Hāʻawi nā kumumanaʻo pale lāʻau like ʻole i ke alakaʻi kumumanaʻo koʻikoʻi no ka wehewehe ʻana i nā ʻano o ka metabolism kūikawā o nā mea kanu, akā e hoʻāʻo ʻia kā lākou mau wānana koʻikoʻi. Maanei, ua hoʻohana mākou i ka loiloi tandem mass spectrometry (MS/MS) unbiased e ʻimi pono i ka metabolome o nā ʻano i hoʻopau ʻia e ka paka mai nā mea kanu pākahi a i nā heluna kanaka a me nā ʻano pili loa, a ua hana i kahi nui o nā kumumanaʻo hiʻohiʻona mass spectrometric e pili ana i nā spectra hui i ka ʻike. Framework e hoʻāʻo i nā wānana koʻikoʻi o ka pale maikaʻi loa (OD) a me nā kumumanaʻo pahuhopu neʻe (MT). Kūlike ka ʻāpana ʻike o ka metabolomics mea kanu me ke kumumanaʻo OD, akā kūʻē i ka wānana nui o ke kumumanaʻo MT ma nā dinamika metabolomics i hoʻokumu ʻia e nā herbivores. Mai ka micro a i ka macro evolutionary scale, ua ʻike ʻia ka hōʻailona jasmonate ʻo ia ka mea nui e hoʻoholo ai i ka OD, ʻoiai ua hāʻawi ka hōʻailona ethylene i ka hoʻoponopono maikaʻi ʻana o ka pane kikoʻī herbivore i hōʻike ʻia e ka pūnaewele molekala MS/MS.
ʻO nā metabolites kūikawā me nā ʻano like ʻole nā ​​mea nui i ka hoʻololi ʻana o nā mea kanu i ke kaiapuni, ʻoi aku hoʻi i ka pale ʻana i nā ʻenemi (1). ʻO ka ʻokoʻa kupaianaha o ka metabolism kūikawā i loaʻa i nā mea kanu ua hoʻoulu i nā makahiki he ʻumi o ka noiʻi hohonu ma kāna mau ʻano he nui o nā hana ecological, a ua hana i kahi papa inoa lōʻihi o nā kumumanaʻo pale mea kanu, ʻo ia ka hoʻomohala ʻana o ka evolutionary a me ka ecological o nā pilina mea kanu-pepeke. Hāʻawi ka noiʻi empirical i ke alakaʻi koʻikoʻi (2). Eia naʻe, ʻaʻole i hahai kēia mau kumumanaʻo pale mea kanu i ke ala normative o ka noʻonoʻo deductive hypothetical, kahi i loaʻa ai nā wānana koʻikoʻi ma ka pae like o ka loiloi (3) a ua hoʻāʻo ʻia ma ke ʻano hoʻokolohua e hoʻolaha i ka pōʻaiapuni aʻe o ka hoʻomohala theoretical (4). Hoʻopaʻa nā palena loea i ka hōʻiliʻili ʻikepili i nā ʻano metabolic kikoʻī a kāpae i ka loiloi piha o nā metabolites kūikawā, no laila e pale ana i nā hoʻohālikelike inter-category e pono ai no ka hoʻomohala theoretical (5). ʻO ka nele o ka ʻikepili metabolomics piha a me kahi kālā maʻamau e hoʻohālikelike i ke kahe hana o ka metabolic space ma waena o nā hui mea kanu like ʻole e pale ana i ka oʻo ʻepekema o ke kahua.
ʻO nā hoʻomohala hou loa i ke kahua o ka tandem mass spectrometry (MS/MS) metabolomics hiki ke wehewehe piha i nā loli metabolic i loko a ma waena o nā ʻano o kahi clade ʻōnaehana i hāʻawi ʻia, a hiki ke hui pū ʻia me nā ʻano computational e helu i ke ʻano like ma waena o kēia mau hui paʻakikī. ʻIke mua o ka kemika (5). ʻO ka hui pū ʻana o nā ʻenehana holomua i ka nānā ʻana a me ka helu ʻana e hāʻawi i kahi ʻōnaehana pono no ka hoʻāʻo lōʻihi o nā wānana he nui i hana ʻia e nā kumumanaʻo ecological a me evolutionary o ka ʻokoʻa metabolic. Ua hoʻolauna ʻo Shannon (6) i ke kumumanaʻo ʻike no ka manawa mua ma kāna ʻatikala seminal i ka makahiki 1948, e kau ana i ke kumu no ka nānā ʻana i ka ʻike makemakika o ka ʻike, i hoʻohana ʻia ma nā kahua he nui ʻē aʻe ma mua o kāna noi mua. I ka genomics, ua hoʻopili pono ʻia ke kumumanaʻo ʻike e helu i ka ʻike conservative sequence (7). I ka noiʻi transcriptomics, kālailai ke kumumanaʻo ʻike i nā loli holoʻokoʻa i ka transcriptome (8). I ka noiʻi mua, ua hoʻopili mākou i ke kahua helu o ke kumumanaʻo ʻike i ka metabolomics e wehewehe i ka ʻike metabolic o ka pae ʻiʻo i nā mea kanu (9). Maanei, hoʻohui mākou i ke kaʻina hana e pili ana iā MS/MS me ke ʻano helu o ke kumumanaʻo ʻike, i hōʻailona ʻia e ka ʻokoʻa metabolic i ke kālā maʻamau, e hoʻohālikelike i nā wānana koʻikoʻi o ke kumumanaʻo pale lāʻau o ka metabolome i hoʻoulu ʻia e nā herbivores.
ʻO nā ʻōnaehana kumumanaʻo o ka pale ʻana o nā mea kanu he mea hoʻokomo like ia a hiki ke hoʻokaʻawale ʻia i ʻelua mau ʻāpana: nā mea e hoʻāʻo nei e wehewehe i ka hoʻolaha ʻana o nā metabolites kikoʻī o nā mea kanu e pili ana i nā hana pale, e like me ka pale kūpono (OD) (10), ka pahuhopu neʻe (MT) (11)) A me ke kumumanaʻo helehelena (12), ʻoiai ʻo kekahi e ʻimi nei i nā wehewehe mechanical pehea e hoʻopilikia ai nā loli i ka loaʻa ʻana o nā kumuwaiwai i ka ulu ʻana o nā mea kanu a me ka hōʻiliʻili ʻana o nā metabolites kūikawā, e like me ke kalapona: kuhiakau kaulike meaʻai (13), kuhiakau helu ulu (14), a me ke kuhiakau kaulike ulu a me ka hoʻokaʻawale ʻana (15). Aia nā pūʻulu ʻelua o nā kumumanaʻo ma nā pae like ʻole o ka nānā ʻana (4). Eia nō naʻe, ʻelua mau kumumanaʻo e pili ana i nā hana pale ma ka pae hana e hoʻomalu i ke kamaʻilio ʻana e pili ana i nā pale constitutive a me inducible mea kanu: ke kumumanaʻo OD, kahi e manaʻo ai e hoʻopukapuka nā mea kanu i kā lākou mau pale kemika pipiʻi wale nō ke pono, no ka laʻana, ke ʻai ʻia lākou. Ke hoʻouka ka holoholona mauʻu, no laila, e like me ka hiki ke hoʻouka ʻia i ka wā e hiki mai ana, ua hāʻawi ʻia ka hui me kahi hana pale (10); Manaʻo ka kuhiakau MT ʻaʻohe axis o ka loli metabolite kuhikuhi, akā loli ka metabolite ma ke ʻano random, no laila e hana ana i ka hiki ke ālai i ka "target neʻe" metabolic o ka hoʻouka ʻana i nā herbivores. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, hana kēia mau kumumanaʻo ʻelua i nā wānana kūʻē e pili ana i ka hana hou ʻana o ka metabolic e hana ʻia ma hope o ka hoʻouka ʻana o nā herbivores: ka pilina ma waena o ka hōʻiliʻili unidirectional o nā metabolites me ka hana pale (OD) a me nā loli metabolic i kuhikuhi ʻole ʻia (MT) (11).
ʻAʻole pili wale nā ​​kuhiakau OD a me MT i nā loli i hoʻokomo ʻia i loko o ka metabolome, akā, i nā hopena ecological a me evolutionary o ka hōʻiliʻili ʻana o kēia mau metabolites, e like me nā kumukūʻai adaptive a me nā pono o kēia mau loli metabolic i loko o kahi kaiapuni ecological kikoʻī (16). ʻOiai ʻike nā kuhiakau ʻelua i ka hana pale o nā metabolites kūikawā, hiki ke pipiʻi a ʻaʻole paha, ʻo ka wānana koʻikoʻi e hoʻokaʻawale i nā kuhiakau OD a me MT aia i ke kuhikuhi ʻana o nā loli metabolic i hoʻokomo ʻia. Ua loaʻa i ka wānana o ke kumumanaʻo OD ka nānā hoʻokolohua nui loa a hiki i kēia manawa. Hoʻokomo pū kēia mau hoʻokolohua i ke aʻo ʻana i nā hana pale pololei a ʻaʻole pololei paha o nā ʻiʻo like ʻole o nā hui kikoʻī i loko o nā hale ʻōmaʻomaʻo a me nā kūlana kūlohelohe, a me nā loli i ke kahua o ka ulu ʻana o nā mea kanu (17-19). Eia naʻe, a hiki i kēia manawa, ma muli o ka nele o kahi kahe hana a me ka papa helu helu no ka loiloi piha honua o ka ʻokoʻa metabolic o kekahi meaola, ʻo ka wānana ʻokoʻa nui ma waena o nā kumumanaʻo ʻelua (ʻo ia hoʻi, ke kuhikuhi o nā loli metabolic) e pono e hoʻāʻo ʻia. Maanei, hāʻawi mākou i kēlā ʻano loiloi.
ʻO kekahi o nā ʻano koʻikoʻi o nā metabolites kikoʻī o nā mea kanu, ʻo ia ko lākou ʻano ʻokoʻa loa ma nā pae āpau mai nā mea kanu hoʻokahi, nā heluna kanaka a hiki i nā ʻano like (20). Hiki ke ʻike ʻia nā loli nui i nā metabolites kūikawā ma ka pae heluna kanaka, ʻoiai ʻo nā ʻokoʻa qualitative ikaika e mālama mau ʻia ma ka pae ʻano (20). No laila, ʻo ka ʻokoʻa metabolic o nā mea kanu ka ʻaoʻao nui o ka ʻokoʻa hana, e hōʻike ana i ka hiki ke hoʻololi i nā niches like ʻole, ʻoiai kēlā mau niches me nā hiki ke hoʻouka kaua ʻia e nā pepeke kūikawā a me nā herbivores maʻamau (21). Mai ka ʻatikala groundbreaking a Fraenkel (22) e pili ana i nā kumu no ke ola ʻana o nā metabolites kikoʻī o nā mea kanu, ua manaʻo ʻia nā pilina me nā pepeke like ʻole he mau kaomi koho koʻikoʻi, a ua manaʻo ʻia ua hoʻohālikelike kēia mau pilina i nā mea kanu i ka wā o ka evolution. Ke ala metabolic (23). Hiki i nā ʻokoʻa interspecies i ka ʻokoʻa o nā metabolites kūikawā ke hōʻike i ke kaulike physiological e pili ana me ka pale ʻana o nā mea kanu constitutive a me inducible e kūʻē i nā hoʻolālā herbivorous, ʻoiai ʻo nā ʻano ʻelua e pili pinepine ʻole kekahi i kekahi (24). ʻOiai he mea pono paha ka mālama ʻana i kahi pale maikaʻi i nā manawa a pau, ʻo nā loli metabolic kūpono e pili ana i ka pale ʻana e hāʻawi i nā pono maopopo i ka ʻae ʻana i nā mea kanu e hoʻokaʻawale i nā kumuwaiwai waiwai i nā hoʻopukapuka physiological ʻē aʻe (19, 24), a pale i ka pono no ka symbiosis. ʻO ka pōʻino collateral (25). Eia kekahi, ʻo kēia mau hoʻonohonoho hou ʻana o nā metabolites kūikawā i hoʻokumu ʻia e nā mea kanu herbivores pepeke e alakaʻi i ka hoʻolaha luku ʻana i ka heluna kanaka (26), a hiki ke hōʻike pololei i nā heluhelu ʻana o nā loli kūlohelohe nui i ka hōʻailona jasmonic acid (JA), hiki ke mālama ʻia i ka heluna kanaka. ʻO nā hōʻailona JA kiʻekiʻe a haʻahaʻa he mau kālepa ma waena o ka pale ʻana i nā mea kanu herbivores a me ka hoʻokūkū me nā ʻano kikoʻī (27). Eia kekahi, e nalowale koke nā ala biosynthetic metabolite kūikawā a me ka hoʻololi ʻana i ka wā o ka evolution, e hopena ana i ka hoʻolaha metabolic patchy i waena o nā ʻano pili loa (28). Hiki ke hoʻokumu koke ʻia kēia mau polymorphisms i ka pane ʻana i nā ʻano herbivore e loli nei (29), ʻo ia hoʻi, ʻo ka loli ʻana o nā kaiāulu herbivore kahi mea nui e hoʻokele ana i ka heterogeneity metabolic.
Maanei, ua hoʻoponopono pono mākou i nā pilikia aʻe. (I) Pehea e hoʻonohonoho hou ai ka pepeke herbivorous i ka metabolome mea kanu? (Ii) He aha nā ʻāpana ʻike nui o ka plasticity metabolic e hiki ke helu ʻia e hoʻāʻo i nā wānana o ke kumumanaʻo pale lōʻihi? (Iii) Inā paha e hoʻonohonoho hou i ka metabolome mea kanu ma ke ʻano kūikawā i ka mea hoʻouka, inā pēlā, he aha ke kuleana o ka hormone mea kanu i ka hoʻopili ʻana i kahi pane metabolic kikoʻī, a ʻo wai nā metabolites e hāʻawi i ka ʻano kikoʻī o ka pale? (Iv) ʻOiai hiki ke hoʻonui ʻia nā wānana i hana ʻia e nā kumumanaʻo pale he nui ma nā pae āpau o nā ʻiʻo olaola, ua nīnau mākou pehea ke kūlike o ka pane metabolic i hana ʻia mai ka hoʻohālikelike kūloko i ka hoʻohālikelike interspecies? No kēia hopena, ua aʻo pono mākou i ka metabolome lau o ka nicotine paka, he mea kanu hoʻohālike ecological me ka metabolism kūikawā waiwai, a he kūpono ia e kūʻē i nā larvae o ʻelua mau herbivores maoli, ʻo Lepidoptera Datura (Ms) (Huhū loa, ʻai nui ʻia) Ma Solanaceae a me Spodoptera littoralis (Sl), ʻo nā ilo lau pulupulu he ʻano "genus", me nā mea kanu kikowaena o Solanaceae a me nā mea hoʻokipa ʻē aʻe o nā genera a me nā ʻohana meaʻai mea kanu. Ua kālailai mākou i ka spectrum metabolomics MS/MS a ua unuhi i nā wehewehe helu ʻike e hoʻohālikelike i nā kumumanaʻo OD a me MT. E hana i nā palapala ʻāina kikoʻī e hōʻike i ka ʻike o nā metabolites koʻikoʻi. Ua hoʻonui ʻia ka loiloi i ka heluna kanaka maoli o N. nasi a me nā ʻano paka pili loa e kālailai hou aku i ka covariance ma waena o ka hōʻailona hormone mea kanu a me ka hoʻokomo ʻana o OD.
I mea e hopu ai i kahi palapala ʻāina holoʻokoʻa e pili ana i ka plasticity a me ke ʻano o ka metabolome lau o ka paka herbivorous, ua hoʻohana mākou i kahi hana loiloi a me ka helu ʻana i hoʻomohala mua ʻia e hōʻiliʻili piha a wehe i nā spectra MS/MS kūʻokoʻa kiʻekiʻe mai nā mea kanu (9). Hiki i kēia ʻano hana undifferentiated (i kapa ʻia ʻo MS/MS) ke kūkulu i nā spectra hui non-redundant, hiki ke hoʻohana ʻia no nā loiloi pae hui āpau i wehewehe ʻia ma aneʻi. ʻO kēia mau metabolites mea kanu deconvoluted he ʻano like ʻole, nona nā haneli a i nā tausani o nā metabolites (ma kahi o 500-1000-s/MS/MS ma aneʻi). Maanei, noʻonoʻo mākou i ka plasticity metabolic i loko o ke ʻano o ke kumumanaʻo ʻike, a helu i ka ʻokoʻa a me ka ʻoihana o ka metabolome e pili ana i ka entropy Shannon o ka hoʻolaha pinepine metabolic. Ma ka hoʻohana ʻana i ke ʻano i hoʻokō mua ʻia (8), ua helu mākou i kahi hoʻonohonoho o nā ʻōkuhi hiki ke hoʻohana ʻia e helu i ka ʻokoʻa metabolome (Hj indicator), metabolic profile specialization (δj indicator) a me ka metabolic specificity o kahi metabolite hoʻokahi (Si indicator). Eia kekahi, ua hoʻopili mākou i ka Relative Distance Plasticity Index (RDPI) e helu i ka inducibility metabolome o nā herbivores (Kiʻi 1A) (30). I loko o kēia ʻōnaehana helu, mālama mākou i ka MS/MS spectrum ma ke ʻano he ʻāpana ʻike kumu, a hana i ka nui o MS/MS i loko o kahi palapala hoʻolaha alapine, a laila hoʻohana iā Shannon entropy e kuhi i ka ʻokoʻa metabolome mai ia mea. Ana ʻia ka metabolome specialization e ka awelika kikoʻī o kahi spectrum MS/MS hoʻokahi. No laila, ʻo ka hoʻonui ʻia ʻana o ka nui o kekahi mau papa MS/MS ma hope o ka hoʻokomo ʻana o ka herbivore ua hoʻololi ʻia i ka inducibility spectral, RDPI a me ka specialization, ʻo ia hoʻi, ka hoʻonui ʻia ʻana o ka index δj, no ka mea, ua hana ʻia nā metabolites kūikawā a ua hana ʻia kahi index Si kiʻekiʻe. ʻO ka hoʻohaʻahaʻa ʻana o ka index diversity Hj e hōʻike ana ua hoʻemi ʻia ka helu o MS/MS i hana ʻia, a i ʻole ka hoʻololi ʻana o ka hoʻolaha alapine profile i kahi kuhikuhi like ʻole, ʻoiai e hoʻemi ana i kona maopopo ʻole holoʻokoʻa. Ma o ka helu ʻana o ka helu kuhikuhi Si, hiki ke hōʻike i nā MS/MS i hoʻoulu ʻia e kekahi mau herbivores, ma ke ʻano ʻē aʻe, ʻo ka MS/MS ʻaʻole i pane i ka induction, ʻo ia kahi hōʻailona koʻikoʻi e hoʻokaʻawale i ka wānana MT a me OD.
(A) Nā wehewehe helu i hoʻohana ʻia no ka herbivorous (H1 a i Hx) MS/MS data-inducibility (RDPI), diversity (Hj index), specialization (δj index) a me ka metabolite specificity (Si index). ʻO ka hoʻonui ʻana i ke kekelē o ka specialization (δj) e hōʻike ana, ma ka awelika, ʻoi aku ka nui o nā metabolites kikoʻī herbivorous e hana ʻia, ʻoiai ʻo ka emi ʻana o ka diversity (Hj) e hōʻike ana i ka emi ʻana o ka hana ʻana o nā metabolites a i ʻole ka hoʻolaha like ʻole o nā metabolites ma ka palapala hoʻolaha. Loiloi ka waiwai Si inā he kikoʻī ka metabolite i kahi kūlana i hāʻawi ʻia (maanei, herbivorous) a i ʻole mālama ʻia ma ka pae like. (B) Kiʻikuhi manaʻo o ka wānana kumumanaʻo pale me ka hoʻohana ʻana i ka axis kumumanaʻo ʻike. Ua wānana ke kumumanaʻo OD e hoʻonui ka hoʻouka kaua herbivore i nā metabolites pale, no laila e hoʻonui ana iā δj. I ka manawa like, emi iho ʻo Hj no ka mea ua hoʻonohonoho hou ʻia ke ʻano i ka emi ʻana o ka maopopo ʻole o ka ʻike metabolic. Ua wānana ke kumumanaʻo MT e hoʻoulu ka hoʻouka ʻana o nā herbivores i nā loli ʻole i ke kuhikuhi ʻana i ka metabolome, no laila e hoʻonui ana iā Hj ma ke ʻano he hōʻailona o ka hoʻonui ʻia ʻana o ka maopopo ʻole o ka ʻike metabolic a me ke kumu o ka hoʻolaha ʻana o Si. Ua hāpai pū mākou i kahi kumu hoʻohālike i hui pū ʻia, ʻo ka MT maikaʻi loa, kahi e hoʻonui nui ʻia ai kekahi mau metabolites me nā waiwai pale kiʻekiʻe (waiwai Si kiʻekiʻe), aʻo nā mea ʻē aʻe e hōʻike ana i nā pane random (waiwai Si haʻahaʻa).
Ma ka hoʻohana ʻana i nā wehewehe ʻike ʻike, wehewehe mākou i ke kumumanaʻo OD e wānana i nā loli metabolite kūikawā i hoʻoulu ʻia e ka herbivore i loko o kahi kūlana constitutive uninduced e alakaʻi i (i) ka hoʻonui ʻana i ka metabolic specificity (Si index) e hoʻokele ana i ka metabonomic specificity (δj index) ʻO ka hoʻonui ʻana o) kekahi mau hui metabolite kūikawā me ka waiwai pale kiʻekiʻe, a me (ii) ka emi ʻana o ka diversity metabolome (Hj index) ma muli o ka hoʻololi ʻana o ka metabolic frequency distribution i ka leptin body distribution. Ma ka pae o kahi metabolite hoʻokahi, manaʻo ʻia kahi distribution Si i kauoha ʻia, kahi e hoʻonui ai ka metabolite i ka waiwai Si e like me kona waiwai pale (Kiʻi 1B). Ma kēia laina, wehewehe mākou i ke kumumanaʻo MT e wānana i ka hoʻonāukiuki e alakaʻi i (i) nā loli non-directional i nā metabolites e hopena ana i ka emi ʻana o ka δj index, a me (ii) ka hoʻonui ʻana o ka Hj index ma muli o ka hoʻonui ʻana o ka metabolic uncertainty. A i ʻole randomness, hiki ke helu ʻia e Shannon entropy ma ke ʻano o ka generalized diversity. No ka metabolic composition, e wānana ke kumumanaʻo MT i ka distribution random o Si. Ma ka noʻonoʻo ʻana aia kekahi mau metabolites ma lalo o nā kūlana kikoʻī ma lalo o nā kūlana kikoʻī, a ʻo nā kūlana ʻē aʻe ʻaʻole ma lalo o nā kūlana kikoʻī, a ʻo ko lākou waiwai pale e pili ana i ke kaiapuni, ua hāpai pū mākou i kahi kumu hoʻohālike pale i hui pū ʻia, kahi i hoʻolaha ʻia ai ʻo δj lāua ʻo Hj i ʻelua ma ka ʻaoʻao o Si. Hoʻonui i nā ʻaoʻao āpau, ʻo kekahi mau hui metabolite wale nō, nona nā waiwai pale kiʻekiʻe, e hoʻonui nui iā Si, aʻo nā mea ʻē aʻe e loaʻa kahi hoʻolaha random (Kiʻi 1B).
I mea e hoʻāʻo ai i ka wānana o ke kumumanaʻo pale i wehewehe hou ʻia ma ke axis o ka wehewehe kumumanaʻo ʻike, ua hoʻāla mākou i nā larvae herbivore loea (Ms) a i ʻole generalist (Sl) ma nā lau o Nepenthes pallens (Kiʻi 2A). Ma ka hoʻohana ʻana i ka loiloi MS/MS, ua kiʻi mākou i 599 mau spectra MS/MS non-redundant (faila ʻikepili S1) mai nā ʻāpana methanol o ka ʻiʻo lau i hōʻiliʻili ʻia ma hope o ka hānai ʻana i nā anuhe. Ma ka hoʻohana ʻana i nā index RDPI, Hj, a me δj e nānā i ka hoʻonohonoho hou ʻana o ka ʻike ʻike ma nā faila hoʻonohonoho MS/MS e hōʻike ana i nā ʻano hoihoi (Kiʻi 2B). ʻO ke ʻano holoʻokoʻa, e like me ka mea i wehewehe ʻia e ka wehewehe ʻike, i ka hoʻomau ʻana o nā anuhe i ka ʻai ʻana i nā lau, piʻi ke kiʻekiʻe o ka hoʻonohonoho hou ʻana o ka metabolic i ka hala ʻana o ka manawa: 72 mau hola ma hope o ka ʻai ʻana o ka herbivore, piʻi nui ka RDPI. Ke hoʻohālikelike ʻia me ka mana i hōʻino ʻole ʻia, ua emi nui ʻo Hj, ma muli o ka piʻi ʻana o ke kiʻekiʻe o ka kūikawā o ka ʻikepili metabolic, i helu ʻia e ka index δj. ʻO kēia ʻano i ʻike ʻia he kūlike ia me nā wānana o ke kumumanaʻo OD, akā ʻaʻole kūlike ia me nā wānana nui o ke kumumanaʻo MT, ka mea e manaʻoʻiʻo nei ua hoʻohana ʻia nā loli random (ʻaʻole kuhikuhi) i nā pae metabolite ma ke ʻano he camouflage pale (Kiʻi 1B). ʻOiai he ʻokoʻa ka ʻike elicitor oral secretion (OS) a me ke ʻano hānai o kēia mau mea kanu ʻelua, ua hopena kā lākou hānai pololei i nā loli like i nā kuhikuhi o Hj a me δj i nā manawa ʻohiʻohi 24 hola a me 72 hola. ʻO ka ʻokoʻa wale nō i loaʻa ma 72 mau hola o RDPI. Ke hoʻohālikelike ʻia me ka mea i hana ʻia e ka hānai ʻana o Ms, ʻoi aku ke kiʻekiʻe o ka metabolism holoʻokoʻa i hoʻokumu ʻia e ka hānai ʻana o Sl.
(A) Hoʻolālā hoʻokolohua: hānai ʻia nā puaʻa maʻamau (S1) a i ʻole nā ​​loea (Ms) herbivores me nā lau desalinated o nā mea kanu pitcher, ʻoiai no ka herbivory simulated, hoʻohana ʻia ka OS o Ms (W + OSMs) e lawelawe i ka puncture o nā kūlana lau maʻamau i ʻeha. ʻO S1 (W + OSSl) larvae a wai paha (W + W). ʻO ka mana (C) he lau i hōʻino ʻole ʻia. (B) Inducibility (RDPI i hoʻohālikelike ʻia me ka pakuhi mana), diversity (Hj index) a me ka specialization (δj index) index i helu ʻia no ka palapala metabolite kūikawā (599 MS/MS; faila ʻikepili S1). Hōʻike nā asterisks i nā ʻokoʻa koʻikoʻi ma waena o ka hānai pololei ʻana i nā herbivore a me ka hui mana (Student's t-test me ka paired t-test, *P<0.05 a me ***P<0.001). ns, ʻaʻole koʻikoʻi. (C) ʻImi hoʻonā manawa o ka mea nui (pahu polū, waikawa amino, waikawa organik a me ke kō; faila ʻikepili S2) a me ka spectrum metabolite kūikawā (pahu ʻulaʻula 443 MS/MS; faila ʻikepili S1) ma hope o ka mālama ʻana i ka herbivory simulated. Pili ke kāʻei kala i ka manawa hilinaʻi 95%. Hōʻike ka asterisk i ka ʻokoʻa koʻikoʻi ma waena o ka mālama ʻana a me ka mana [quadratic analysis of variance (ANOVA), ukali ʻia e ka ʻokoʻa koʻikoʻi o Tukey (HSD) no nā hoʻohālikelike he nui post hoc, *P<0.05, **P<0.01 A me *** P <0.001]. (D) Hana kūikawā o nā kiʻi hoʻopuehu a me nā ʻikepili metabolite kūikawā (nā laʻana i hana hou ʻia me nā mālama like ʻole).
No ka ʻimi ʻana inā paha e hōʻike ʻia ana ka hoʻololi hou ʻana i hoʻoulu ʻia e ka herbivore ma ka pae metabolome i nā loli i ka pae o nā metabolites pākahi, ua kālele mua mākou i nā metabolites i aʻo mua ʻia ma nā lau o Nepenthes pallens me ke kūʻē ʻana i ka herbivore i hōʻoia ʻia. ʻO nā phenolic amides he hydroxycinnamamide-polyamine conjugates e hōʻiliʻili ana i ka wā o ke kaʻina hana herbivory o nā pepeke a ua ʻike ʻia e hōʻemi i ka hana pepeke (32). Ua ʻimi mākou i nā precursors o ka MS/MS e pili ana a ua hoʻolālā i kā lākou mau curve kinetic cumulative (Kiʻi S1). ʻAʻole ia he mea kupanaha, ʻo nā phenol derivatives i pili ʻole i ka pale kūʻē i nā herbivore, e like me ka chlorogenic acid (CGA) a me ke rutin, ua hoʻohaʻahaʻa ʻia ma hope o ka herbivory. I ka hoʻohālikelike ʻana, hiki i nā herbivore ke hoʻolilo i nā phenol amides i mea ikaika loa. ʻO ka hānai mau ʻana o nā herbivore ʻelua i hopena i ka spectrum hoʻonāukiuki like o nā phenolamides, a ua maopopo loa kēia ʻano no ka de novo synthesis o nā phenolamides. E ʻike ʻia ka hanana like i ka wā e ʻimi ai i ke ala 17-hydroxygeranyl nonanediol diterpene glycosides (17-HGL-DTGs), kahi e hana ai i kahi nui o nā diterpenes acyclic me nā hana anti-herbivore kūpono (33), kahi i hoʻoulu ai ʻo Ms Feeding me Sl i kahi ʻano hōʻike like (Kiʻi S1)).
ʻO ka hemahema paha o nā hoʻokolohua hānai ʻana i nā mea kanu lāʻau pololei, ʻo ia ka ʻokoʻa o ka nui o ka ʻai ʻana i ka lau a me ka manawa hānai o nā mea kanu lāʻau, kahi e paʻakikī ai ke hoʻopau i nā hopena kikoʻī i nā mea kanu lāʻau i hoʻokumu ʻia e nā ʻeha a me nā mea kanu lāʻau. I mea e hoʻoponopono maikaʻi ai i ke ʻano kikoʻī o nā ʻano mea kanu lāʻau o ka pane metabolic lau i hoʻokomo ʻia, ua hoʻohālike mākou i ka hānai ʻana i nā larvae Ms a me Sl ma ka hoʻopili koke ʻana i ka OS i hōʻiliʻili hou ʻia (OSM a me OSS1) i ka puncture maʻamau W o nā kūlana lau kūlike. Ua kapa ʻia kēia kaʻina hana ʻo W + OS treatment, a hoʻohālikelike ia i ka induction ma ke kuhikuhi pono ʻana i ka hoʻomaka ʻana o ka pane i hoʻoulu ʻia e ka mea kanu lāʻau me ka ʻole o ka hoʻoulu ʻana i nā hopena huikau o nā ʻokoʻa i ka nui a i ʻole ka nui o ka nalowale o nā ʻiʻo (Kiʻi 2A) (34). Ma ka hoʻohana ʻana i ka MS/MS analysis and calculation pipeline, ua kiʻi mākou i 443 MS/MS spectra (data file S1), kahi i hoʻopili ʻia me nā spectra i hōʻuluʻulu mua ʻia mai nā hoʻokolohua hānai pololei. Ua hōʻike ka loiloi ʻike ʻike o kēia set ʻikepili MS/MS ua hōʻike ka hoʻolālā hou ʻana o nā metabolomes kūikawā lau ma ka hoʻohālike ʻana i nā mea kanu lāʻau i nā hoʻoulu OS-kikoʻī (Kiʻi 2C). ʻOi aku hoʻi, i hoʻohālikelike ʻia me ka mālama ʻana o OSS1, ua hoʻoulu ʻo OSM i ka hoʻonui ʻana o ka metabolome specialization i 4 mau hola. He mea kūpono ke hoʻomaopopo ʻana i ka hoʻohālikelike ʻana me ka ʻikepili hoʻokolohua hānai pololei ʻana i ka herbivore, ua ʻike ʻia nā kinetics metabolic i loko o kahi ʻelua-dimensional me ka hoʻohana ʻana iā Hj a me δj ma ke ʻano he mau hoʻonohonoho a me ke kuhikuhi ʻana o ka metabolome specialization i ka pane ʻana i ka mālama ʻana i ka herbivore i hoʻohālikelike ʻia i ka hala ʻana o ka manawa Hoʻonui mau (Kiʻi 2D). I ka manawa like, ua helu mākou i ka ʻike o nā waikawa amino, nā waikawa organik a me nā kō (faila ʻikepili S2) e noiʻi inā paha ʻo kēia hoʻonui i kuhikuhi ʻia i ka ʻike metabolome ma muli o ka hoʻonohonoho hou ʻana o ka metabolism kalapona waena i ka pane ʻana i nā herbivores i hoʻohālikelike ʻia (Kiʻi S2). No ka wehewehe maikaʻi ʻana i kēia ʻano, ua nānā hou mākou i nā kinetics hōʻiliʻili metabolic o nā ala phenolamide a me 17-HGL-DTG i kūkākūkā mua ʻia. Hoʻololi ʻia ka hoʻokomo ʻana o nā herbivores OS-specific i kahi ʻano hoʻonohonoho hou ʻokoʻa i loko o ka metabolism phenolamide (Kiʻi S3). ʻO nā amides phenolic e loaʻa ana nā ʻāpana coumarin a me caffeoyl e hoʻoulu ʻia e OSS1, ʻoiai ʻo OSM e hoʻoulu i kahi hoʻokomo kikoʻī o nā conjugates ferulyl. No ke ala 17-HGL-DTG, ua ʻike ʻia ka hoʻokomo ʻokoʻa o ka OS e nā huahana malonylation a me dimalonylation ma lalo (Kiʻi S3).
ʻO ka mea aʻe, ua aʻo mākou i ka plasticity transcriptome i hoʻokomo ʻia e OS me ka hoʻohana ʻana i ka ʻikepili microarray manawa-papa, kahi e hoʻohālike ai i ka hoʻohana ʻana o OSM e mālama i nā lau o nā lau mea kanu rosette i nā herbivores. ʻO ke kinetics sampling e pili pono ana me nā kinetics i hoʻohana ʻia ma kēia haʻawina metabolomics (35). Ke hoʻohālikelike ʻia me ka hoʻonohonoho hou ʻana o ka metabolome kahi i hoʻonui nui ʻia ai ka plasticity metabolic i ka hala ʻana o ka manawa, ʻike mākou i nā pahū transcription transient i nā lau i hoʻokumu ʻia e Ms, kahi i loaʻa ai ka transcriptome inducibility (RDPI) a me ka specialization (δj) ma 1. Ua nui ka piʻi ʻana o nā hola, a me ka diversity (Hj) i kēia manawa, ua hoʻemi nui ʻia ka hōʻike ʻana o BMP1, a ukali ʻia e ka hoʻomaha ʻana o ka transcriptome specialization (Kiʻi S4). ʻO nā ʻohana gene metabolic (e like me P450, glycosyltransferase, a me BAHD acyltransferase) e komo i ke kaʻina hana o ka hōʻuluʻulu ʻana i nā metabolites kūikawā mai nā ʻāpana kūkulu i loaʻa mai ka metabolism mua, ma hope o ke kumu hoʻohālike kiʻekiʻe-specialization mua i ʻōlelo ʻia ma luna. Ma ke ʻano he hihia haʻawina, ua kālailai ʻia ke ala phenylalanine. Ua hōʻoia ka loiloi ua hoʻokomo nui ʻia nā genes koʻikoʻi i ka metabolism phenolamide i nā mea kanu herbivores i hoʻohālikelike ʻia me nā mea kanu i huki ʻole ʻia, a ua pili pono i kā lākou mau ʻano hōʻike. ʻO ka transcription factor MYB8 a me nā genes structural PAL1, PAL2, C4H a me 4CL ma luna o kēia ala i hōʻike i ka hoʻomaka mua ʻana o ka transcription. ʻO nā Acyltransferases e pāʻani ana i kahi kuleana i ka ʻākoakoa hope loa o ka phenolamide, e like me AT1, DH29, a me CV86, e hōʻike ana i kahi ʻano upregulation lōʻihi (Kiʻi S4). Hōʻike nā ʻike ma luna nei ʻo ka hoʻomaka mua ʻana o ka transcriptome specialization a me ka hoʻonui hope ʻana o ka metabolomics specialization he ʻano i hoʻopili ʻia, hiki ke ma muli o ka ʻōnaehana hoʻoponopono synchronous e hoʻomaka ana i kahi pane pale ikaika.
ʻO ka hoʻonohonoho hou ʻana i ka hōʻailona hormone mea kanu e hana ma ke ʻano he papa hoʻoponopono e hoʻohui i ka ʻike herbivorous e hoʻolālā hou i ka physiology o nā mea kanu. Ma hope o ka hoʻohālike herbivore, ua ana mākou i ka dynamics cumulative o nā ʻano hormone mea kanu koʻikoʻi a nānā i ka co-expression manawa ma waena o lākou [Pearson correlation coefficient (PCC)> 0.4] (Kiʻi 3A). E like me ka mea i manaʻo ʻia, ua pili nā hormones mea kanu e pili ana i ka biosynthesis i loko o ka pūnaewele co-expression hormone mea kanu. Eia kekahi, ua hoʻopaʻa ʻia ka metabolic specificity (Si index) i kēia pūnaewele e hōʻike i nā hormones mea kanu i hoʻoulu ʻia e nā lāʻau like ʻole. Ua kaha ʻia ʻelua mau wahi nui o ka pane kikoʻī herbivorous: aia kekahi ma ka hui JA, kahi e hōʻike ai ʻo JA (kona ʻano biologically active JA-Ile) a me nā derivatives JA ʻē aʻe i ka helu Si kiʻekiʻe loa; ʻo kekahi ʻo ethylene (ET). Ua hōʻike wale ʻo Gibberellin i kahi piʻi iki o ka specificity herbivore, ʻoiai ʻo nā hormones mea kanu ʻē aʻe, e like me cytokinin, auxin, a me ka abscisic acid, he haʻahaʻa ka induction specificity no nā herbivores. Ke hoʻohālikelike ʻia me ka hoʻohana ʻana iā W + W wale nō, hiki ke hoʻololi ʻia ka hoʻonui ʻana o ka waiwai kiʻekiʻe o nā derivatives JA ma o ka noi OS (W + OS) i mea hōʻailona kikoʻī ikaika o JAs. Me ka manaʻo ʻole ʻia, ua ʻike ʻia ʻo OSM a me OSS1 me nā ʻike elicitor like ʻole e hoʻoulu i ka hōʻiliʻili like ʻana o JA a me JA-Ile. I ka hoʻohālikelike ʻana me OSS1, ua hoʻoulu kūikawā ʻia ʻo OSM e nā OSM, ʻoiai ʻaʻole hoʻonui ʻo OSS1 i ka pane o nā ʻeha basal (Kiʻi 3B).
(A) Ka loiloi pūnaewele co-expression e pili ana i ka helu ʻana o PCC o ka simulation kinetics hōʻiliʻili hormone mea kanu i hoʻokomo ʻia e ka herbivore. Hōʻike ka node i hoʻokahi hormone mea kanu, a ʻo ka nui o ka node e hōʻike ana i ka helu Si kikoʻī i ka hormone mea kanu ma waena o nā lāʻau lapaʻau. (B) Hōʻiliʻili ʻia o JA, JA-Ile a me ET i nā lau i hoʻokumu ʻia e nā lāʻau lapaʻau like ʻole i hōʻike ʻia e nā kala like ʻole: ʻapelika, W + OSM; uliuli, W + OSSl; ʻeleʻele, W + W; hina, C (mana). Hōʻike nā Asterisks i nā ʻokoʻa koʻikoʻi ma waena o ka lāʻau lapaʻau a me ka mana (ʻelua ala ANOVA i ukali ʻia e Tukey HSD post hoc multiple comparison, *** P <0.001). Ka loiloi ʻike ʻike o (C)697 MS/MS (faila ʻikepili S1) ma JA biosynthesis a me ka spectrum ʻike i hoʻopilikia ʻia (irAOC a me irCOI1) a me (D)585 MS/MS (faila ʻikepili S1) ma ETR1 me ka hōʻailona ET i hoʻopilikia ʻia ʻElua mau lāʻau lapaʻau herbivore i hoʻohālikelike ʻia i hoʻoulu i nā laina mea kanu a me nā mea kanu kaohi kaʻa hakahaka (EV). Hōʻike nā Asterisks i nā ʻokoʻa koʻikoʻi ma waena o ka mālama ʻana iā W+OS a me ka mana i hōʻino ʻole ʻia (ʻelua ala ANOVA i ukali ʻia e Tukey HSD post hoc multiple comparison, *P<0.05, **P<0.01 a me ***P<0.001). (E) Nā kiʻi i hoʻopuehu ʻia o ke kūʻē i hoʻopuehu ʻia i ka kūikawā. Hōʻike nā kala i nā ʻano like ʻole i hoʻololi ʻia i ka genetics; hōʻike nā hōʻailona i nā ʻano mālama like ʻole: triangle, W + OSS1; rectangle, W + OSM; pōʻai C
ʻO ka mea aʻe, hoʻohana mākou i kahi ʻano genetically i hoʻololi ʻia o Nepenthes attenuated (irCOI1 a me sETR1) i nā ʻanuʻu koʻikoʻi o ka biosynthesis JA a me ET (irAOC a me irACO) a me ka ʻike (irCOI1 a me sETR1) e kālailai i ka metabolism o kēia mau hormones mea kanu ʻelua ma nā herbivores ʻO ka hāʻawi pili o ka reprogramming. E like me nā hoʻokolohua ma mua, ua hōʻoia mākou i ka hoʻokomo ʻana o ka herbivore-OS i nā mea lawe hakahaka (EV) (Kiʻi 3, C a i D) a me ka emi ʻana o ka helu Hj i hoʻokumu ʻia e OSM, ʻoiai ua piʻi ka helu δj. ʻOi aku ka ʻike ʻia o ka pane ma mua o ka pane i hoʻoulu ʻia e OSS1. ʻO kahi kiʻi laina ʻelua e hoʻohana ana iā Hj a me δj ma ke ʻano he mau hoʻonohonoho e hōʻike ana i ka deregulation kikoʻī (Kiʻi 3E). ʻO ke ʻano maopopo loa, ʻo ia i loko o nā ʻano nele i ka hōʻailona JA, ua aneane pau loa ka ʻokoʻa metabolome a me nā loli kūikawā i hoʻokumu ʻia e nā herbivores (Kiʻi 3C). I ka hoʻohālikelike ʻana, ʻo ka ʻike ET mālie i nā mea kanu sETR1, ʻoiai ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka hopena holoʻokoʻa ma nā loli i ka metabolism herbivorous ma mua o ka hōʻailona JA, hoʻēmi i ka ʻokoʻa ma nā ʻōkuhi Hj a me δj ma waena o nā hoʻonāukiuki OSM a me OSS1 (Kiʻi 3D a me ke Kiʻi S5). . Hōʻike kēia ma waho aʻe o ka hana koʻikoʻi o ka transduction hōʻailona JA, lawelawe pū ka transduction hōʻailona ET ma ke ʻano he hoʻoponopono maikaʻi ʻana o ka pane metabolic kikoʻī o nā herbivores. E kūlike me kēia hana hoʻoponopono maikaʻi, ʻaʻohe loli i ka inducibility metabolome holoʻokoʻa i nā mea kanu sETR1. Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, i hoʻohālikelike ʻia me nā mea kanu sETR1, ua hoʻoulu nā mea kanu irACO i nā amplitudes like o nā loli metabolic i hoʻokumu ʻia e nā herbivores, akā ua hōʻike nui i nā helu Hj a me δj ma waena o nā pilikia OSM a me OSS1 (Kiʻi S5).
I mea e ʻike ai i nā metabolites kūikawā i loaʻa nā makana koʻikoʻi i ka pane kikoʻī o nā herbivores a hoʻomaikaʻi i kā lākou hana ʻana ma o nā hōʻailona ET, ua hoʻohana mākou i ke ʻano MS/MS i hoʻomohala mua ʻia. Hilinaʻi kēia ʻano hana i ke ʻano bi-clustering e hoʻomaopopo hou i ka ʻohana metabolic mai nā ʻāpana MS/MS [huahana kiko normalized (NDP)] a me ka helu like ma muli o ka pohō kūlike ʻole (NL). ʻO ka ʻikepili MS/MS i kūkulu ʻia ma o ka nānā ʻana i nā laina transgenic ET i hana i 585 MS/MS (faila ʻikepili S1), i hoʻoholo ʻia ma ka hoʻohui ʻana iā lākou i ʻehiku mau modula MS/MS nui (M) (Kiʻi 4A). Hoʻopiha nui ʻia kekahi o kēia mau modula me nā metabolites kūikawā i wehewehe mua ʻia: no ka laʻana, ʻo M1, M2, M3, M4 a me M7 he waiwai i nā phenol derivatives like ʻole (M1), flavonoid glycosides (M2), acyl sugars (M3 A me M4), a me 17-HGL-DTG (M7). Eia kekahi, ua helu ʻia ka ʻike kikoʻī metabolic (Si index) o kahi metabolite hoʻokahi i kēlā me kēia module, a hiki ke ʻike ʻia kona hoʻolaha Si me ka naʻauao. I ka pōkole, ʻo nā spectra MS/MS e hōʻike ana i nā herbivory kiʻekiʻe a me ke ʻano genotype e hōʻike ʻia e nā waiwai Si kiʻekiʻe, a hōʻike nā helu helu kurtosis i ka hoʻolaha ʻana o ka huluhulu ma ke kihi huelo ʻākau. Ua ʻike ʻia kekahi ʻano hoʻolaha colloid lean ma M1, kahi i hōʻike ai ka phenol amide i ka hapa Si kiʻekiʻe loa (Kiʻi 4B). ʻO ka 17-HGL-DTG inducible herbivorous i ʻōlelo ʻia ma mua ma M7 i hōʻike i kahi helu Si kaulike, e hōʻike ana i kahi kekelē kaulike o ka hoʻoponopono ʻokoʻa ma waena o nā ʻano OS ʻelua. I ka hoʻohālikelike ʻana, ʻo ka hapa nui o nā metabolites kūikawā i hana ʻia, e like me ke rutin, CGA, a me nā acyl sugars, aia i waena o nā helu Si haʻahaʻa loa. I mea e ʻimi maikaʻi ai i ka paʻakikī o ke ʻano a me ka hoʻolaha Si ma waena o nā metabolites kūikawā, ua kūkulu ʻia kahi pūnaewele molecular no kēlā me kēia module (Kiʻi 4B). ʻO kahi wānana koʻikoʻi o ke kumumanaʻo OD (i hōʻuluʻulu ʻia ma ke Kiʻi 1B) ʻo ia ka hoʻonohonoho hou ʻana o nā metabolites kūikawā ma hope o ka herbivory e alakaʻi i nā loli hoʻokahi ala i nā metabolites me ka waiwai pale kiʻekiʻe, ʻoi aku hoʻi ma ka hoʻonui ʻana i ko lākou kikoʻī (e kūʻē i ka hoʻolaha random) Mode) Defensive metabolite i wānana ʻia e ke kumumanaʻo MT. ʻO ka hapa nui o nā phenol derivatives i hōʻiliʻili ʻia ma M1 e pili pono ana i ka emi ʻana o ka hana pepeke (32). I ka hoʻohālikelike ʻana i nā waiwai Si i loko o nā metabolites M1 ma waena o nā lau i hoʻokomo ʻia a me nā lau o nā mea kanu hoʻomalu EV i 24 mau hola, ua ʻike mākou he ʻano piʻi nui ka metabolic specificity o nā metabolites he nui ma hope o nā pepeke herbivory (Kiʻi 4C). Ua ʻike ʻia ka piʻi kikoʻī o ka waiwai Si ma nā phenolamides pale wale nō, akā ʻaʻohe piʻi o ka waiwai Si i ʻike ʻia ma nā phenols ʻē aʻe a me nā metabolites i ʻike ʻole ʻia e noho pū ana ma kēia module. He kumu hoʻohālike kūikawā kēia, e pili ana i ke kumumanaʻo OD. ʻO nā wānana nui o nā loli metabolic i hoʻokumu ʻia e nā herbivores he kūlike. I mea e hoʻāʻo ai inā ua hoʻoulu ʻia kēia ʻano kikoʻī o ka spectrum phenolamide e ka ET kikoʻī OS, ua hoʻolālā mākou i ka metabolite Si index a ua hoʻoulu i kahi waiwai hōʻike ʻokoʻa ma waena o OSM a me OSS1 i nā genotypes EV a me sETR1 (Kiʻi 4D). Ma sETR1, ua hoʻemi nui ʻia ka ʻokoʻa i hoʻoulu ʻia e ka phenamide ma waena o OSM a me OSS1. Ua hoʻopili pū ʻia ke ʻano bi-clustering i ka ʻikepili MS/MS i hōʻiliʻili ʻia i loko o nā ʻano me ka JA lawa ʻole e hoʻoholo i nā modula MS/MS nui e pili ana i ka hoʻokaʻawale metabolic JA-regulated (Kiʻi S6).
(A) ʻO nā hopena clustering o 585 MS/MS e pili ana i ka ʻāpana i kaʻana like ʻia (NDP like) a me ka pohō kūlike ʻole (NL like) e hopena i ka module (M) e kūlike me ka ʻohana hui i ʻike ʻia, a i ʻole ma o ka haku mele Metabolite i ʻike ʻole ʻia a i ʻole i hoʻololi maikaʻi ʻole ʻia. Ma ka ʻaoʻao o kēlā me kēia module, hōʻike ʻia ka hoʻolaha metabolite (MS/MS) kikoʻī (Si). (B) Pūnaewele molekala modular: Hōʻike nā Nodes iā MS/MS a me nā kihi, NDP (ʻulaʻula) a me NL (polū) nā helu MS/MS (ʻoki ʻia,> 0.6). ʻO ka helu kikoʻī metabolite i hoʻopaʻa ʻia (Si) i kala ʻia ma muli o ka module (hema) a ua palapala ʻia i ka pūnaewele molekala (ʻākau). (C) Module M1 o ka mea kanu EV ma ke kūlana constitutive (mana) a me ke kūlana i hoʻokomo ʻia (simulated herbivore) ma 24 mau hola: kiʻikuhi pūnaewele molekala (ʻo ka waiwai Si ka nui o ka node, ua hōʻike ʻia ka phenolamide pale i ka polū). (D) ʻO ke kiʻikuhi pūnaewele molekala M1 o ka laina spectrum sETR1 me ka ʻike EV a me ET impaired: ka hui phenolic i hōʻike ʻia e ka node pōʻai ʻōmaʻomaʻo, a me ka ʻokoʻa koʻikoʻi (waiwai P) ma waena o nā lāʻau lapaʻau W + OSM a me W + OSS1 e like me ka nui o ka Node. 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 ma wolfberry Son; Nick. O-AS, O-acyl sugar.
Ua hoʻonui hou mākou i ka nānā ʻana mai kahi genotype Nepenthes hoʻokahi i hoʻemi ʻia i nā heluna kanaka maoli, kahi i wehewehe mua ʻia ai nā loli intraspecific ikaika i nā pae JA herbivorous a me nā pae metabolite kikoʻī i nā heluna kanaka maoli (26). E hoʻohana i kēia ʻikepili e uhi i 43 germplasms. Aia kēia mau germplasms i 123 mau ʻano mea kanu mai N. pallens. Ua lawe ʻia kēia mau mea kanu mai nā hua i hōʻiliʻili ʻia ma nā wahi noho like ʻole ma Utah, Nevada, Arizona, a me Kaleponi (Kiʻi S7), ua helu mākou i ka ʻokoʻa metabolome (i kapa ʻia ma aneʻi ka pae heluna kanaka) β diversity) a me ka specialization i hoʻokumu ʻia e OSM. E like me nā haʻawina ma mua, ua ʻike mākou i kahi ākea o nā loli metabolic ma nā koʻi Hj a me δj, e hōʻike ana he ʻokoʻa koʻikoʻi nā germplasms i ka plasticity o kā lākou mau pane metabolic i nā herbivores (Kiʻi S7). Hoʻomanaʻo kēia hui i nā nānā mua e pili ana i ka laulā dynamic o nā loli JAs i hoʻokumu ʻia e nā herbivores, a ua mālama i kahi waiwai kiʻekiʻe loa i hoʻokahi heluna kanaka (26, 36). Ma ka hoʻohana ʻana iā JA a me JA-Ile e hoʻāʻo i ka pilina pae holoʻokoʻa ma waena o Hj a me δj, ua ʻike mākou aia kahi pilina maikaʻi koʻikoʻi ma waena o JA a me ka metabolome β diversity and specialization index (Kiʻi S7). Hōʻike kēia i ka heterogeneity i hoʻokomo ʻia e ka herbivore i ka JAs induction i ʻike ʻia ma ka pae heluna kanaka ma muli paha o nā polymorphisms metabolic koʻikoʻi i hoʻokumu ʻia e ke koho ʻana mai nā mea kanu pepeke.
Ua hōʻike ʻia nā haʻawina mua he ʻokoʻa loa nā ʻano paka i ke ʻano a me ka hilinaʻi pili i nā pale metabolic i hoʻoulu ʻia a me nā mea i hoʻokumu ʻia. Ua manaʻoʻiʻo ʻia ua hoʻoponopono ʻia kēia mau loli i ka transduction hōʻailona anti-herbivore a me nā hiki ke pale aku e ke kaomi heluna pepeke, ke kaʻina ola o nā mea kanu, a me nā kumukūʻai hana pale ma ka niche kahi e ulu ai kahi ʻano. Ua aʻo mākou i ke kūlike o ka hoʻoponopono hou ʻana o ka metabolome lau i hoʻoulu ʻia e nā herbivores o ʻeono mau ʻano Nicotiana maoli i ʻAmelika ʻĀkau a me ʻAmelika Hema. Pili loa kēia mau ʻano me Nepenthes ʻAmelika ʻĀkau, ʻo ia hoʻi ʻo Nicolas Bociflo. La, N. nicotinis, Nicotiana n. mauʻu attenuated, Nicotiana tabacum, paka linear, paka (Nicotiana spegazzinii) a me ka paka lau paka (Nicotiana obtusifolia) (Kiʻi 5A) (37). ʻEono o kēia mau ʻano, me nā ʻano i ʻike maikaʻi ʻia ʻo N. e ʻoluʻolu, he mau mea kanu makahiki o ka clade petunia, a ʻo obtusifolia N. he mau mea kanu mau o ka clade kaikuahine ʻo Trigonophyllae (38). Ma hope mai, ua hana ʻia ka hoʻokomo ʻana o W + W, W + OSM a me W + OSS1 ma luna o kēia mau ʻano ʻehiku e aʻo i ka hoʻonohonoho hou ʻana o ka metabolic o ka hānai ʻana i nā pepeke ma ka pae ʻano.
(A) He lāʻau phylogenetic bootstrap e pili ana i ka likelika kiʻekiʻe loa [no ka synthesis glutamine nuklea (38)] a me ka hoʻolaha ʻāina o ʻehiku mau ʻano Nicotiana pili loa (nā kala like ʻole) (37). (B) He kiʻikuhi hoʻopuehu o ka ʻokoʻa kūikawā no nā ʻano metabolic o ʻehiku mau ʻano Nicotiana (939 MS/MS; faila ʻikepili S1). Ma ka pae ʻano, pili maikaʻi ʻole ka ʻokoʻa metabolome me ke kiʻekiʻe o ka loea. Hōʻike ʻia ka nānā ʻana o ka pilina pae ʻano ma waena o ka ʻokoʻa metabolic a me ka loea a me ka hōʻiliʻili ʻana o JA ma ke Kiʻi 2. S9. Kala, nā ʻano like ʻole; triangle, W + OSS1; rectangle, W + OSM; (C) Hoʻonohonoho ʻia nā dynamics Nicotiana JA a me JA-Ile e like me ka amplitude excitation OS (ʻelua ala ANOVA a me Tukey HSD post-multiple comparison, * P <0.05, ** P <0.01 a me * ** No ka hoʻohālikelike ʻana o W + OS a me W + W, P <0.001). ʻO ka pahu kiʻi o (D) ka ʻokoʻa a me (E) ka hoʻolaha kūikawā ʻana o kēlā me kēia ʻano ma hope o ka hoʻohālike ʻana i ka herbivorous a me ka methyl JA (MeJA). Hōʻike ka asterisk i ka ʻokoʻa koʻikoʻi ma waena o W + OS a me W + W a i ʻole lanolin me W (Lan + W) a i ʻole Lan me MeJA (Lan + MeJa) a me ka mana Lan (ʻelua ala loiloi o ka variance, ukali ʻia e ka hoʻohālikelike lehulehu post hoc HSD a Tukey, *P<0.05, **P<0.01 a me ***P<0.001).
Ma ka hoʻohana ʻana i ke ʻano hui pālua, ua ʻike mākou i 9 mau modula o 939 MS/MS (faila ʻikepili S1). ʻOkoʻa loa ka haku mele ʻana o MS/MS i hoʻonohonoho hou ʻia e nā ʻano like ʻole ma waena o nā modula like ʻole ma waena o nā ʻano (Kiʻi S8). ʻO ka nānā ʻana iā Hj (i kapa ʻia ma ʻaneʻi ʻo ka γ-diversity pae ʻano) a me δj e hōʻike ana ua hōʻuluʻulu ʻia nā ʻano like ʻole i loko o nā hui like ʻole ma ka wahi metabolic, kahi i ʻoi aku ka ʻike ʻia o ka mahele pae ʻano ma mua o ka hoʻonāukiuki. Me ka ʻokoʻa o N. linear a me N. obliquus, hōʻike lākou i kahi ākea ākea o nā hopena induction (Kiʻi 5B). I ka hoʻohālikelike ʻana, ʻoi aku ka maopopo o ka pane metabolic o nā ʻano e like me N. purpurea a me N. obtusifolia i ka mālama ʻana, akā ʻoi aku ka ʻokoʻa o ka metabolome. ʻO ka hoʻolaha ʻana o ka pane metabolic i hoʻokomo ʻia i hopena i kahi pilina maikaʻi ʻole ma waena o ka specialization a me ka gamma diversity (PCC = -0.46, P = 4.9 × 10-8). ʻO nā loli i hoʻoulu ʻia e OS i nā pae JAs e pili pono ana me ka hoʻokaʻawale ʻana o ka metabolome, a pili maikaʻi ʻole me ka ʻokoʻa gamma metabolic i hōʻike ʻia e kēlā me kēia ʻano (Kiʻi 5B a me Kiʻi S9). He mea kūpono ke hoʻomaopopo ʻana ua kapa ʻia nā ʻano i kapa ʻia ʻo "signal response" ma ke Kiʻi 5C, e like me Nepenthes nematodes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute, a me Nepenthes attenuated, ua hana i nā hōʻailona koʻikoʻi ma 30 mau minuke. ʻO nā maʻi ahulau OS-specific JA a me JA-Ile hou, ʻoiai ʻo nā bacteria ʻē aʻe i kapa ʻia ʻo "signal unresponsive", e like me Nepenthes mills, Nepenthes powdery a me N. obtusifolia e hōʻike wale ana i ka JA-Ile Edge induction me ka ʻole o kekahi ʻano kikoʻī OS (Kiʻi 5C). Ma ka pae metabolic, e like me ka mea i ʻōlelo ʻia ma luna, no nā Nepenthes attenuated, ua hōʻike nā mea pane hōʻailona i ka kikoʻī OS a hoʻonui nui i ka δj, ʻoiai e hōʻemi ana iā Hj. ʻAʻole i ʻike ʻia kēia hopena priming OS-specific i nā ʻano i hoʻokaʻawale ʻia he mau ʻano hōʻailona non-reactive (Kiʻi 5, D a me E). Hoʻokaʻawale pinepine ʻia nā metabolites OS-kikoʻī ma waena o nā ʻano pane hōʻailona, ​​a hui pū kēia mau hui hōʻailona me nā ʻano me nā pane hōʻailona nāwaliwali, ʻoiai ʻo nā ʻano me nā pane hōʻailona nāwaliwali e hōʻike ana i ka hilinaʻi liʻiliʻi (Kiʻi S8). Hōʻike kēia hopena ua pili ka hoʻokomo ʻana o OS-kikoʻī o JAs a me ka hoʻonohonoho hou ʻana o OS-kikoʻī o ka metabolome ma lalo ma ka pae ʻano.
ʻO ka mea aʻe, ua hoʻohana mākou i kahi paʻi lanolin e loaʻa ana ka methyl JA (MeJA) e mālama i nā mea kanu e noiʻi ai inā ua kaupalena ʻia kēia mau ʻano hoʻopili e ka loaʻa ʻana o JA i hoʻopili ʻia e ka exogenous JA, kahi e noho ai i loko o ka cytoplasm o nā mea kanu. ʻO ka deesterification wikiwiki ʻo JA. Ua ʻike mākou i ke ʻano like o ka loli mālie mai nā ʻano pane-hōʻailona i nā ʻano pane-hōʻailona i hoʻokumu ʻia e ka hoʻolako mau ʻana o JA (Kiʻi 5, D a me E). I ka pōkole, ua hoʻoponopono hou ka mālama ʻana o MeJA i nā metabolomes o nā nematodes linear, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens, a me N. mikimotoi, e hopena ana i ka piʻi nui ʻana o δj a me ka emi ʻana o Hj. Ua hōʻike wale ʻo N. purpurea i ka piʻi ʻana o δj, akā ʻaʻole ʻo Hj. ʻO N. obtusifolia, ka mea i hōʻike mua ʻia e hōʻiliʻili i nā pae haʻahaʻa loa o JAs, pane maikaʻi ʻole hoʻi i ka mālama ʻana o MeJA ma ke ʻano o ka hoʻonohonoho hou ʻana o ka metabolome. Hōʻike kēia mau hopena ua kaupalena ʻia ka hana ʻana o JA a i ʻole ka transduction hōʻailona ma ke ʻano physiological i nā ʻano pane ʻole hōʻailona. No ka hoʻāʻo ʻana i kēia kuhiakau, ua aʻo mākou i nā ʻano ʻehā (N. pallens, N. mills, N. pink a me N. microphylla) i hoʻoulu ʻia e W + W, W + OSMs a me W + OSS1 Transcriptome (39). E kūlike me ke ʻano o ka hoʻoponopono hou ʻana o ka metabolome, ua hoʻokaʻawale maikaʻi ʻia nā ʻano ma ka hakahaka transcriptome, ma waena o ia mau mea i hōʻike ʻia e N. attenuated ka RDPI OS-induced kiʻekiʻe loa, ʻoiai ʻo N. gracilis ka mea haʻahaʻa loa (Kiʻi 6A). Eia naʻe, ua ʻike ʻia ʻo ka ʻokoʻa transcriptome i hoʻoulu ʻia e N. oblonga ka mea haʻahaʻa loa ma waena o nā ʻano ʻehā, kūʻē i ka ʻokoʻa metabonomic kiʻekiʻe loa o N. oblonga i hōʻike mua ʻia ma ʻehiku mau ʻano. Ua hōʻike nā haʻawina ma mua he hui o nā genes e pili ana i nā hōʻailona pale mua, me nā hōʻailona JA, e wehewehe ana i ke ʻano kūikawā o nā pane pale mua i hoʻoulu ʻia e nā elicitors e pili ana i ka herbivore ma nā ʻano Nicotiana (39). ʻO ka hoʻohālikelike ʻana i nā ala hōʻailona JA ma waena o kēia mau ʻano ʻehā i hōʻike i kahi ʻano hoihoi (Kiʻi 6B). ʻO ka hapa nui o nā genes ma kēia ala, e like me AOC, OPR3, ACX a me COI1, ua hōʻike i nā pae kiʻekiʻe o ka hoʻokomo ʻana i loko o kēia mau ʻano ʻehā. Eia nō naʻe, hoʻololi kahi gene koʻikoʻi, ʻo JAR4, iā JA i loko o kona ʻano biologically active o nā transcripts i hōʻiliʻili ʻia e JA-Ile, a he haʻahaʻa loa kona pae transcription, ʻoi aku hoʻi ma N. mills, Nepenthes pieris a me N. microphylla. Eia kekahi, ʻo ka transcript wale nō o kekahi gene AOS ʻaʻole i ʻike ʻia ma N. bifidum. ʻO kēia mau loli i ka hōʻike ʻana o ka gene ke kuleana no nā phenotypes koʻikoʻi i hoʻokumu ʻia e ka hana haʻahaʻa JA i nā ʻano anergic hōʻailona a me ka hoʻokomo ʻana o N. gracilis.
(A) Ka loiloi ʻike ʻike o ka hoʻolālā hou ʻana o nā pane transcriptional mua o ʻehā mau ʻano paka pili loa i laʻana ʻia he 30 mau minuke ma hope o ka hoʻokomo ʻana i ka herbivory. Ua helu ʻia ʻo RDPI ma ka hoʻohālikelike ʻana i nā lau i hoʻokomo ʻia e ka OS herbivore me ka mana ʻeha. Hōʻike nā kala i nā ʻano like ʻole, a hōʻike nā hōʻailona i nā ʻano lapaʻau like ʻole. (B) Ka loiloi ʻana o ka hōʻike ʻana o ka gene ma nā ala hōʻailona JA ma waena o nā ʻano ʻehā. Hōʻike ʻia ke ala JA maʻalahi ma ka ʻaoʻao o ka pahu kiʻi. Hōʻike nā kala like ʻole i nā ʻano hana like ʻole. Hōʻike ka asterisk he ʻokoʻa koʻikoʻi ma waena o ka mālama ʻana o W + OS a me ka mana W + W (no ka hoʻāʻo t a ka Haumāna no nā ʻokoʻa pairwise, *P<0.05, **P<0.01 a me ***P<0.001). OPDA, 12-oxophytodienoic acid; OPC-8: 0,3-oxo-2(2′(Z)-pentenyl)-cyclopentane-1-octanoic acid.
Ma ka ʻāpana hope loa, ua aʻo mākou pehea e hiki ai i ka hoʻoponopono hou ʻana o nā ʻano pepeke o ka metabolome o nā ʻano mea kanu like ʻole ke kū i nā herbivores. Ua hoʻoikaika ka noiʻi mua i ka genus Nicotiana. ʻOkoʻa loa ko lākou kūʻē ʻana iā Ms a me nā larvae (40). Maanei, ua aʻo mākou i ka pilina ma waena o kēia kumu hoʻohālike a me ko lākou plasticity metabolic. Ma ka hoʻohana ʻana i nā ʻano paka ʻehā i luna, a me ka hoʻāʻo ʻana i ka pilina ma waena o ka ʻokoʻa a me ka kūikawā o ka metabolome i hoʻokumu ʻia e nā herbivores a me ke kūʻē ʻana o nā mea kanu iā Ms a me Sl, ua ʻike mākou i ke kūʻē ʻana, ka ʻokoʻa a me ka kūikawā i ka generalist Sl All e pili pono ana, ʻoiai ua nāwaliwali ka pilina ma waena o ke kūʻē ʻana i nā wahine loea a me ka kūikawā, a ʻaʻole koʻikoʻi ka pilina me ka ʻokoʻa (Kiʻi S10). E pili ana i ke kūʻē ʻana o S1, ʻo ka N. chinensis a me N. gracilis i hoʻēmi ʻia, i hōʻike mua ʻia e hōʻike i nā pae transduction hōʻailona JA a me ka plasticity metabolome, he mau pane like ʻole i ka hoʻokomo ʻana o ka herbivore, a ua hōʻike pū lākou i ke kūʻē kiʻekiʻe like. Sex.
I nā makahiki he kanaono i hala iho nei, ua hāʻawi ke kumumanaʻo pale lāʻau i kahi ʻōnaehana kumumanaʻo, ma muli o ka wānana a nā mea noiʻi i kahi helu nui o ka ulu ʻana a me nā hana o nā metabolites kūikawā o nā mea kanu. ʻAʻole hahai ka hapa nui o kēia mau kumumanaʻo i ke kaʻina hana maʻamau o nā manaʻo ikaika (41). Hāʻawi lākou i nā wānana koʻikoʻi (3) ma ka pae like o ka loiloi. Ke ʻae ka hoʻāʻo ʻana i nā wānana koʻikoʻi e loiloi ʻia nā kumumanaʻo kikoʻī, e hana kēia i ke kahua e neʻe i mua. E kākoʻo ʻia, akā e hōʻole i nā mea ʻē aʻe (42). Akā, hana ke kumumanaʻo hou i nā wānana ma nā pae like ʻole o ka loiloi a hoʻohui i kahi papa hou o nā noʻonoʻo wehewehe (42). Eia naʻe, hiki ke wehewehe maʻalahi ʻia nā kumumanaʻo ʻelua i hāpai ʻia ma ka pae hana, ʻo MT a me OD, he mau wānana koʻikoʻi o nā loli metabolic kūikawā i hoʻokumu ʻia e nā herbivores: Manaʻo ke kumumanaʻo OD he kuhikuhi kiʻekiʻe nā loli i ka "ākea" metabolic kūikawā. Manaʻo ke kumumanaʻo MT e ʻaʻole kuhikuhi kēia mau loli a aia ma kahi metabolic, a loaʻa nā metabolites waiwai pale kiʻekiʻe. Ua hoʻāʻo ʻia nā hoʻokolohua mua o nā wānana OD a me MT me ka hoʻohana ʻana i kahi hui haiki o nā hui "pale" a priori. ʻO kēia mau hoʻāʻo metabolite-centric e pale aku i ka hiki ke kālailai i ka nui a me ke ala o ka hoʻonohonoho hou ʻana o ka metabolome i ka wā herbivory, a ʻaʻole ʻae i ka hoʻāʻo ʻana i loko o kahi ʻōnaehana helu kūlike e koi ai i nā wānana koʻikoʻi e hiki ke noʻonoʻo ʻia he holoʻokoʻa E helu i nā loli i ka metabolome mea kanu. Maanei, ua hoʻohana mākou i ka ʻenehana hou i ka metabolomics e pili ana i ka computational MS a hana i ka deconvolution MS analysis ma ke kālā maʻamau o nā wehewehe kumumanaʻo ʻike e hoʻāʻo i ka ʻokoʻa ma waena o nā mea ʻelua i manaʻo ʻia ma ka pae metabolomics honua. ʻO ka wānana koʻikoʻi o kēia kumumanaʻo. Ua hoʻopili ʻia ke kumumanaʻo ʻike ma nā ʻano he nui, ʻoi aku hoʻi ma ke ʻano o ka biodiversity a me ka noiʻi kahe meaʻai (43). Eia naʻe, e like me kā mākou ʻike, ʻo ia ka noi mua i hoʻohana ʻia e wehewehe i ka wahi ʻike metabolic o nā mea kanu a hoʻoponopono i nā pilikia ecological e pili ana i nā loli metabolic manawa pōkole i ka pane ʻana i nā cues kaiapuni. Ma ke ʻano kūikawā, aia ka hiki o kēia ʻano hana i kona hiki ke hoʻohālikelike i nā ʻano i loko a ma waena o nā ʻano mea kanu e nānā pehea i ulu ai nā herbivores mai nā ʻano like ʻole i nā ʻano macroevolutionary inter-species ma nā pae like ʻole o ka evolution. Metabolism.
Hoʻololi ka loiloi ʻāpana nui (PCA) i kahi ʻikepili multivariate i loko o kahi ākea hōʻemi dimensionality i hiki ke wehewehe ʻia ke ʻano nui o ka ʻikepili, no laila hoʻohana pinepine ʻia ia ma ke ʻano he ʻenehana ʻimi e kālailai i ka ʻikepili, e like me ka deconvolution metabolome. Eia nō naʻe, e nalowale ka hōʻemi dimensionality i kahi hapa o ka ʻike ʻike i loko o ka ʻikepili, a ʻaʻole hiki i ka PCA ke hāʻawi i ka ʻike quantitative e pili ana i nā ʻano e pili pono ana i ke kumumanaʻo ecological, e like me: pehea e hoʻonohonoho hou ai nā herbivores i ka ʻokoʻa ma nā kahua kūikawā (no ka laʻana, ka waiwai, ka hoʻolaha ʻana) A me ka nui) metabolites? ʻO wai nā metabolites he mau wānana o ke kūlana i hoʻokomo ʻia o kahi herbivore i hāʻawi ʻia? Mai ka manaʻo o ke kikoʻī, ka ʻokoʻa a me ka inducibility, ua hoʻopau ʻia ka ʻike ʻike o ka ʻikepili metabolite lau-kikoʻī, a ua ʻike ʻia hiki i ka ʻai ʻana o nā herbivores ke hoʻāla i ka metabolism kikoʻī. Me ka manaʻo ʻole, ua ʻike mākou, e like me ka mea i wehewehe ʻia ma nā ʻōkuhi kumumanaʻo ʻike i hoʻokō ʻia, ʻo ke kūlana metabolic hopena he overlap nui ma hope o nā hoʻouka ʻana o nā herbivores ʻelua (ka generalist hānai pō ʻo Sl) a me ka loea Solanaceae ʻo Ms. ʻOiai ʻokoʻa loa kā lākou ʻano hānai a me ka noʻonoʻo ʻana. ʻO ka mea hoʻomaka momona waikawa-amino acid conjugate (FAC) ma OS (31). Ma ka hoʻohana ʻana i ka OS herbivore e mālama i nā ʻeha puncture maʻamau, ua hōʻike pū ka mālama ʻana i ka herbivore simulated i kahi ʻano like. ʻO kēia kaʻina hana maʻamau no ka hoʻohālike ʻana i ka pane o nā mea kanu i nā hoʻouka kaua herbivore e hoʻopau i nā mea hoʻohuihui i hoʻokumu ʻia e nā loli i ke ʻano ʻai o nā herbivore, kahi e alakaʻi ai i nā ʻano like ʻole o ka hōʻino i nā manawa like ʻole (34). ʻO FAC, ka mea i ʻike ʻia ʻo ia ke kumu nui o OSM, e hōʻemi ana i ka JAS a me nā pane hormone mea kanu ʻē aʻe ma OSS1, ʻoiai ʻo OSS1 e hōʻemi ana i nā haneli manawa (31). Eia naʻe, ua hoʻokumu ʻo OSS1 i nā pae like o ka hōʻiliʻili JA i hoʻohālikelike ʻia me OSM. Ua hōʻike mua ʻia ua koʻikoʻi loa ka pane JA i nā Nepenthes attenuated i ka OSM, kahi e hiki ai i ka FAC ke mālama i kāna hana ʻoiai inā diluted 1: 1000 me ka wai (44). No laila, i hoʻohālikelike ʻia me OSM, ʻoiai ua haʻahaʻa loa ka FAC ma OSS1, ua lawa ia e hoʻoulu i ka lawa ʻana o ka JA outbreak. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina mua e hiki ke hoʻohana ʻia nā protein porin-like (45) a me nā oligosaccharides (46) ma ke ʻano he mau hōʻailona molekala e hoʻoulu ai i nā pane pale o nā mea kanu ma OSS1. Eia nō naʻe, ʻaʻole maopopo inā paha kēia mau elicitors ma OSS1 ke kuleana no ka hōʻiliʻili ʻana o JA i ʻike ʻia ma ke aʻo ʻana o kēia manawa.
ʻOiai he kakaikahi nā haʻawina e wehewehe ana i nā manamana lima metabolic ʻokoʻa i hoʻokumu ʻia e ka hoʻopili ʻana o nā herbivores like ʻole a i ʻole exogenous JA a i ʻole SA (salicylic acid) (47), ʻaʻohe mea i hoʻopilikia i ka hoʻopilikia ʻano herbivore i loko o ka pūnaewele mauʻu mea kanu a me kona hopena ma ka ʻike pilikino kikoʻī. Ua hōʻoia hou kēia loiloi i ka pilina pūnaewele hormone kūloko me nā hormones mea kanu ʻē aʻe ma mua o JAs e hoʻohālikelike i ke ʻano o ka hoʻonohonoho hou ʻana o ka metabolic i hoʻokumu ʻia e nā herbivores. Ma ke ʻano kūikawā, ua ʻike mākou he ʻoi aku ka nui o ka ET i hoʻokumu ʻia e OSM ma mua o ka mea i hoʻokumu ʻia e OSS1. Kūlike kēia ʻano me ka ʻike FAC hou aʻe i OSM, he kūlana pono a lawa ia no ka hoʻoulu ʻana i kahi pahū ET (48). I loko o ke ʻano o ka launa pū ʻana ma waena o nā mea kanu a me nā herbivores, ʻo ka hana hōʻailona o ET ma ka dynamics metabolite kikoʻī o nā mea kanu he sporadic nō ia a kuhikuhi wale i hoʻokahi hui hui. Eia kekahi, ua hoʻohana ka hapa nui o nā haʻawina i ka noi exogenous o ET a i ʻole kona mau precursors a i ʻole nā ​​​​​​mea hoʻopaʻa like ʻole e aʻo ai i ka hoʻoponopono ʻana o ET, ma waena o ia mau noi kemika exogenous e hoʻopuka i nā hopena ʻaoʻao ʻaʻole kikoʻī. I ko mākou ʻike, ʻo kēia haʻawina ke hōʻike nei i ka hoʻokolokolo ʻōnaehana nui mua o ke kuleana o ET i ka hoʻohana ʻana o ET e hana a ʻike i nā mea kanu transgenic impaired e hoʻonohonoho i ka dynamics metabolome mea kanu. Hiki i ka hoʻokomo ʻana o ka ET Herbivore-specific ke hoʻololi hope i ka pane metabolome. ʻO ka mea nui loa ka hoʻopunipuni transgenic o ka biosynthesis ET (ACO) a me ka perception (ETR1) genes i hōʻike i ka hōʻiliʻili de novo herbivore-specific o nā phenolamides. Ua hōʻike mua ʻia e hiki iā ET ke hoʻomaikaʻi i ka hōʻiliʻili nicotine i hoʻokomo ʻia e JA ma ka hoʻoponopono ʻana i ka putrescine N-methyltransferase (49). Eia naʻe, mai kahi manaʻo mechanical, ʻaʻole maopopo pehea e hoʻomaikaʻi ai ʻo ET i ka hoʻokomo ʻana o phenamide. Ma waho aʻe o ka hana transduction hōʻailona o ET, hiki ke hoʻololi ʻia ke kahe metabolic i S-adenosyl-1-methionine e hoʻoponopono i ka hoʻopukapuka kālā ʻana i nā polyaminophenol amides. ʻO S-adenosyl-1-methionine ʻo ET a me ka waena maʻamau o ke ala biosynthetic polyamine. Pono ka ʻano hana e hoʻoponopono ai ka hōʻailona ET i ka pae o ka phenolamide i ka noiʻi hou aku.
No ka manawa lōʻihi, ma muli o ka nui o nā metabolites kūikawā o ke ʻano i ʻike ʻole ʻia, ʻaʻole hiki i ka nānā nui ʻana i nā ʻano metabolic kikoʻī ke loiloi pono i nā loli manawa o ka ʻokoʻa metabolic ma hope o nā pilina olaola. I kēia manawa, ma muli o ka loiloi ʻike ʻike, ʻo ka hopena nui o ka loaʻa ʻana o ka spectrum MS / MS e pili ana i nā metabolites unbiased ʻo ia ka hoʻomau ʻana o nā herbivores e ʻai ana a i ʻole e hoʻohālike ana i nā herbivores e hōʻemi i ka ʻokoʻa metabolic holoʻokoʻa o ka metabolome lau me ka hoʻonui ʻana i kona kekelē o ka specialization. ʻO kēia hoʻonui manawa pōkole i ka metabolome specificity i hoʻokumu ʻia e nā herbivores e pili ana me ka hoʻonui synergistic i ka transcriptome specificity. ʻO ka hiʻohiʻona e hāʻawi nui ana i kēia specialization metabolome nui aʻe (loaʻa ka waiwai Si kiʻekiʻe) ʻo ia ka metabolite kūikawā me ka hana herbivorous i hōʻike mua ʻia. Kūlike kēia kumu hoʻohālike me ka wānana o ke kumumanaʻo OD, akā ʻaʻole kūlike ka wānana o MT e pili ana i ka randomness o ka reprogramming metabolome. Eia nō naʻe, kūlike kēia ʻikepili me ka wānana o ke kumu hoʻohālike i hui pū ʻia (ʻoi aku ka maikaʻi o ka MT; Kiʻi 1B), no ka mea, ʻo nā metabolites ʻē aʻe i hōʻike ʻole ʻia me nā hana pale i ʻike ʻole ʻia e hahai mau i kahi hoʻolaha Si random.
ʻO kahi ʻano koʻikoʻi i hopu hou ʻia e kēia noiʻi, ʻo ia ka pae micro-evolution (ka mea kanu hoʻokahi a me ka heluna paka) a i kahi pae evolutionary nui aʻe (nā ʻano paka pili loa), aia nā pae like ʻole o ka hoʻonohonoho evolutionary i ka "pale maikaʻi loa". Aia nā ʻokoʻa koʻikoʻi i nā hiki o nā mea kanu lāʻau. Ua hāpai kūʻokoʻa ʻo Moore et al. (20) a me Kessler lāua ʻo Kalske (1) e hoʻololi i nā pae hana ʻekolu o ka biodiversity i hoʻokaʻawale mua ʻia e Whittaker (50) i nā loli constitutive a me nā hoʻololi manawa i hoʻokomo ʻia o ka ʻokoʻa kemika; ʻaʻole i hōʻuluʻulu kēia mau mea kākau i nā kaʻina hana no ka hōʻiliʻili ʻikepili metabolome nui ʻaʻole hoʻi e wehewehe i ke ʻano o ka helu ʻana i ka ʻokoʻa metabolic mai kēia mau ʻikepili. Ma kēia haʻawina, ʻo nā hoʻoponopono liʻiliʻi i ka hoʻokaʻawale ʻana o Whittaker e noʻonoʻo i ka ʻokoʻa α-metabolic e like me ke ʻano o ka MS/MS spectra i loko o kahi mea kanu i hāʻawi ʻia, a me ka ʻokoʻa β-metabolic e like me ke kumu intraspecific metabolism o kahi hui o nā heluna kanaka. Space, a me ka ʻokoʻa γ-metabolic e lilo i hoʻonui ʻia o ka nānā ʻana o nā ʻano like.
He mea nui ka hōʻailona JA no kahi ākea o nā pane metabolic herbivore. Eia nō naʻe, aia ka nele o ka hoʻāʻo quantitative koʻikoʻi o ka hāʻawi ʻana o ka hoʻoponopono intraspecific o ka biosynthesis JA i ka ʻokoʻa metabolome, a inā he wahi maʻamau ka hōʻailona JA no ka diversification metabolic i hoʻoulu ʻia e ke kaumaha ma kahi pae macroevolutionary kiʻekiʻe aʻe he mea paʻakikī. Ua ʻike mākou ʻo ke ʻano herbivorous o Nepenthes herbivorous e hoʻoulu ai i ka metabolome specialization a ʻo ka ʻokoʻa o ka metabolome specialization i loko o ka heluna o nā ʻano Nicotiana a ma waena o nā ʻano Nicotiana pili loa e pili pono ana me ka hōʻailona JA. Eia kekahi, i ka wā e hōʻino ʻia ai ka hōʻailona JA, e hoʻopau ʻia ka metabolic specificity i hoʻokumu ʻia e kahi genotype hoʻokahi herbivore (Kiʻi 3, C a me E). ʻOiai ʻo nā loli metabolic spectrum o nā heluna Nepenthes i hoʻopau maoli ʻia he quantitative, ʻo nā loli i ka metabolic β diversity a me ka specificity i kēia loiloi hiki ke kumu nui ʻia e ka hoʻonāukiuki ikaika o nā ʻano hui waiwai metabolite. ʻO kēia mau papa hui e noho aliʻi ana i kahi ʻāpana o ka metabolome profile a alakaʻi i kahi pilina maikaʻi me nā hōʻailona JA.
Ma muli o ka ʻokoʻa loa o nā ʻano hana biochemical o nā ʻano paka e pili pono ana iā ia, ua ʻike pono ʻia nā metabolites ma ke ʻano qualitative, no laila he ʻoi aku ka loiloi. Hōʻike ka hana ʻana o ke kumumanaʻo ʻike i ka ʻikepili metabolic i hopu ʻia e hoʻonui ka hoʻoulu ʻana i ka herbivorous i ke kālepa ma waena o ka ʻokoʻa gamma metabolic a me ka hoʻolaha kūikawā. He kuleana koʻikoʻi ka hōʻailona JA i kēia kālepa. ʻO ka hoʻonui ʻana i ka hoʻolaha kūikawā metabolome e kūlike me ka wānana OD nui a pili pono me ka hōʻailona JA, ʻoiai ua pili maikaʻi ʻole ka hōʻailona JA me ka ʻokoʻa gamma metabolic. Hōʻike kēia mau hiʻohiʻona ua hoʻoholo nui ʻia ka hiki o OD o nā mea kanu e ka plasticity o JA, inā ma kahi pae microevolutionary a i ʻole ma kahi pae evolutionary nui aʻe. Hōʻike hou nā hoʻokolohua noi JA exogenous e hoʻopuni ana i nā hemahema biosynthesis JA e hiki ke hoʻokaʻawale i nā ʻano paka pili pili i nā ʻano pane-hōʻailona a me nā ʻano pane-hōʻailona ʻole, e like me kā lākou ʻano o JA a me ka plasticity metabolome i hoʻokumu ʻia e nā herbivores. ʻAʻole hiki i nā ʻano pane ʻole hōʻailona ke pane ma muli o ko lākou hiki ʻole ke hana i ka JA endogenous a no laila ua kau ʻia i nā palena physiological. Hiki ke hana ʻia kēia e nā mutations i kekahi mau genes koʻikoʻi i ke ala hōʻailona JA (AOS a me JAR4 ma N. crescens) o. Hōʻike kēia hopena e hiki ke hoʻokele nui ʻia kēia mau hiʻohiʻona macroevolutionary interspecies e nā loli i ka ʻike hormone kūloko a me ka pane ʻana.
Ma waho aʻe o ka launa pū ʻana ma waena o nā mea kanu a me nā mea kanu ʻai holoholona, ​​​​pili ka ʻimi ʻana i ka ʻokoʻa metabolic i nā holomua koʻikoʻi āpau i ka noiʻi ʻana i ka hoʻololi ʻana o ke olaola i ke kaiapuni a me ka ulu ʻana o nā ʻano phenotypic paʻakikī. Me ka hoʻonui ʻia o ka nui o ka ʻikepili i loaʻa e nā mea hana MS hou, hiki i ka hoʻāʻo kuhiakau ma ka ʻokoʻa metabolic ke hoʻonui i nā ʻokoʻa metabolite pākahi/ʻano a hana i ka loiloi honua e hōʻike i nā ʻano i manaʻo ʻole ʻia. I ke kaʻina hana o ka loiloi nui, he metaphor koʻikoʻi ka manaʻo o ka noʻonoʻo ʻana i nā palapala ʻāina koʻikoʻi e hiki ke hoʻohana ʻia e ʻimi i ka ʻikepili. No laila, ʻo kahi hopena koʻikoʻi o ka hui pū ʻana o kēia manawa o ka MS/MS metabolomics unbiased a me ke kumumanaʻo ʻike ʻo ia ka hāʻawi ʻana i kahi metric maʻalahi e hiki ke hoʻohana ʻia e kūkulu i nā palapala ʻāina e nānā i ka ʻokoʻa metabolic ma nā unahi taxonomic like ʻole. ʻO ia ke koi kumu o kēia ʻano hana. ʻO ke aʻo ʻana i ka ulu ʻana o ka micro/macro a me ka ecology kaiāulu.
Ma ka pae macro-evolutionary, ʻo ke kumu o ke kumumanaʻo co-evolution o nā mea kanu-pepeke o Ehrlich lāua ʻo Raven (51) ʻo ia ke wānana ʻana ʻo ka ʻokoʻa o ka ʻokoʻa metabolic interspecies ke kumu o ka diversification o nā laina mea kanu. Eia nō naʻe, i loko o nā makahiki he kanalima mai ka paʻi ʻia ʻana o kēia hana seminal, ua hoʻāʻo pinepine ʻia kēia kuhiakau (52). ʻO kēia ma muli nui o nā ʻano phylogenetic o nā ʻano metabolic hoʻohālikelike ma waena o nā laina mea kanu mamao. Hiki ke hoʻohana ʻia ka rarity e hoʻopaʻa i nā ʻano loiloi pahuhopu. ʻO ke kahe hana MS/MS o kēia manawa i hana ʻia e ke kumumanaʻo ʻike e helu ana i ka like ʻana o ke ʻano MS/MS o nā metabolites i ʻike ʻole ʻia (me ka ʻole o ke koho metabolite mua) a hoʻololi i kēia mau MS/MS i loko o kahi set o MS/MS, no laila i ka metabolism ʻoihana Hoʻohālikelike ʻia kēia mau hiʻohiʻona macro-evolutionary ma ke ana hoʻokaʻawale. Nā hōʻailona helu maʻalahi. Ua like ke kaʻina hana me ka loiloi phylogenetic, hiki ke hoʻohana i ka hoʻonohonoho ʻana o ke kaʻina e helu i ka helu o ka diversification a i ʻole ka evolution ʻano me ka ʻole o ka wānana mua.
Ma ka pae biochemical, hōʻike ka kuhiakau nānā ʻana o Firn lāua ʻo Jones (53) e mālama ʻia ka ʻokoʻa metabolic ma nā pae like ʻole e hoʻolako i nā mea maka e hoʻokō i nā hana olaola o nā metabolites i pili ʻole a i ʻole i pani ʻia. Hāʻawi nā ʻano hana kumumanaʻo ʻike i kahi ʻōnaehana e hiki ai ke helu ʻia kēia mau hoʻololi evolutionary metabolite-specific e kū nei i ka wā o ka metabolite specialization ma ke ʻano he ʻāpana o ke kaʻina hana nānā evolutionary i manaʻo ʻia: ka hoʻololi ʻana i ka biologically active mai ka haʻahaʻa haʻahaʻa a i ka kiʻekiʻe kikoʻī Nā metabolites i kāohi ʻia o kahi kaiapuni i hāʻawi ʻia.
Ma keʻano holoʻokoʻa, i nā lā mua o ka biology molekala, ua hoʻomohala ʻia nā kumumanaʻo pale kaua mea kanu koʻikoʻi, a ua manaʻo nui ʻia nā ʻano hana i hoʻokele ʻia e ka hypothesis deductive ʻo ia wale nō ke ala o ka holomua ʻepekema. ʻO kēia ma muli nui o nā palena loea o ke ana ʻana i ka metabolome holoʻokoʻa. ʻOiai he mea pono loa nā ʻano hana i hoʻokele ʻia e ka hypothesis i ke koho ʻana i nā ʻano hana kumu ʻē aʻe, ʻoi aku ka palena o ko lākou hiki ke hoʻolaha i ko mākou ʻike i nā pūnaewele biochemical ma mua o nā ʻano hana helu i loaʻa i kēia manawa i ka ʻepekema ʻikepili-intensive o kēia wā. No laila, ʻo nā kumumanaʻo i hiki ʻole ke wānana ʻia ua mamao loa ia ma mua o ka laulā o ka ʻikepili i loaʻa, no laila ʻaʻole hiki ke hoʻopau ʻia ke kaʻina hana/hoʻāʻo hypothetical o ka holomua ma ke kahua noiʻi (4). Ke manaʻo nei mākou e hiki i ke kahe hana helu o ka metabolomics i hoʻolauna ʻia ma ʻaneʻi ke hoʻāla hou i ka hoihoi i nā pilikia hou (pehea) a me ka hope (no ke aha) o ka ʻokoʻa metabolic, a hāʻawi i kahi au hou o ka ʻepekema ʻikepili i alakaʻi ʻia e ke kumumanaʻo. Ua nānā hou ke au i nā kumumanaʻo koʻikoʻi i hoʻoikaika i nā hanauna i hala.
Hoʻokō pololei ʻia ka hānai ʻana i nā mea kanu ʻai lāʻau ma ka hoʻoulu ʻana i kahi larva instar ʻelua a i ʻole larva Sl ma luna o kahi lau mea kanu pitcher kala ʻulaʻula hoʻokahi o kahi mea kanu pua rose hoʻokahi, me 10 mau hana hou o kēlā me kēia mea kanu. Ua hoʻopaʻa ʻia nā larva pepeke me nā clamps, a ua hōʻiliʻili ʻia ke koena o ka lau 24 a me 72 mau hola ma hope o ka maʻi a ua hoʻopaʻahau koke ʻia, a ua unuhi ʻia nā metabolites.
E hoʻohālike i ka mālama ʻana i nā mea kanu lāʻau ma ke ʻano i hoʻonohonoho pono ʻia. ʻO ke ʻano hana, ʻo ia ka hoʻohana ʻana i nā huila hoʻohālike lole e hou i ʻekolu lālani o nā kākalaioa ma kēlā me kēia ʻaoʻao o ka ʻaoʻao waena o nā lau ʻekolu i hoʻonui piha ʻia o ka mea kanu i ka wā ulu o ka lei lole, a hoʻopili koke i ka 1:5 Diluted Ms. A i ʻole e hoʻohana i nā manamana lima e hoʻokomo i ka S1 OS i loko o ka ʻeha puncture. E ʻohi a hana i kahi lau e like me ka mea i wehewehe ʻia ma luna. E hoʻohana i ke ʻano i wehewehe mua ʻia e unuhi i nā metabolites mua a me nā hormones mea kanu (54).
No nā noi JA exogenous, ua mālama ʻia nā lau petiole ʻekolu o kēlā me kēia o nā mea kanu pua rose ʻeono o kēlā me kēia ʻano me 20μl o ka lanolin paste e loaʻa ana he 150μg MeJA (Lan + MeJA), a me 20μl o ka lanolin me ka mālama ʻeha (Lan + W), a i ʻole e hoʻohana i 20μl lanolin maʻemaʻe ma ke ʻano he kaohi. Ua ʻohi ʻia nā lau 72 mau hola ma hope o ka mālama ʻana, ua hoʻopaʻa ʻia i loko o ka naikokene wai, a mālama ʻia ma -80°C a hiki i ka hoʻohana ʻana.
Ua ʻike ʻia ʻehā mau laina transgenic JA a me ET, ʻo ia hoʻi ʻo irAOC (36), irCOI1 (55), irACO a me sETR1 (48), i loko o kā mākou hui noiʻi. Ua hōʻike ikaika ʻo irAOC i ka emi ʻana o nā pae JA a me JA-Ile, ʻoiai ʻaʻole i ʻike ʻo irCOI1 i nā JA. I ka hoʻohālikelike ʻana me EV, ua piʻi aʻe ka hōʻiliʻili ʻana o JA-Ile. Pēlā nō, e hōʻemi ana ʻo irACO i ka hana ʻana o ET, a i ka hoʻohālikelike ʻana me EV, ʻo sETR1, ka mea i ʻike ʻole ʻia e ET, e hoʻonui i ka hana ʻana o ET.
Hoʻohana ʻia kahi spectrometer laser photoacoustic (Sensor Sense ETD-300 real-time ET sensor) e hana i ke ana ʻana o ET me ka ʻole o ka invasive. Ma hope koke iho o ka mālama ʻana, ua ʻoki ʻia ka hapalua o nā lau a hoʻoili ʻia i loko o kahi ʻōmole aniani i hoʻopaʻa ʻia he 4-ml, a ua ʻae ʻia ka headspace e hōʻiliʻili i loko o 5 mau hola. I ka wā o ke ana ʻana, ua holoi ʻia kēlā me kēia ʻōmole me ke kahawai o 2 lita/hola o ka ea maʻemaʻe no 8 mau minuke, kahi i hala mua ma o kahi mea hoʻoulu i hāʻawi ʻia e Sensor Sense e wehe i ka CO2 a me ka wai.
Ua paʻi mua ʻia ka ʻikepili microarray ma (35) a mālama ʻia ma ka National Center for Biotechnology Information (NCBI) Gene Expression Comprehensive Database (helu komo GSE30287). Ua unuhi ʻia ka ʻikepili e pili ana i nā lau i hoʻokumu ʻia e ka mālama ʻana o W + OSMs a me ka mana i hōʻino ʻole ʻia no kēia haʻawina. ʻO ka ikaika maka he log2. Ma mua o ka nānā ʻana i ka helu helu, ua hoʻololi ʻia ka baseline a ua hoʻomaʻamaʻa ʻia i kona 75th percentile me ka hoʻohana ʻana i ka pūʻolo polokalamu R.
Ua kiʻi ʻia ka ʻikepili RNA sequencing (RNA-seq) mua o nā ʻano Nicotiana mai ka NCBI Short Reading Archives (SRA), ʻo ka helu papahana ʻo PRJNA301787, i hōʻike ʻia e Zhou et al. (39) a hoʻomau e like me ka mea i wehewehe ʻia ma (56). Ua koho ʻia ka ʻikepili maka i hana ʻia e W + W, W + OSM a me W + OSS1 e pili ana i nā ʻano Nicotiana no ka nānā ʻana i kēia haʻawina, a hana ʻia ma ke ʻano penei: ʻO ka mua, ua hoʻololi ʻia nā heluhelu RNA-seq maka i ke ʻano FASTQ. Hoʻololi ʻo HISAT2 iā FASTQ i SAM, a hoʻololi ʻo SAMtools i nā faila SAM i nā faila BAM i hoʻonohonoho ʻia. Hoʻohana ʻia ʻo StringTie e helu i ka hōʻike ʻana o ka gene, a ʻo kāna ʻano hōʻike ʻana, aia nā ʻāpana no kēlā me kēia tausani mau ʻāpana kumu no kēlā me kēia miliona mau ʻāpana transcription i hoʻonohonoho ʻia.
ʻO ke kolamu chromatographic Acclaim (150 mm x 2.1 mm; ka nui o ka ʻāpana 2.2μm) i hoʻohana ʻia i ka nānā ʻana a me ke kolamu kiaʻi 4 mm x 4 mm i loaʻa i ka mea like. Hoʻohana ʻia ka gradient binary ma ka ʻōnaehana Dionex UltiMate 3000 Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC): 0 a 0.5 mau minuke, isocratic 90% A [wai deionized, 0.1% (v/v) acetonitrile a me 0.05% formic acid], 10% B (Acetonitrile a me 0.05% formic acid); 0.5 a 23.5 mau minuke, ʻo ka pae gradient he 10% A a me 90% B, kēlā me kēia; 23.5 a 25 mau minuke, isocratic 10% A a me 90% B. ʻO ka nui o ke kahe ʻana he 400μl/min. No nā loiloi MS āpau, e hoʻokomo i ka eluent kolamu i loko o kahi mea kālailai quadrupole a me ka manawa-o-lele (qTOF) i lako me kahi kumu electrospray e hana ana ma ke ʻano ionization maikaʻi (ka uila capillary, 4500 V; puka capillary 130 V; mahana maloʻo 200°C; kahe ʻana o ke ea maloʻo 10 lita/min).
Hana i ka loiloi ʻāpana MS / MS (ma hope aku nei i kapa ʻia ʻo MS / MS) i pili ʻole a ʻaʻole hiki ke hoʻokaʻawale ʻia mai ka ʻikepili e loaʻa ai ka ʻike kūkulu e pili ana i ka ʻikepili metabolic holoʻokoʻa hiki ke ʻike ʻia. ʻO ke kumumanaʻo o ke ʻano MS / MS indiscriminate e hilinaʻi nei i ka ʻoiaʻiʻo he puka makani hoʻokaʻawale nui loa ka quadrupole [no laila, e noʻonoʻo i nā hōʻailona ratio mass-to-charge (m / z) āpau e like me nā ʻāpana]. No kēia kumu, no ka mea ʻaʻole hiki i ka mea hana Impact II ke hana i kahi CE tilt, ua hana ʻia kekahi mau loiloi kūʻokoʻa me ka hoʻohana ʻana i nā waiwai ikehu collision dissociation i hoʻonui ʻia (CE). I ka pōkole, e kālailai mua i ka laʻana e UHPLC-electrospray ionization/qTOF-MS me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano spectrometry mass hoʻokahi (nā kūlana fragmentation haʻahaʻa i hana ʻia e ka fragmentation in-source), scanning mai m / z 50 a 1500 ma kahi alapine hana hou o 5 Hz. E hoʻohana i ka nitrogen ma ke ʻano he kinoea collision no ka loiloi MS / MS, a hana i nā ana kūʻokoʻa ma nā voltages dissociation i hoʻokumu ʻia e collision ʻehā: 20, 30, 40, a me 50 eV. Ma ke kaʻina hana ana, ʻo ka quadrupole ka puka makani hoʻokaʻawale nui loa, mai m/z 50 a 1500. Ke hoʻonohonoho ʻia ke kino mua m/z a me ka hoʻokolohua laulā hoʻokaʻawale i 200, hoʻāla ʻia ka laulā nui e ka polokalamu hana o ka mea hana a me 0 Da. E scan no nā ʻāpana nui e like me ke ʻano nui hoʻokahi. E hoʻohana i ka sodium formate (50 ml isopropanol, 200 μl formic acid a me 1 ml 1M NaOH aqueous solution) no ka hoʻoponopono nui ʻana. Ma ka hoʻohana ʻana i ka algorithm calibration kiʻekiʻe o Bruker, ua hoʻoponopono ʻia ka faila ʻikepili ma hope o ka holo ʻana i ka spectrum awelika i loko o kahi manawa i hāʻawi ʻia. E hoʻohana i ka hana hoʻokuʻu aku o ka polokalamu Data Analysis v4.0 (Brook Dalton, Bremen, Kelemānia) e hoʻololi i nā faila ʻikepili maka i ke ʻano NetCDF. Ua mālama ʻia ka ʻikepili MS/MS ma ka waihona ʻikepili metabolomics hāmama ʻo MetaboLights (www.ebi.ac.uk) me ka helu komo. MTBLS1471.
Hiki ke hoʻokō ʻia ka hōʻuluʻulu ʻana o MS/MS ma o ka nānā ʻana i ka pilina ma waena o nā hōʻailona maikaʻi MS1 a me MS/MS no ka ikehu collision haʻahaʻa a kiʻekiʻe a me nā lula i hoʻokō hou ʻia. Hoʻohana ʻia ka script R e hoʻokō i ka nānā ʻana i ka pilina o ka hoʻolaha ʻana o ka precursor i ka huahana, a hoʻohana ʻia ka script C# (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) e hoʻokō i nā lula.
I mea e hōʻemi ai i nā hewa maikaʻi wahaheʻe i hoʻokumu ʻia e ka walaʻau hope a me ka pilina wahaheʻe i hoʻokumu ʻia e ka ʻike ʻana i kekahi mau hiʻohiʻona m/z i loko o kekahi mau laʻana, hoʻohana mākou i ka hana "piha piko" o ka pūʻolo R XCMS (no ka hoʻoponopono walaʻau hope) Pono e hoʻohana ʻia e pani i ka ikaika "NA" (piʻi ʻike ʻole ʻia). Ke hoʻohana ʻia ka hana piha piko, nui nō nā waiwai ikaika "0" i loko o ka ʻikepili e hoʻopilikia i ka helu ʻana o ka pilina. A laila, hoʻohālikelike mākou i nā hopena hana ʻikepili i loaʻa i ka wā e hoʻohana ʻia ai ka hana piha piko a i ka wā ʻaʻole hoʻohana ʻia ka hana piha piko, a helu i ka waiwai walaʻau hope e pili ana i ka waiwai i manaʻo ʻia i hoʻoponopono ʻia, a laila e pani i kēia mau waiwai ikaika 0 me ka waiwai hope i helu ʻia. Ua noʻonoʻo wale mākou i nā hiʻohiʻona nona ka ikaika i ʻoi aku ma mua o ʻekolu manawa o ka waiwai hope a ua manaʻo iā lākou he "mau piko maoli." No nā helu PCC, ʻo nā hōʻailona m/z wale nō o ka precursor laʻana (MS1) a me nā ʻāpana ʻikepili me ka liʻiliʻi he ʻewalu mau piko maoli e noʻonoʻo ʻia.
Inā pili pono ka ikaika o ka hiʻohiʻona maikaʻi o ka precursor i loko o ka hāpana holoʻokoʻa me ka ikaika i hoʻemi ʻia o ka hiʻohiʻona maikaʻi like i hoʻopili ʻia i ka ikehu collision haʻahaʻa a kiʻekiʻe paha, a ʻaʻole i kapa ʻia ka hiʻohiʻona he piko isotope e CAMERA, hiki ke wehewehe hou ʻia. A laila, ma ka helu ʻana i nā hui precursor-product āpau i loko o 3 s (ka puka makani manawa paʻa i manaʻo ʻia no ka paʻa ʻana o ka piko), hana ʻia ka loiloi pilina. Ke emi wale ka waiwai m/z ma mua o ka waiwai precursor a hana ʻia ka fragmentation MS/MS ma kahi like o ka hāpana ma ka ʻikepili i hoʻonohonoho ʻia e like me ka precursor mai kahi i loaʻa mai ai, ua manaʻo ʻia he ʻāpana.
Ma muli o kēia mau lula maʻalahi ʻelua, hoʻokaʻawale mākou i nā ʻāpana i kuhikuhi ʻia me nā waiwai m/z ʻoi aku ka nui ma mua o ka m/z o ka precursor i ʻike ʻia, a ma muli o ke kūlana laʻana kahi e ʻike ʻia ai ka precursor a me ka ʻāpana i kuhikuhi ʻia. Hiki nō hoʻi ke koho i nā hiʻohiʻona maikaʻi i hana ʻia e nā ʻāpana in-source he nui i hana ʻia ma ke ʻano MS1 ma ke ʻano he mau precursors moho, a laila e hana ana i nā hui MS/MS redundant. I mea e hōʻemi ai i kēia redundancy data, inā ʻoi aku ka like o ka NDP o nā spectra ma mua o 0.6, a no lākou ka chromatogram "pcgroup" i hōʻike ʻia e CAMERA, e hoʻohui mākou iā lākou. ʻO ka hope, hoʻohui mākou i nā hopena CE ʻehā e pili ana me ka precursor a me nā ʻāpana i loko o ka spectrum composite deconvoluted hope loa ma ke koho ʻana i ka piko ikaika kiʻekiʻe loa ma waena o nā piko moho āpau me ka waiwai m/z like ma nā ikehu collision like ʻole. Hoʻokumu ʻia nā ʻanuʻu hana ma hope ma ka manaʻo o ka spectrum composite a noʻonoʻo i nā kūlana CE like ʻole e pono ai e hoʻonui i ka hiki ke fragmentation, no ka mea hiki ke ʻike ʻia kekahi mau ʻāpana ma lalo o kahi ikehu collision kikoʻī.
Ua hoʻohana ʻia ʻo RDPI (30) e helu i ka inducibility o ka metabolic profile. Loaʻa ka metabolic spectrum diversity (Hj index) mai ka nui o nā MS/MS precursors me ka hoʻohana ʻana i ka Shannon entropy o ka MS/MS frequency distribution me ka hoʻohana ʻana i ka equation ma lalo nei i wehewehe ʻia e Martínez et al. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) kahi e pili ai ʻo Pij i ka alapine pili o ka i-th MS/MS i loko o ka j-th sample (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2,…, m) t).
Ua wehewehe ʻia ke ʻano kūikawā metabolic (Si index) ʻo ia ka hōʻike ʻana o kahi MS/MS i hāʻawi ʻia e pili ana i ke alapine (frequency) ma waena o nā laʻana e noʻonoʻo ʻia nei. Ua helu ʻia ke ʻano kūikawā MS/MS e like me Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi)
E hoʻohana i ke ʻano hana ma lalo nei e ana i ka helu kuhikuhi δj metabolome-specific o kēlā me kēia laʻana j, a me ka awelika o ke kikoʻī MS/MS δj = ∑i = 1mPijSi
Hoʻonohonoho ʻia nā spectra MS/MS ma nā pālua, a ua helu ʻia ke ʻano like ma muli o nā helu ʻelua. ʻO ka mea mua, me ka hoʻohana ʻana i ka NDP maʻamau (ʻike ʻia hoʻi ʻo ke ʻano hana hoʻopili cosine), e hoʻohana i ka hoʻohālikelike ma lalo nei e helu i ka ʻano like o ka ʻāpana ma waena o nā spectra NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 kahi ʻo S1 a me S2 E like me ia, no ka spectrum 1 a me ka spectrum 2, a me WS1, i a me WS2, hōʻike ʻo i ke kaumaha ma muli o ka ikaika o ka piko e emi ana ka ʻokoʻa o ka piko maʻamau i-th ma waena o nā spectra ʻelua ma mua o 0.01 Da. Ua helu ʻia ke kaumaha penei: W = [ka ikaika o ka piko] m [ka maikaʻi] n, m = 0.5, n = 2, e like me ka manaʻo o MassBank.
Ua hoʻokō ʻia kahi ʻano helu ʻelua, kahi i pili ai i ka nānā ʻana i ka NL i kaʻana like ʻia ma waena o MS/MS. No kēia hopena, ua hoʻohana mākou i nā papa inoa NL 52 i loaʻa pinepine i ka wā o ke kaʻina hana fragmentation MS ma ka tandem, a me ka NL kikoʻī (faila ʻikepili S1) i hoʻopaʻa mua ʻia no ka spectrum MS/MS o nā metabolites lua o nā ʻano Nepenthes nāwaliwali (9, 26). E hana i kahi vector binary o 1 a me 0 no kēlā me kēia MS/MS, e pili ana i kēia manawa a me ka ʻole o kekahi NL. Ma muli o ke ʻano like o ka mamao Euclidean, ua helu ʻia ka helu like NL no kēlā me kēia pālua o nā vectors binary NL.
No ka hana ʻana i ka dual clustering, ua hoʻohana mākou i ka pūʻolo R DiffCoEx, kahi i hoʻokumu ʻia ma ka hoʻonui ʻana o Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA). Ma ka hoʻohana ʻana i nā matrices helu NDP a me NL o MS/MS spectra, ua hoʻohana mākou iā DiffCoEx e helu i ka matrix correlation comparative. Hana ʻia ka binary clustering ma ke kau ʻana i ka parameter "cutreeDynamic" i ke ʻano = "hybrid", cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, a me minClusterSize = 10. Ua hoʻoiho ʻia ke code kumu R o DiffCoEx mai ka faila hou 1 e Tesson et al. (57); Hiki ke loaʻa ka pūʻolo polokalamu R WGCNA i koi ʻia ma https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA.
I mea e hana ai i ka loiloi pūnaewele molekala MS/MS, ua helu mākou i ka pilina spectral i hui pū ʻia ma muli o nā ʻano like NDP a me NL, a hoʻohana i ka polokalamu Cytoscape e nānā i ka topology pūnaewele me ka hoʻohana ʻana i ka hoʻolālā organik i ka noi hoʻonui algorithm layout CyFilescape yFiles.
E hoʻohana i ka mana R 3.0.1 e hana i ka loiloi helu ma ka ʻikepili. Ua loiloi ʻia ke koʻikoʻi helu me ka hoʻohana ʻana i ka loiloi ʻelua ala o ka variance (ANOVA), a ukali ʻia e ka hoʻāʻo post-hoc ʻokoʻa koʻikoʻi a Tukey (HSD). I mea e kālailai ai i ka ʻokoʻa ma waena o ka mālama ʻana i nā mea kanu a me ka mana, ua kālailai ʻia ka hoʻolaha ʻelua-tailed o nā hui ʻelua o nā laʻana me ka variance like me ka hoʻohana ʻana i ka hoʻāʻo t a Student.
No nā mea kōkua no kēia ʻatikala, e ʻoluʻolu e nānā i http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
He ʻatikala komo ākea kēia i hāʻawi ʻia ma lalo o nā huaʻōlelo o ka Laikini Creative Commons Attribution-Non-Commercial, e ʻae ana i ka hoʻohana ʻana, ka hoʻolaha ʻana a me ke kope ʻana i kekahi ʻano, inā ʻaʻole no ka loaʻa kālā ka hoʻohana hope loa a ʻo ke kumu, ua pololei ka hana mua. Kuhikuhi.
Hoʻomaopopo: Ke noi aku nei mākou iā ʻoe e hāʻawi i kāu leka uila i ʻike ai ka mea āu e paipai nei i ka ʻaoʻao makemake ʻoe e ʻike lākou i ka leka uila a ʻaʻole ia he spam. ʻAʻole mākou e hopu i kekahi mau leka uila.
Hoʻohana ʻia kēia nīnau e hoʻāʻo inā he malihini ʻoe a pale i ka hoʻouna ʻakomi ʻana i ka spam.
Hāʻawi ke kumumanaʻo ʻike i kahi kālā honua no ka hoʻohālikelike ʻana o nā metabolomes kūikawā a me ka wānana ʻana o nā kumumanaʻo pale hoʻāʻo.
Hāʻawi ke kumumanaʻo ʻike i kahi kālā honua no ka hoʻohālikelike ʻana o nā metabolomes kūikawā a me ka wānana ʻana o nā kumumanaʻo pale hoʻāʻo.
©2021 ʻAmelika Hui Pū ʻIa no ka holomua o ka ʻepekema. Ua mālama ʻia nā pono āpau. ʻO AAAS he hoa pili o HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef a me COUNTER. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.