kho qhov kev teb metabolime. Qhov tseem ceeb tshaj plaws yog kev hloov pauv transgenic ntawm ET biosynthesis (ACO) thiab kev pom (ETR1) noob uas qhia txog herbivore-specific de novo accumulation ntawm phenolamides. Yav dhau los nws tau pom tias ET tuaj yeem kho JA-induced nicotine accumulation los ntawm kev tswj hwm putrescine N-methyltransferase (49). Txawm li cas los xij, los ntawm qhov pom ntawm lub cev, nws tsis meej tias ET kho qhov induction ntawm phenamide li cas. Ntxiv rau qhov kev ua haujlwm ntawm ET lub teeb liab, cov metabolism flux kuj tseem tuaj yeem raug shunted rau S-adenosyl-1-methionine los tswj kev nqis peev hauv polyaminophenol amides. S-adenosyl-1-methionine yog ET thiab Common intermediate ntawm polyamine biosynthetic pathway. Lub mechanism uas ET teeb liab tswj cov theem ntawm phenolamide xav tau kev kawm ntxiv.
Tau ntev heev lawm, vim muaj ntau cov metabolites tshwj xeeb uas tsis paub meej tias muaj cov qauv dab tsi, kev saib xyuas rau cov pawg metabolic tshwj xeeb tsis tuaj yeem soj ntsuam qhov kev hloov pauv ntawm lub sijhawm ntawm kev sib txawv ntawm cov metabolism tom qab kev sib cuam tshuam ntawm cov tsiaj txhu. Tam sim no, raws li kev tshuaj xyuas cov ntaub ntawv, qhov tshwm sim tseem ceeb ntawm MS / MS spectrum tau txais raws li cov metabolites tsis muaj kev ntxub ntxaug yog tias cov tsiaj noj lossis ua piv txwv cov tsiaj noj txuas ntxiv txo qhov kev sib txawv ntawm cov nplooj metabolic thaum nce nws qib kev tshwj xeeb. Qhov kev nce ib ntus ntawm kev tshwj xeeb ntawm cov metabolite uas tshwm sim los ntawm cov tsiaj noj yog cuam tshuam nrog kev nce ntxiv ntawm kev sau ntawv tshwj xeeb. Qhov tshwj xeeb uas pab txhawb rau qhov kev tshwj xeeb ntawm cov metabolite loj dua no (muaj tus nqi Si siab dua) yog cov metabolite tshwj xeeb nrog cov haujlwm ua ntej ntawm cov tsiaj noj. Tus qauv no sib xws nrog kev kwv yees ntawm OD txoj kev xav, tab sis kev kwv yees ntawm MT cuam tshuam nrog qhov tsis sib xws ntawm kev rov ua dua ntawm cov metabolite tsis sib xws. Txawm li cas los xij, cov ntaub ntawv no kuj sib xws nrog kev kwv yees ntawm tus qauv sib xyaw (MT zoo tshaj plaws; Daim Duab 1B), vim tias lwm cov metabolites tsis tau cim nrog cov haujlwm tiv thaiv tsis paub tseem yuav ua raws li kev faib tawm Si random.
Ib qho qauv tseem ceeb ntxiv uas tau ntes los ntawm kev tshawb fawb no yog tias los ntawm qib micro-evolution (ib tsob nroj thiab cov pej xeem haus luam yeeb) mus rau qhov loj dua evolutionary scale (cov hom luam yeeb ze ze), ntau theem ntawm evolutionary lub koom haum yog nyob rau hauv "kev tiv thaiv zoo tshaj plaws" Muaj qhov sib txawv tseem ceeb hauv lub peev xwm ntawm cov tsiaj nyeg. Moore et al. (20) thiab Kessler thiab Kalske (1) tau ywj pheej thov kom hloov peb qib kev ua haujlwm ntawm biodiversity thawj zaug uas Whittaker (50) tau sib txawv mus rau hauv cov kev hloov pauv ntawm cov tshuaj lom neeg; cov kws sau ntawv no tsis tau sau luv luv Cov txheej txheem rau kev sau cov ntaub ntawv metabolome loj kuj tsis qhia txog yuav ua li cas xam cov metabolic diversity los ntawm cov ntaub ntawv no. Hauv kev tshawb fawb no, kev hloov kho me me rau Whittaker qhov kev faib ua haujlwm yuav xav txog α-metabolic diversity ua qhov sib txawv ntawm MS / MS spectra hauv ib tsob nroj, thiab β-metabolic diversity ua qhov yooj yim intraspecific metabolism ntawm ib pawg ntawm cov pej xeem Qhov chaw, thiab γ-metabolic diversity yuav yog kev nthuav dav ntawm kev tshuaj xyuas ntawm cov tsiaj zoo sib xws.
Lub cim JA yog qhov tseem ceeb rau ntau yam kev teb ntawm cov tsiaj noj nroj. Txawm li cas los xij, tsis muaj kev sim ua kom muaj nuj nqis ntawm kev koom tes ntawm kev tswj hwm intraspecific ntawm JA biosynthesis rau kev sib txawv ntawm cov metabolism, thiab seb lub cim JA puas yog qhov chaw dav dav rau kev ntxhov siab ua rau muaj kev sib txawv ntawm cov metabolism ntawm qhov ntsuas macroevolutionary siab dua tseem tsis meej. Peb tau pom tias qhov xwm txheej ntawm Nepenthes noj nroj ua rau muaj kev tshwj xeeb ntawm metabolilome thiab kev hloov pauv ntawm kev tshwj xeeb ntawm metabolilome hauv cov pej xeem ntawm Nicotiana hom thiab ntawm cov tsiaj Nicotiana uas muaj feem cuam tshuam nrog JA signaling. Tsis tas li ntawd, thaum lub cim JA raug cuam tshuam, qhov tshwj xeeb ntawm metabolic uas tshwm sim los ntawm ib qho genotype herbivore yuav raug tshem tawm (Daim Duab 3, C thiab E). Txij li thaum cov kev hloov pauv ntawm cov metabolism spectrum ntawm cov pej xeem Nepenthes uas tsis muaj zog feem ntau yog qhov ntau, cov kev hloov pauv ntawm metabolic β diversity thiab specificity hauv qhov kev tshuaj xyuas no feem ntau yuav yog vim muaj kev txhawb nqa ntawm cov pawg sib xyaw uas muaj metabolite ntau. Cov chav kawm sib xyaw no yog ib feem ntawm cov qauv metabolome thiab ua rau muaj kev sib raug zoo nrog JA cov cim.
Vim tias cov txheej txheem biochemical ntawm cov hom luam yeeb uas muaj feem cuam tshuam nrog nws sib txawv heev, cov metabolites tau txheeb xyuas tshwj xeeb hauv qhov zoo, yog li nws yog kev tshuaj xyuas ntau dua. Kev ua cov ntaub ntawv ntawm cov ntaub ntawv metabolic qhia tau hais tias kev ua kom cov nroj tsuag noj zaub ua rau muaj kev sib pauv ntawm kev sib txawv ntawm cov metabolism gamma thiab kev tshwj xeeb. Lub teeb liab JA ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv qhov kev sib pauv no. Kev nce hauv kev tshwj xeeb ntawm cov metabolic gamma yog sib xws nrog qhov kev kwv yees OD tseem ceeb thiab muaj feem cuam tshuam zoo nrog lub teeb liab JA, thaum lub teeb liab JA muaj feem cuam tshuam tsis zoo nrog kev sib txawv ntawm cov metabolic gamma. Cov qauv no qhia tau hais tias lub peev xwm OD ntawm cov nroj tsuag feem ntau yog txiav txim siab los ntawm kev hloov pauv ntawm JA, txawm tias ntawm qhov ntsuas microevolutionary lossis ntawm qhov ntsuas kev hloov pauv loj dua. Kev sim siv JA sab nraud uas zam kev puas tsuaj ntawm JA biosynthesis ntxiv qhia tau hais tias cov hom luam yeeb uas muaj feem cuam tshuam ze tuaj yeem sib txawv ua cov teeb liab-teb thiab cov teeb liab-tsis teb, ib yam li lawv hom JA thiab kev hloov pauv ntawm cov nroj tsuag noj zaub. Cov teeb liab tsis teb tsis tuaj yeem teb vim lawv tsis muaj peev xwm tsim cov JA endogenous thiab yog li ntawd raug rau cov kev txwv ntawm lub cev. Qhov no tej zaum yuav yog los ntawm kev hloov pauv hauv qee cov noob caj noob ces tseem ceeb hauv txoj kev JA signaling (AOS thiab JAR4 hauv N. crescens) ntawm. Qhov tshwm sim no qhia tau hais tias cov qauv macroevolutionary interspecies no feem ntau yuav raug tsav los ntawm kev hloov pauv hauv kev pom thiab kev teb ntawm cov tshuaj hormones sab hauv.
Ntxiv rau qhov kev sib cuam tshuam ntawm cov nroj tsuag thiab cov tsiaj noj zaub, kev tshawb nrhiav txog kev sib txawv ntawm cov metabolism yog cuam tshuam nrog txhua qhov kev nce qib tseem ceeb hauv kev tshawb fawb txog kev hloov pauv ntawm lub cev mus rau ib puag ncig thiab kev hloov pauv ntawm cov yam ntxwv nyuaj. Nrog rau kev nce ntxiv ntawm cov ntaub ntawv tau txais los ntawm cov cuab yeej MS niaj hnub no, kev sim kev xav txog kev sib txawv ntawm cov metabolism tam sim no tuaj yeem hla dhau qhov sib txawv ntawm cov metabolite ntawm tus kheej / pawg thiab ua qhov kev tshuaj xyuas thoob ntiaj teb kom pom cov qauv tsis tau xav txog. Hauv cov txheej txheem ntawm kev tshuaj xyuas loj, ib qho piv txwv tseem ceeb yog lub tswv yim ntawm kev xav txog cov ntawv qhia tseem ceeb uas tuaj yeem siv los tshawb nrhiav cov ntaub ntawv. Yog li ntawd, qhov tshwm sim tseem ceeb ntawm kev sib xyaw ua ke tam sim no ntawm MS / MS metabolomics thiab cov ntaub ntawv kev tshawb fawb yog tias nws muab cov ntsuas yooj yim uas tuaj yeem siv los tsim cov ntawv qhia kom saib cov kev sib txawv ntawm cov metabolism ntawm ntau yam taxonomic. Nws yog qhov yuav tsum tau ua ntawm txoj kev no. Kev kawm txog kev hloov pauv me me / macro thiab zej zog ecology.
Ntawm theem macro-evolutionary, lub hauv paus ntawm cov nroj tsuag-kab co-evolution txoj kev xav ntawm Ehrlich thiab Raven (51) yog kwv yees tias qhov sib txawv ntawm interspecies metabolic diversity yog qhov ua rau muaj kev sib txawv ntawm cov nroj tsuag. Txawm li cas los xij, hauv tsib caug xyoo txij li thaum luam tawm cov haujlwm tseem ceeb no, qhov kev xav no tsis tshua muaj kev sim (52). Qhov no feem ntau yog vim cov yam ntxwv phylogenetic ntawm cov yam ntxwv metabolic sib piv thoob plaws cov nroj tsuag ntev. Qhov tsis tshua muaj tuaj yeem siv los txhawb cov hom phiaj tsom xam. Cov txheej txheem MS / MS tam sim no ua tiav los ntawm cov ntaub ntawv txoj kev xav ntsuas qhov zoo sib xws ntawm MS / MS ntawm cov metabolites tsis paub (tsis muaj kev xaiv metabolite ua ntej) thiab hloov cov MS / MSs no mus rau hauv ib pawg ntawm MS / MS, yog li hauv kev ua haujlwm metabolism Cov qauv macro-evolutionary no tau piv rau hauv qhov ntsuas kev faib tawm. Cov ntsuas yooj yim. Cov txheej txheem zoo ib yam li kev tshuaj xyuas phylogenetic, uas tuaj yeem siv cov kab sib dhos ua ke los ntsuas qhov nrawm ntawm kev sib txawv lossis tus cwj pwm hloov pauv yam tsis muaj kev kwv yees ua ntej.
Ntawm theem biochemical, qhov kev tshuaj xyuas ntawm Firn thiab Jones (53) qhia tau hais tias kev sib txawv ntawm cov metabolism raug tswj hwm ntawm ntau qib sib txawv los muab cov khoom siv raw los ua cov haujlwm biological ntawm cov metabolites uas tsis muaj feem cuam tshuam lossis hloov pauv. Cov txheej txheem kev tshawb fawb ntawm cov ntaub ntawv muab ib lub moj khaum uas cov kev hloov pauv tshwj xeeb ntawm metabolite uas tshwm sim thaum lub sijhawm tshwj xeeb ntawm metabolite tuaj yeem suav ua ib feem ntawm cov txheej txheem tshuaj xyuas kev hloov pauv uas tau thov: kev hloov pauv biologically los ntawm qhov tshwj xeeb qis mus rau qhov tshwj xeeb siab Cov metabolites uas raug txwv ntawm ib puag ncig.
Tag nrho hauv txhua qhov, thaum ntxov ntawm molecular biology, cov tswv yim tiv thaiv cov nroj tsuag tseem ceeb tau tsim, thiab cov txheej txheem deductive hypothesis-tsav tau suav hais tias yog tib txoj hauv kev ntawm kev nce qib ntawm kev tshawb fawb. Qhov no feem ntau yog vim muaj kev txwv ntawm kev ntsuas tag nrho cov metabolome. Txawm hais tias cov txheej txheem hypothesis-tsav yog qhov tshwj xeeb tshaj yog pab tau hauv kev xaiv lwm cov txheej txheem causal, lawv lub peev xwm los txhawb peb txoj kev nkag siab ntawm cov tes hauj lwm biochemical yog txwv ntau dua li cov txheej txheem suav tam sim no muaj nyob rau hauv kev tshawb fawb niaj hnub no-intensive data-intensive. Yog li ntawd, cov tswv yim uas tsis tuaj yeem kwv yees tau deb dhau ntawm qhov ntau thiab tsawg ntawm cov ntaub ntawv muaj, yog li cov qauv hypothetical / kev xeem voj voog ntawm kev nce qib hauv kev tshawb fawb tsis tuaj yeem tshem tawm (4). Peb pom tias cov txheej txheem suav ntawm metabolomics qhia ntawm no tuaj yeem rov ua kom muaj kev txaus siab rau cov teeb meem tsis ntev los no (li cas) thiab qhov kawg (vim li cas) ntawm kev sib txawv ntawm metabolic, thiab pab txhawb rau lub sijhawm tshiab ntawm kev tshawb fawb cov ntaub ntawv qhia txog kev xav. Lub sijhawm rov tshuaj xyuas cov tswv yim tseem ceeb uas tau tshoov siab rau cov tiam neeg dhau los.
Kev pub zaub mov ncaj qha rau cov tsiaj noj nyom yog ua los ntawm kev tsa tus kab mob thib ob lossis tus kab mob Sl rau ntawm ib nplooj ntawm cov nroj tsuag paj yeeb uas muaj xim dawb, nrog 10 tsob nroj uas zoo li cov nroj tsuag ib tsob. Cov kab mob no raug clamped nrog clamps, thiab cov nplooj seem raug sau 24 thiab 72 teev tom qab kis kab mob thiab khov sai, thiab cov metabolites raug rho tawm.
Ua qauv kho cov nroj tsuag uas noj zaub ntsuab hauv txoj kev sib dhos ua ke zoo heev. Txoj kev no yog siv cov log qauv ntaub los tho peb kab ntawm cov pos ntawm txhua sab ntawm nruab nrab ntawm peb nplooj uas nthuav dav ntawm cov nroj tsuag thaum lub sijhawm loj hlob ntawm cov ntaub qhwv paj, thiab tam sim ntawd siv 1: 5 Diluted Ms. Los yog siv cov ntiv tes hnab looj tes los ntxig S1 OS rau hauv qhov txhab. Sau thiab ua cov nplooj raws li tau piav qhia saum toj no. Siv txoj kev piav qhia ua ntej los rho tawm cov metabolites tseem ceeb thiab cov tshuaj hormones ntawm cov nroj tsuag (54).
Rau cov ntawv thov JA sab nraud, peb nplooj petiole ntawm txhua rau tsob paj paj ntawm txhua hom tsiaj raug kho nrog 20μl ntawm lanolin paste uas muaj 150μg MeJA (Lan + MeJA), thiab 20μl ntawm lanolin ntxiv rau kev kho qhov txhab (Lan + W), lossis siv 20μl lanolin ntshiab ua kev tswj hwm. Cov nplooj tau sau 72 teev tom qab kev kho mob, khov hauv cov kua nitrogen, thiab khaws cia ntawm -80 ° C kom txog thaum siv.
Plaub kab JA thiab ET transgenic, uas yog irAOC (36), irCOI1 (55), irACO thiab sETR1 (48), tau raug txheeb xyuas hauv peb pawg tshawb fawb. irAOC tau qhia txog kev txo qis hauv JA thiab JA-Ile theem, thaum irCOI1 tsis rhiab rau JAs. Piv nrog EV, JA-Ile accumulation nce ntxiv. Ib yam li ntawd, irACO yuav txo qhov tsim tawm ntawm ET, thiab piv nrog EV, sETR1, uas tsis rhiab rau ET, yuav ua rau muaj ET ntau ntxiv.
Siv lub tshuab ntsuas laser photoacoustic (Sensor Sense ETD-300 real-time ET sensor) los ntsuas ET yam tsis tas siv tshuaj. Tom qab kho tas, ib nrab ntawm cov nplooj raug txiav thiab muab tso rau hauv lub raj mis iav 4-ml kaw, thiab qhov chaw ntawm lub taub hau tau cia kom sib sau ua ke hauv 5 teev. Thaum lub sijhawm ntsuas, txhua lub raj mis tau ntxuav nrog 2 litres/teev ntawm huab cua ntshiab rau 8 feeb, uas tau dhau los ntawm cov tshuaj catalyst uas Sensor Sense muab los tshem tawm CO2 thiab dej.
Cov ntaub ntawv microarray tau luam tawm thawj zaug hauv (35) thiab khaws cia rau hauv National Center for Biotechnology Information (NCBI) Gene Expression Comprehensive Database (accession number GSE30287). Cov ntaub ntawv sib raug rau cov nplooj uas tshwm sim los ntawm kev kho W + OSMs thiab cov kev tswj tsis puas tsuaj tau rho tawm rau txoj kev tshawb fawb no. Qhov hnyav raw yog log2. Ua ntej kev tshuaj xyuas kev suav lej, qhov pib tau hloov pauv thiab normalized rau nws 75th feem pua ​​​​​​siv R software pob.
Cov ntaub ntawv RNA sequencing (RNA-seq) thawj ntawm Nicotiana hom tau rov qab los ntawm NCBI Short Reading Archives (SRA), tus lej project yog PRJNA301787, uas tau tshaj tawm los ntawm Zhou et al. (39) thiab ua raws li tau piav qhia hauv (56). Cov ntaub ntawv raw uas ua los ntawm W + W, W + OSM thiab W + OSS1 sib raug rau Nicotiana hom tau raug xaiv rau kev tshuaj xyuas hauv txoj kev tshawb fawb no, thiab ua tiav hauv txoj hauv kev hauv qab no: Ua ntej, cov ntawv nyeem RNA-seq raw tau hloov mus rau hauv hom ntawv FASTQ. HISAT2 hloov FASTQ rau SAM, thiab SAMtools hloov cov ntaub ntawv SAM mus rau hauv cov ntaub ntawv BAM uas tau txheeb xyuas. StringTie yog siv los xam cov noob caj noob ces qhia, thiab nws txoj kev qhia yog tias muaj cov khoom ib txhiab lub hauv paus ib lab cov khoom sib dhos ua ke.
Lub kem Acclaim chromatographic (150 mm x 2.1 mm; qhov loj ntawm cov khoom me me 2.2μm) siv rau hauv kev tshuaj xyuas thiab lub kem tiv thaiv 4 mm x 4 mm muaj cov khoom siv zoo ib yam. Cov kev hloov pauv binary hauv qab no yog siv rau hauv Dionex UltiMate 3000 Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) system: 0 txog 0.5 feeb, isocratic 90% A [dej deionized, 0.1% (v/v) acetonitrile thiab 0.05% formic acid], 10% B (Acetonitrile thiab 0.05% formic acid); 0.5 txog 23.5 feeb, theem gradient yog 10% A thiab 90% B, raws li; 23.5 txog 25 feeb, isocratic 10% A thiab 90% B. Tus nqi ntws yog 400μl/min. Rau txhua qhov kev tshuaj xyuas MS, txhaj cov kem eluent rau hauv lub quadrupole thiab lub sijhawm ya (qTOF) analyzer nruab nrog lub qhov hluav taws xob electrospray ua haujlwm hauv hom ionization zoo (capillary voltage, 4500 V; capillary qhov hluav taws xob 130 V; Qhov kub ziab 200 ° C; cua ziab 10 litres / feeb).
Ua qhov kev tshuaj xyuas MS / MS fragment (tom qab no hu ua MS / MS) uas tsis muaj feem cuam tshuam lossis tsis sib txawv ntawm cov ntaub ntawv kom tau txais cov ntaub ntawv txog cov qauv ntawm cov metabolic profile uas pom tau. Lub tswv yim ntawm txoj kev MS / MS tsis xaiv neeg nyob ntawm qhov tseeb tias quadrupole muaj lub qhov rais cais loj heev [yog li ntawd, xav txog txhua qhov sib piv ntawm qhov hnyav rau qhov them (m / z) ua cov khoom seem]. Vim li no, vim tias Impact II cov cuab yeej tsis tuaj yeem tsim lub CE tilt, ntau qhov kev tshuaj xyuas ywj pheej tau ua tiav siv cov nqi sib tsoo uas ua rau muaj kev sib tsoo ntawm lub zog sib tsoo (CE). Hauv ntej, ua ntej tshuaj xyuas cov qauv los ntawm UHPLC-electrospray ionization / qTOF-MS siv hom spectrometry ib leeg (cov xwm txheej fragmentation qis uas tsim los ntawm kev fragmentation hauv qhov chaw), luam theej duab los ntawm m / z 50 txog 1500 ntawm qhov rov ua dua ntawm 5 Hz. Siv nitrogen ua cov roj sib tsoo rau kev tshuaj xyuas MS/MS, thiab ua cov kev ntsuas ywj pheej ntawm plaub qhov sib txawv ntawm kev sib tsoo-induced dissociation voltages: 20, 30, 40, thiab 50 eV. Thoob plaws hauv cov txheej txheem ntsuas, lub quadrupole muaj lub qhov rais cais pawg loj tshaj plaws, los ntawm m/z 50 txog 1500. Thaum lub cev pem hauv ntej m/z thiab kev sim dav cais tau teeb tsa rau 200, qhov ntau ntawm pawg tau qhib los ntawm cov cuab yeej ua haujlwm software thiab 0 Da. Luam theej duab rau cov pawg loj zoo li hauv hom pawg ib leeg. Siv sodium formate (50 ml isopropanol, 200 μl formic acid thiab 1 ml 1M NaOH aqueous solution) rau kev ntsuas pawg. Siv Bruker's high-precision calibration algorithm, cov ntaub ntawv raug ntsuas tom qab khiav qhov nruab nrab spectrum hauv ib lub sijhawm. Siv lub luag haujlwm export ntawm Data Analysis v4.0 software (Brook Dalton, Bremen, Lub Tebchaws Yelemees) los hloov cov ntaub ntawv raw mus rau hauv NetCDF hom ntawv. Cov ntaub ntawv MS/MS tau khaws cia rau hauv lub ntaub ntawv qhib metabolomics MetaboLights (www.ebi.ac.uk) nrog tus lej nkag. MTBLS1471.
Kev sib dhos MS/MS tuaj yeem ua tiav los ntawm kev tshuaj xyuas kev sib raug zoo ntawm MS1 thiab MS/MS cov cim zoo rau lub zog sib tsoo qis thiab siab thiab cov cai tshiab. Cov ntawv R siv los ua kom pom kev tshuaj xyuas kev sib raug zoo ntawm kev faib tawm ntawm cov khoom ua ntej rau cov khoom, thiab cov ntawv C # (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) siv los ua cov cai.
Yuav kom txo tau qhov yuam kev tsis tseeb uas tshwm sim los ntawm suab nrov keeb kwm yav dhau los thiab kev sib raug zoo tsis tseeb uas tshwm sim los ntawm kev kuaj pom qee yam m/z hauv ob peb qhov piv txwv xwb, peb siv lub luag haujlwm "filled peak" ntawm pob R XCMS (rau kev kho suab nrov keeb kwm yav dhau los) Yuav tsum siv los hloov lub zog "NA" (tsis pom lub ncov). Thaum siv lub luag haujlwm fill peak, tseem muaj ntau lub zog "0" hauv cov ntaub ntawv teeb tsa uas yuav cuam tshuam rau kev suav sib raug zoo. Tom qab ntawd, peb piv cov txiaj ntsig ua cov ntaub ntawv tau txais thaum siv lub luag haujlwm filled peak thiab thaum tsis siv lub luag haujlwm filled peak, thiab xam lub suab nrov keeb kwm yav dhau los raws li qhov nruab nrab kho qhov kwv yees tus nqi, thiab tom qab ntawd hloov cov nqi zog 0 no nrog tus nqi keeb kwm yav dhau los uas tau xam. Peb kuj tsuas yog xav txog cov yam ntxwv uas lub zog ntau dua peb zaug ntawm tus nqi keeb kwm yav dhau los thiab suav tias lawv yog "lub ncov tseeb." Rau kev suav PCC, tsuas yog cov cim m/z ntawm cov qauv ua ntej (MS1) thiab cov ntaub ntawv teeb tsa nrog tsawg kawg yim lub ncov tseeb raug txiav txim siab.
Yog tias qhov muaj zog ntawm cov yam ntxwv zoo ua ntej hauv tag nrho cov qauv muaj feem cuam tshuam nrog qhov muaj zog txo qis ntawm tib yam ntxwv zoo uas raug rau lub zog sib tsoo qis lossis siab, thiab qhov tshwj xeeb tsis tau sau npe ua lub ncov isotope los ntawm CAMERA, nws tuaj yeem txhais ntxiv. Tom qab ntawd, los ntawm kev xam txhua tus khub khoom ua ntej-khoom ua ke hauv 3 s (lub sijhawm kwv yees rau kev khaws cia ncov), qhov kev tshuaj xyuas kev sib raug zoo raug ua tiav. Tsuas yog thaum tus nqi m / z qis dua tus nqi ua ntej thiab MS / MS fragmentation tshwm sim hauv tib qho chaw qauv hauv cov ntaub ntawv teeb tsa raws li tus precursor uas nws tau los ntawm, nws yog suav tias yog ib daim.
Raws li ob txoj cai yooj yim no, peb tsis suav nrog cov ntu tshwj xeeb nrog m/z tus nqi ntau dua li m/z ntawm tus precursor uas tau txheeb xyuas, thiab raws li qhov chaw piv txwv uas tus precursor tshwm sim thiab cov ntu tshwj xeeb. Nws tseem ua tau los xaiv cov yam ntxwv zoo uas tsim los ntawm ntau cov ntu hauv qhov chaw tsim tawm hauv MS1 hom ua tus neeg sib tw precursors, yog li tsim cov khoom sib xyaw MS/MS rov ua dua. Txhawm rau kom txo qhov kev rov ua dua ntawm cov ntaub ntawv no, yog tias NDP qhov zoo sib xws ntawm cov spectra tshaj 0.6, thiab lawv koom nrog chromatogram "pcgroup" uas tau sau tseg los ntawm CAMERA, peb yuav sib koom ua ke. Thaum kawg, peb sib koom ua ke tag nrho plaub qhov txiaj ntsig CE cuam tshuam nrog tus precursor thiab cov ntu rau hauv qhov kawg deconvoluted composite spectrum los ntawm kev xaiv qhov siab tshaj plaws ntawm txhua tus neeg sib tw peaks nrog tib tus nqi m/z ntawm cov zog sib tsoo sib txawv. Cov kauj ruam ua tiav tom ntej yog raws li lub tswv yim ntawm composite spectrum thiab coj mus rau hauv tus account cov xwm txheej CE sib txawv uas xav tau los ua kom muaj feem ntau ntawm kev sib cais, vim tias qee cov ntu tsuas yog tuaj yeem pom hauv qab lub zog sib tsoo tshwj xeeb.
RDPI (30) tau siv los xam qhov inducibility ntawm cov metabolic profile. Lub metabolic spectrum diversity (Hj index) yog muab los ntawm qhov muaj ntau ntawm MS/MS precursors siv Shannon entropy ntawm MS/MS zaus faib siv cov kab zauv hauv qab no piav qhia los ntawm Martínez et al. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) qhov twg Pij sib raug rau qhov zaus sib piv ntawm i-th MS/MS hauv j-th qauv (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2,…, m) t).
Kev tshwj xeeb ntawm cov metabolism (Si index) yog txhais tias yog qhov qhia txog tus kheej ntawm ib qho MS/MS uas muab rau hauv kev sib raug zoo rau qhov zaus ntawm cov qauv uas tau txiav txim siab. Kev tshwj xeeb ntawm MS/MS yog suav ua Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi)
Siv cov mis hauv qab no los ntsuas qhov ntsuas δj ntawm txhua tus qauv j, thiab qhov nruab nrab ntawm MS/MS specificity δj = ∑i = 1mPijSi
Cov spectra MS/MS raug sib dhos ua khub, thiab qhov zoo sib xws yog xam raws li ob qhov qhab nia. Ua ntej, siv tus qauv NDP (tseem hu ua cosine correlation method), siv cov kab zauv hauv qab no los ntsuas qhov zoo sib xws ntawm cov spectra NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 qhov twg S1 thiab S2 Sib xws, rau spectrum 1 thiab spectrum 2, nrog rau WS1, i thiab WS2, i sawv cev rau qhov hnyav raws li qhov siab tshaj plaws uas qhov sib txawv ntawm i-th siab tshaj plaws ntawm ob lub spectra yog tsawg dua 0.01 Da. Qhov hnyav yog xam raws li nram no: W = [qhov siab tshaj plaws] m [zoo] n, m = 0.5, n = 2, raws li MassBank tau hais.
Ib txoj kev ntsuas thib ob tau siv, uas cuam tshuam nrog kev tshuaj xyuas NL sib koom ntawm MS/MS. Txog qhov kawg no, peb siv 52 daim ntawv teev npe NL uas feem ntau ntsib thaum lub sijhawm MS fragmentation ua ke, thiab NL tshwj xeeb dua (cov ntaub ntawv S1) uas tau sau tseg ua ntej rau MS/MS spectrum ntawm cov metabolites theem nrab ntawm cov hom Nepenthes uas tsis muaj zog (9, 26). Tsim ib lub vector binary ntawm 1 thiab 0 rau txhua MS/MS, sib raug rau tam sim no thiab tsis muaj ntawm qee qhov NL feem. Raws li Euclidean qhov deb zoo sib xws, qhov qhab nia NL zoo sib xws yog xam rau txhua khub ntawm binary NL vectors.
Yuav ua ob pawg, peb siv pob R DiffCoEx, uas yog raws li kev txuas ntxiv ntawm Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA). Siv cov NDP thiab NL qhab nia matrices ntawm MS/MS spectra, peb siv DiffCoEx los xam cov comparative correlation matrix. Binary clustering yog ua los ntawm kev teeb tsa "cutreeDynamic" parameter rau method = "hybrid", cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, thiab minClusterSize = 10. R source code ntawm DiffCoEx tau rub tawm los ntawm cov ntaub ntawv ntxiv 1 los ntawm Tesson et al. (57); Cov pob software R WGCNA uas xav tau tuaj yeem pom hauv https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA.
Yuav kom ua tau qhov kev tshuaj xyuas MS/MS molecular network, peb tau xam cov kev sib txuas spectral raws li NDP thiab NL hom kev zoo sib xws, thiab siv Cytoscape software los pom cov topology network siv cov qauv organic hauv CyFilescape yFiles layout algorithm extension application.
Siv R version 3.0.1 los ua qhov kev tshuaj xyuas txog cov ntaub ntawv. Qhov tseem ceeb ntawm cov ntaub ntawv tau raug soj ntsuam siv kev tshuaj xyuas ob txoj kev sib txawv (ANOVA), ua raws li Tukey qhov sib txawv tseem ceeb (HSD) post-hoc test. Txhawm rau txhawm rau tshuaj xyuas qhov sib txawv ntawm kev kho mob herbivorous thiab kev tswj hwm, kev faib tawm ob-tailed ntawm ob pawg ntawm cov qauv nrog tib qhov sib txawv tau raug tshuaj xyuas siv Student's t test.
Yog xav paub ntxiv txog tsab xov xwm no, thov mus saib http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
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Kev tshawb fawb txog cov ntaub ntawv muab ib qho txiaj ntsig thoob ntiaj teb rau kev sib piv ntawm cov metabolime tshwj xeeb thiab kev kwv yees ntawm cov kev tshawb fawb tiv thaiv kev xeem.
Kev tshawb fawb txog cov ntaub ntawv muab ib qho txiaj ntsig thoob ntiaj teb rau kev sib piv ntawm cov metabolime tshwj xeeb thiab kev kwv yees ntawm cov kev tshawb fawb tiv thaiv kev xeem.
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