Umi teoría defensa vegetal rehegua iñambuéva ome’ẽ orientación teórica iñimportánteva oñemyesakã haĝua umi patrones metabolismo especializado vegetal rehegua, ha katu umi predicción clave orekóva opyta oñeha’ã haĝua. Ko ápe, roipuru análisis espectrometría de masas tándem imparcial (MS/MS) rohesa ỹijo haguã sistemáticamente metabólomo cepas atenuada tabaco rehegua ka avo individual guive población ha especie ojoajúva estrechamente, ha roprocesa hetaiterei teoría característica espectrométrica de masas oñemopyendáva espectro compuesto marandu-pe. Marco oproba haguã umi predicción clave umi teoría defensa óptima (DO) ha blanco móvil (MT). Pe componente información metabolómica vegetal rehegua ojoaju teoría OD ndive, ha katu okontradesi pe predicción principal teoría MT rehegua dinámica metabolómica rehegua omoheñóiva umi herbívoro. Micro guive escala evolutiva macro peve, ojehechakuaa señal jasmonato ha'eha determinante principal OD, péicha señal etileno ome'ë afinación fina respuesta específica herbívoro anotado red molecular MS/MS.
Umi metabolito especial orekóva estructura opaichagua ha’e umi participante principal ka’avokuéra adaptación tekohápe, especialmente defensa enemigo-kuéra rehe (1). Pe diversificación hechapyrãva metabolismo especial ojejuhúva ka’avokuérape omokyre’ỹ década investigación pypuku heta aspecto orekóva función ecológica rehegua, ha omoheñói peteĩ lista puku teoría defensa ka’avo rehegua, ha’éva desarrollo evolutivo ha ecológico interacción ka’avo ha insecto rehegua. Investigación empírica ome’ẽ orientación iñimportánteva (2). Ha katu ko’ã teoría defensa vegetal rehegua ndosegíri tape normativo hipotético razonamiento deductivo rehegua, upépe umi predicción clave oĩ peteĩ nivel de análisis-pe (3) ha oñeha’ã experimentalmente oñemotenonde haguã ciclo oúva desarrollo teórico rehegua (4). Umi limitación técnica ojoko dato ñembyaty categoría metabólica específica ha omboyke análisis integral metabolito especializado, upéicha ohapejoko comparación intercategoría esencial desarrollo teórico-pe guarã (5). Ndorekóigui dato metabolómica amplio ha peteî moneda común ombojoja haguã flujo de trabajo procesamiento espacio metabólico iñambuéva grupo vegetal ohapejokóva madurez científica campo-pe.
Umi mba'e ipyahuvéva metabolómica espectrometría de masas tándem (MS/MS) rehegua ikatu okarakterisa ampliamente umi cambio metabólico especie ryepýpe ha apytépe peteĩ clado sistema rehegua, ha ikatu oñembojoaju método computacional ndive ojekalkula haguã similaridad estructural ko'ã mezcla compleja apytépe. Oikuaa mboyve química (5). Pe tecnología avanzada ñembojoaju análisis ha computación-pe omeꞌe peteĩ marco oñeikotevẽva ojejapo hag̃ua prueba ipukúva heta predicción ojapóva umi teoría ecológica ha evolutiva diversidad metabólica rehegua. Shannon (6) omoĩ peteĩha jey teoría de la información iartículo seminal-pe ary 1948-pe, omoĩvo pyenda análisis matemático marandu rehegua, ojeporúva heta mba’épe ndaha’éiva aplicación original. Genomía-pe, ojeporu porã teoría de la información oñecuantifika haguã marandu conservador secuencia rehegua (7). Pe investigación transcriptómica-pe, teoría de la información ohesa’ỹijo umi cambio general transcriptoma-pe (8). Umi investigación ohasava’ekuépe, ro’aplika pe marco estadístico teoría de la información rehegua metabolómica-pe romombe’u haguã pe experiencia metabólica nivel tejido rehegua ka’avokuérape (9). Ko'ápe, rombojoaju flujo de trabajo basado MS/MS orekóva marco estadístico teoría de la información, ojehechaukáva diversidad metabólica moneda común-pe, rombojoja haguã umi predicción clave teoría defensa vegetal metabólomo omoheñóiva herbívoro.
Umi marco teórico defensa vegetal rehegua jepivegua oike ojuehe ha ikatu oñemboja o mokõi categoría-pe: umi oñeha ãva omyesakã distribución metabolito específico ka avo rehegua oñemopyendáva función defensa rehe, ha eháicha defensa óptima (OD) (10), blanco omýiva (MT) (11) ) Ha apariencia (12) teoría, ambue katu oheka explicación mecánica mba éichapa ohypýi umi cambio disponibilidad ka avo rehegua okakuaa ha oñembyaty metabolito especializado, ha eháicha carbono: hipótesis equilibrio nutriente (13), hipótesis tasa de crecimiento (14 ), ha hipótesis equilibrio okakuaa ha diferenciación (15). Umi mokõi conjunto teoría rehegua oî diferente nivel de análisis-pe (4). Ha katu mokõi teoría oikehápe función defensiva nivel funcional-pe odomínava ñomongeta defensa constitutiva ha inducible ka avo rehegua: teoría OD, oimo ãva umi ka avo oinvertiha idefensa química hepývape oñeikotevẽ jave añoite, techapyrãramo, oñeingeri jave Ojeataka jave peteĩ mymba kapi'ipe rehegua, upévare, según posibilidad de ataque futuro, oñeasigna pe compuesto orekóva función defensiva (10); pe hipótesis MT opropone ndaipóriha eje de cambio metabolito direccional, pero metabolito oñemoambue aleatoriamente, upéicha omoheñói posibilidad Ojoko “objetivo movimiento” metabólico oatakáva herbívoro. Ambue ñe'ême, ko'ã mokõi teoría ojapo predicción opuesto remodelación metabólica oikóva ataque rire herbívoro: relación acumulación unidireccional metabolito orekóva función defensiva (DO) ha cambio metabólico no dirigido (MT) (11 ).
Umi hipótesis OD ha MT ndaha'éi umi cambio inducido metabólomo-pe añónte, sino avei consecuencia ecológica ha evolutiva acumulación ko'ã metabolito, ha'eháicha umi costo adaptativo ha beneficio ko'ã cambio metabólico peteî ambiente ecológico específico (16). Jepémo mokõive hipótesis ohechakuaa función defensiva metabolito especializado, ikatúva hepyeterei térã ndahepýi, predicción clave ombojoavy hipótesis OD ha MT oime direccionalidad umi cambio metabólico inducido. Pe predicción teoría OD rehegua ohupyty pe atención experimentalvéva ko’áĝa peve. Ko'ã prueba oimehápe estudio funciones de defensa directa térã indirecta diferente tejido compuesto específico invernadero ha condición natural, avei cambio etapa desarrollo vegetal (17-19). Ha katu ko’ágã peve, ndaipórigui peteĩ flujo de trabajo ha marco estadístico análisis integral global diversidad metabólica oimeraẽ organismo rehegua, pe predicción principal diferencia mokõi teoría apytépe (he’iséva, dirección de cambio metabólico) opyta oñeha’ãva’erã. Ko’ápe, rome’ẽ ko’ãichagua análisis.
Peteĩ mba’e iñimportantevéva umi metabolito específico ka’avo rehegua ha’e pe diversidad estructural extrema orekóva opaite nivel-pe ka’avo peteĩva guive, población guive especie ojoguáva peve (20). Heta cambio cuantitativo metabolito especializado-pe ikatu ojehecha escala poblacional-pe, ha katu diferencia cualitativa mbarete oñemantene jepi nivel especie-pe (20). Upévare, diversidad metabólica ka'avo ha'e aspecto principal diversidad funcional, ohechaukáva adaptabilidad nicho iñambuéva, especialmente umi nicho orekóva posibilidad invasión iñambuéva umi insecto especial ha herbívoro común ( 21 ). Fraenkel (22) artículo inovador guive umi mba'érepa oĩ metabolito específico ka'avo rehegua, ojehecha umi interacción opaichagua mymbachu'i ndive presión selección rehegua iñimportánteva ramo, ha ojeguerovia ko'ã interacción omoldea hague ka'avokuérape evolución aja. Tape metabólico rehegua (23). Umi diferencia interespecie diversidad metabolito especializado-pe ikatu avei ohechauka equilibrio fisiológico ojoajúva defensa vegetal constitutiva ha inducible estrategias herbívoras rehe, péva mokõi especie oîgui jepi correlación negativa ojuehe ( 24 ). Jepémo ikatu iporã oñemantene peteĩ defensa porã opa ára, umi cambio metabólico oportuno ojoajúva defensa rehe ome’ẽ beneficio hesakãva ohejávo umi ka’avo oasigna recurso valioso ambue inversión fisiológica-pe (19, 24), ha ani haguã tekotevẽ simbiosis. Daño colateral (25) rehegua. Avei, ko'ã reorganización metabolito especializado omoheñóiva herbívoro insecto ikatu ogueru distribución destructiva población-pe (26), ha ikatu ohechauka lectura directa umi cambio natural sustancial señal ácido jasmónico (JA), ikatúva oñemantene población-pe. Umi señal JA yvate ha ijyvate ha’e umi compensación defensa umi herbívoro rehe ha competencia especie específica ndive ( 27 ). Avei, umi tape biosintético metabolito especializado ohasáta pérdida ha transformación pya'e evolución jave, péva oreko resultado distribución metabólica parcial especie ojoajúva estrechamente ( 28 ). Ko'ã polimorfismo ikatu oñemopyenda pya'e ombohováivo umi patrón herbívoro iñambuéva (29), he'iséva fluctuación comunidad herbívora ha'éva peteî factor clave omotenondéva heterogeneidad metabólica.
Ko’ápe, rosoluciona específicamente ko’ã problema. (I) Mba éichapa pe insecto herbívoro omohenda jey pe metabólomo ka avo rehegua. (Ii) Mba épa umi componente información principal plasticidad metabólica rehegua ikatúva oñecuantifika ojehecha hagua umi predicción teoría defensa a largo plazo rehegua. (Iii) Ojeprograma jeypa pe metabólomo ka avo rehegua petet manera ijojaha yva pe atacantepe, oiméramo upéicha, mba e rolpa oguereko pe hormona ka avo rehegua oadapta hagua petet respuesta metabólica específica, ha mba e metabolitopa oipytyvo pe especificidad especie defensa rehegua. (Iv) Umi predicción ojapóva heta teoría defensa rehegua ikatu rupi oñembohape opaite nivel tejido biológico rehegua, roporandu mba éichapa ojoaju pe respuesta metabólica ojejapóva oñembojojávo interna guive oñembojojávo interespecie peve? Upevarã, roestudia sistemáticamente metabólomo hogue rehegua nicotina tabaco rehegua, ha’éva peteĩ planta modelo ecológico orekóva rico metabolismo especializado, ha efectivo umi larva mokõi herbívoro nativo rehe, Lepidoptera Datura (Ms) ( Agresivoiterei, oje’u principalmente) Solanaceae ha Spodoptera littoralis (Sl) rehe, umi gusano hogue algodón rehegua ha’e peteĩ especie de “género”, umi ka’avo huésped ndive Solanaceae ha ambue huésped ambue género ha familia Ka’avo rembi’u. Roanalisa espectro metabolómica MS/MS ha roguenohẽ umi descriptor estadística teoría de la información rehegua rombojoja haguã teoría OD ha MT. Ojapo mapa especificidad rehegua ojekuaa hagua identidad metabolito clave rehegua. Ko análisis oñembohape población nativa N. nasi ha especie tabaco ojoajúva estrechamente ohesa'ÿijove haguã covarianza señalización hormona vegetal ha inducción OD.
Ikatu haguã ojejapyhy peteî mapa general plasticidad ha estructura metabólomo hogue tabaco herbívoro rehegua, roiporu peteî flujo de trabajo análisis ha cálculo oñembosako'iva'ekue ymave ombyaty ha odesconvoluciona haguã ampliamente espectros MS / MS independiente de datos de alta resolución umi extracto vegetal ( 9 ). Ko método noñembojoavyiva (ojeheróva MS/MS) ikatu ojapo espectro compuesto no redundante, upéi ikatu ojeporu opaite análisis nivel compuesto rehegua oñemombe úva ko ápe. Ko'ã metabolito ka'avo desconvoluto ha'e opaichagua, oguerekóva cientos ha miles de metabolitos (amo 500-1000-s/MS/MS ko'ápe). Ko ápe, ñahesa yijo plasticidad metabólica teoría de la información marco-pe, ha ñacuantifika diversidad ha profesionalismo metabólomo rehegua oñemopyendáva entropía Shannon distribución frecuencia metabólica rehegua. Oipurúvo fórmula oñemboguatáva yma (8), rocalcula peteî conjunto de indicadores ikatúva ojeporu oñecuantifika haguã diversidad metabólico (indicador Hj), especialización perfil metabólico (indicador δj) ha especificidad metabólica peteî metabolito (indicador Si) . Avei, roiporu Índice de Plasticidad Distancia Relativa (RDPI) rocuantifika haguã inducibilidad metabóloma umi herbívoro (Figura 1A) (30). Ko marco estadístico ryepýpe, ñañangareko espectro MS/MS rehe unidad de información básica ramo, ha ñaprocesa abundancia relativa MS/MS rehegua petet mapa distribución frecuencia rehegua, ha upéi jaipuru entropía Shannon rehegua ñaestima hagua chugui diversidad metabólomo rehegua. Pe especialización metabólomo rehegua oñemedi especificidad promedio peteĩ espectro MS/MS rehegua añoite. Upévare, pe abundancia ojupíva algunas clases MS/MS inducción herbívora rire oñemoambue inducibilidad espectral, RDPI ha especialización-pe, he ise, ojupívo índice δj, ojejapógui hetave metabolito especializado ha ojejapo rupi índice Si yvate. Pe índice diversidad Hj ñemboguejy ohechauka oñemboguejyha pe MS/MS oñegeneráva, térã pe distribución frecuencia perfil rehegua iñambueha peteĩ dirección sa’ive peteĩchaguápe, ha katu oñemboguejy pe incertidumbre general orekóva. Pe cálculo índice Si rupive, ikatu ojehechauka mba’e MS/MS-pa omoheñói ciertos herbívoros, al contrario, mávapa MS/MS nombohováiri inducción, ha’éva peteî indicador clave ojehechakuaa haguã predicción MT ha OD.
(A) Umi descriptor estadístico ojeporúva herbívoro (H1 a Hx) MS/MS dato-inducibilidad (RDPI), diversidad (índice Hj), especialización (índice δj) ha especificidad metabolito (índice Si) rehegua. Ojehupytývo grado de especialización (δj) ohechauka, en promedio, ojejapóta hetave metabolito específico herbívoro, ha katu oguejy diversidad (Hj) ohechauka oguejyha producción metabolito térã distribución desigual metabolito mapa de distribución -pe . Pe valor Si oevalua pe metabolito ha epa específico petet condición oñeme evape (ko ápe, herbívoro) téra inversamente oñemantene petet nivelpe. (B) Diagrama conceptual predicción teoría defensa rehegua ojeporúvo eje teoría de la información rehegua. Teoría OD opredese pe ataque herbívoro ombohetavéta umi metabolito defensa rehegua, upéicha ombohetavéta δj. Upe jave avei, Hj oguejy oñeorganisa jeýgui pe perfil pe incertidumbre oñemboguejýva gotyo información metabólica rehegua. Pe teoría MT opredese pe ataque herbívoro-kuéra rehegua omoheñóitaha cambio no direccional metabólomo-pe, upéicha ombohetavéta Hj ha’éva indicador ojupíva incertidumbre información metabólica ha omoheñóiva distribución aleatoria Si rehegua. Avei ropropone peteî modelo mixto, MT iporãvéva, upépe oî metabolito orekóva valor defensivo yvatevéva oñembohetavéta particularmente (valor Si yvate), ambue katu ohechauka respuesta aleatoria (valor Si ijyvatevéva).
Oipurúvo umi descriptor teoría de la información rehegua, rointerpreta pe teoría OD rehegua ropredese hagua umi cambio metabolito especial herbívoro-kuéra rupive peteĩ estado constitutivo no inducido-pe oguerútaha (i) peteĩ aumento especificidad metabólica rehegua (índice Si) omotenondéva especificidad metabonómica (índice δj) Pe aumento) ciertos grupos metabolitos especiales orekóva valor defensa yvatevéva, ha (ii) pe disminución diversidad metabóloma rehegua (Hj) índice . oñemoambuégui frecuencia metabólica distribución hetave leptina rete distribución-pe. Pe nivel petet metabolito rehegua, oñeha arõ petet distribución Si ordenada, upépe pe metabolito ombohetavéta pe valor Si rehegua según ivalór defensa rehegua (Figura 1B). Ko línea rupive, romyesakã teoría MT rehegua ropredese haguã excitación oguerútaha (i) cambio no direccional metabolito-kuérape oúva oguejy haguã índice δj, ha (ii) ojupígui índice Hj ojupígui incertidumbre metabólica. Térã aleatoriedad, ikatúva oñecuantifika entropía Shannon rupive en forma de diversidad generalizada. Pe composición metabólica rehegua, pe teoría MT opredese va erã pe distribución aleatoria Si rehegua. Ojeguerekóramo en cuenta ciertos metabolitos oîha condición específicape condición específicape, ha ambue condición noîri condición específicape, ha ivalór defensa rehegua odepende tekoháre, ropropone avei peteî modelo de defensa mixto, upépe δj ha Hj oñemboja o mokôipe Si pukukue Aumento opaite dirección-pe, ciertos grupos metabolitos añoite, oguerekóva valores defensa yvatevéva, ombohetavéta particularmente Si, ambue katu oguerekóta peteî distribución (Ta’anga 1B) rehegua.
Ikatu haguã oñeha'ã predicción teoría defensa redefinida eje descriptor teoría de la información rehe, romongakuaa larva herbívoro experto (Ms) térã generalista (Sl) Nepenthes pallens rogue rehe (Figura 2A). Oipurúvo análisis MS/MS, roguenohẽ 599 espectro MS/MS no redundante (archivo de datos S1) umi extracto metanol rehegua hogue tejido oñembyatývagui oñemongaru rire oruga. Oipurúvo índice RDPI, Hj ha δj ojehecha hag̃ua mbaꞌeichaitépa oñemboheko jey marandu contenido umi archivo configuración MS/MS-pe ojekuaa umi patrón iñinteresanteva (Taꞌãnga 2B). Pe tendencia general ha’e, omombe’uháicha descriptor de información, umi oruga osegívo ho’u hogue, pe grado opaite reorganización metabólica rehegua ojupi ohóvo tiempo ohasávape: 72 aravo pe herbívoro ho’u rire, tuicha ojupi RDPI. Oñembojojávo control noñembyaíriva rehe, Hj tuicha oñemboguejy, péva ojehu ojupígui grado de especialización perfil metabólico, oñecuantifika índice δj rupive. Ko tendencia ojehecháva ojoaju umi predicción teoría OD rehegua ndive, ha katu ndojoajúi umi predicción principal teoría MT rehegua ndive, ogueroviava ojeporuha umi cambio aleatorio (no direccional) nivel metabolito rehegua camuflaje defensivo ramo (Figura 1B). Jepémo iñambue contenido elicitor secreción oral (SO) ha comportamiento alimentario ko'ã mokõi herbívoro, alimentación directa orekóva resultado cambio ojoajúva dirección Hj ha δj umi periodo de cosecha 24 aravo ha 72 aravo jave. Pe joavy añoite oiko 72 aravo RDPI-pe. Oñembojojávo pe omoheñóiva Ms alimentación rehe, metabolismo general omoheñóiva Sl alimentación tuichave.
(A) Diseño experimental: umi herbívoro común ryguasu (S1) térã experto (Ms) oñemongaru hogue desalinizado ka avo jarra rehegua, ha katu herbívoro simulado-pe guarã, ojeporu SO de Ms (W + OSMs) omaneja haguã punción umi posición hogue estandarizada herida rehegua. S1 (W + OSSl) larva térã y (W + W). Pe control (C) ha e petet hogue noñembyaíriva. (B) Inducibilidad (RDPI oñembojojávo gráfico de control rehe), diversidad (índice Hj) ha índice especialización (índice δj) oñecalculava ekue mapa metabolito especial rehegua (599 MS/MS; archivo de datos S1). Umi asterisco ohechauka tuicha ojoavyha ​​pe alimentación directa herbívoro ha grupo control (prueba t de estudiante con prueba t pareada, *P<0,05 ha ***P<0,001). ns, ndaha’éi iñimportánteva. (C) Índice resolución tiempo rehegua principal (caja hovy, aminoácido, ácido orgánico ha asuka; archivo de datos S2) ha espectro metabolito especial rehegua (caja roja 443 MS/MS; archivo de datos S1) tratamiento herbívoro simulado rire. Pe banda de color oñe’ẽ pe intervalo de confianza 95% rehe. Pe asterisco ohechauka pe diferencia significativa tratamiento ha control apytépe [análisis cuadrático de varianza (ANOVA), upéi diferencia honestamente significativa Tukey (HSD) umi comparación múltiple post hoc-pe guarã, *P<0,05, **P<0,01 Ha *** P <0,001]. (D) Especialización umi parcela de dispersión ha perfil metabolito especial rehegua (muestras ojejapóva jey jey oguerekóva tratamiento iñambuéva).
Ojehechakuaa haguã ojehechaukápa pe remodelación herbívoro-kuéra rupive nivel metabólomo-pe umi cambio nivel metabolito individual-pe, roñecentra raê umi metabolito oñeestudia va'ekue yma Nepenthes pallens rogue rehe orekóva resistencia herbívora ojehechaukáva. Umi amida fenólica ha e umi conjugado hidroxicinamamida-poliamina oñembyatýva proceso herbivorio aja umi mymbachu’i ha ojekuaa omboguejyha umi insecto rendimiento ( 32 ). Roheka umi precursor MS/MS correspondiente ha rotraza umi curva cinética acumulativa orekóva (Figura S1). Ndaipóri sorpresa, umi derivado fenol ndoikéiva directamente defensa umi herbívoro rehe, ha'eháicha ácido clorogénico (CGA) ha rutina, oime regulado abajo herbívoro rire. Umi herbívoro katu ikatu ojapo umi amida fenol ipoderosoitereíva. Pe alimentación continuo umi mokõi herbívoro rehegua osẽ haimete peteĩchagua espectro de excitación fenolamida rehegua, ha ko patrón ojehecha especialmente síntesis de novo fenolamida rehegua. Péicha avei ojehechakuaáta ojehechávo 17-hidroxigeranil nonanediol diterpeno glucósido (17-HGL-DTGs) rape, omoheñóiva hetaiterei diterpeno acíclico orekóva función antiherbívora efectiva (33), umíva apytégui Ms Feeding with Sl ombohape perfil de expresión ojoajúva (Figura S1)).
Pe desventaja ikatúva ojejapo umi experimento alimentación directa herbívoro rehegua ha’e pe diferencia tasa de consumo hogue ha tiempo de alimentación umi herbívoro-kuéra rehegua, hasy oñemboyke haguã umi efecto específico herbívoro rehegua omoheñóiva herida ha herbívoro. Ikatu haguãicha oñesolusiona porãve especificidad especie herbívora respuesta metabólica inducida hogue rehegua, rosimula alimentación larva Ms ha Sl rehegua pya’e ro’aplikavo OS oñembyaty ramóva (OSM ha OSS1) pe punción estándar W-pe umi posición hogue rehegua consistente. Ko procedimiento oñembohéra tratamiento W + OS, ha oestandariza inducción omohendávo precisamente tiempo oñepyrüvo respuesta oguenohëva herbívoro omoheñói'ÿre efecto confuso diferencia tasa térã cantidad pérdida tejido (Figura 2A) (34). Oipurúvo análisis ha cálculo MS/MS pipeline, roguenohẽ 443 espectro MS/MS (archivo de datos S1), oñembojoajúva umi espectro oñembyatýva yma umi experimento alimentación directa-gui. Pe análisis teoría de información ko conjunto de datos MS/MS rehegua ohechauka pe reprogramación metabolomo especializado hogue rehegua osimulávo umi herbívoro ohechauka incentivo específico SO rehegua (Figura 2C). En particular, oñembojojávo tratamiento OSS1 rehe, OSM omoheñói mejora especialización metabóloma 4 aravo'ípe. Iporã ojehechakuaa oñembojojávo conjunto de datos experimental alimentación herbívora directa rehe, cinética metabólica ojehecháva espacio bidimensional-pe ojeporúvo Hj ha δj coordenada ramo ha direccionalidad especialización metabóloma ombohováivo tratamiento herbívoro simulado tiempo ohasávape Oñembohetave consistente (Figura 2D). Upe jave avei, rocuantifika contenido aminoácido, ácido orgánico ha azúcar (archivo de datos S2) roinvestiga haguã ko aumento ojepytasóva experiencia metabólomo rehegua ojehúpa reconfiguración metabolismo central carbono ombohováivo herbívoro simulado ( Figura S2). Oñemyesakã porãve haguã ko patrón, rojesarekove cinética acumulación metabólica rehe umi tape fenolamida ha 17-HGL-DTG oñeñe ẽ hague yma. Pe inducción específica SO rehegua umi herbívoro rehegua oñemoambue peteĩ patrón de reordenamiento diferencial-pe metabolismo fenolamida ryepýpe (Ta anga S3). Umi amida fenólica oguerekóva cumarina ha fracción cafeoílo oñemboguata porãve OSS1 rupive, ha katu umi OSM ombohape peteĩ inducción específica umi conjugado ferulilo rehegua. Pe tape 17-HGL-DTG-pe guarã, ojehechakuaa inducción diferencial SO rehegua umi producto malonilación ha dimalonilación aguas abajo rupive (Ta anga S3).
Upe rire, roestudia plasticidad transcriptoma inducida OS rupive roiporúvo conjunto de datos microarray curso de tiempo, osimuláva OSM jeporu oñepohano haguã roseta roseta rogue rogue herbívoro-pe. Pe cinética muestreo rehegua básicamente oñesuperpone pe cinética ojeporúva ndive ko estudio metabolómica-pe ( 35 ). Oñembojojávo reconfiguración metabólica rehe oñembohetavehápe particularmente plasticidad metabólica tiempo ohasávape, jahechakuaa ráfaga transitoria transitoria hogue omoheñóiva Ms, ko'ápe inducibilidad transcriptoma (RDPI) ha especialización (δj) oime 1 Ojekuaa tuicha aumento aravo, ha diversidad (Hj) ko punto de tiempo, expresión BMP1 tuicha oñemboguejy, upéi relajación de especialización transcriptoma rehegua (Ta anga S4). Umi familia génica metabólica (ha eháicha P450, glicosiltransferasa ha BAHD aciltransferasa) oparticipa proceso ombyatývo metabolito especial umi unidad estructural oúva metabolismo primario-gui, osegívo modelo de alta especialización ñepyrũrã ojeꞌevaꞌekue. Estudio de caso ramo, oñeanalisa pe tape fenilalanina rehegua. Ko análisis omoañete umi genes núcleo metabolismo fenolamida-pe oîha altamente inducido SO-pe umi herbívoro-pe oñembojojávo umi ka'avo noñembohasáiva rehe, ha oime alineado estrechamente umi patrón de expresión orekóvape. Pe factor de transcripción MYB8 ha umi genes estructurales PAL1, PAL2, C4H ha 4CL oĩva ko tape yvate gotyo ohechauka oñepyrũha ñepyrũ transcripción. Umi aciltransferasa oguerekóva peteĩ tembiapo pe montaje paha fenolamida rehegua, ha eháicha AT1, DH29 ha CV86, ohechauka peteĩ patrón upregulación ipukúva (Figura S4). Umi observación yvate ohechauka oñepyrüvo especialización transcriptoma ha upéi omomba'eguasúva especialización metabolómica ha'éva peteî modo acoplado, ikatúva sistema regulador síncrono omoñepyrüva respuesta defensa ipoderosa.
Pe reconfiguración señalización hormonal vegetal-pe oactúa capa reguladora ramo ointegráva información herbívora oprogramá jey haguã fisiología ka'avo rehegua. Ojejapo rire simulación herbívoro, romedi dinámica acumulativa umi categoría hormonal vegetal clave ha rohecha coexpresión temporal ijapytépe kuéra [coeficiente de correlación Pearson (PCC)> 0,4] (Figura 3A). Oñeha'ãrõháicha, umi hormona ka'avo ojoajúva biosíntesis rehe ojoaju red de coexpresión hormona vegetal ryepýpe. Avei, especificidad metabólica (índice Si) oñemapa ko red-pe ojehechauka haguã umi hormona vegetal omoheñóiva tratamiento iñambuéva. Ojedibuja mokõi área principal respuesta específica herbívoro rehegua: peteĩva oĩ clúster JA-pe, upépe JA (iforma biológicamente activa JA-Ile) ha ambue derivado JA ohechauka puntuación Si ijyvatevéva; ambue katu ha’e etileno (ET). Giberelina ohechauka ojupiha moderadamente especificidad herbívoro-pe, ambue hormona ka'avo rehegua, ha'eháicha citoquinina, auxina ha ácido abscisico, oguereko especificidad inducción michĩva umi herbívoro-pe guarã. Oñembojojávo ojeporúvo W + W añoite, amplificación valor pico derivado JA rehegua aplicación SO rupive (W + OS) ikatu básicamente oñemoambue peteĩ indicador específico mbarete JA rehegua. Oñeha’arõ’ỹre, ojekuaa OSM ha OSS1 orekóva contenido elicitor iñambuéva omoheñóiha acumulación ojoajúva JA ha JA-Ile. OSS1 ojoavy, OSM oñemboguata específicamente ha mbarete umi OSM rupive, ha katu OSS1 nomombaretéi pe respuesta herida basal rehegua (Ta anga 3B).
(A) Análisis red de coexpresión oñemopyendáva cálculo PCC rehe simulación cinética acumulación hormona vegetal inducida herbívoro rupive. Pe ganglio ohechauka peteĩ hormona ka avo rehegua añoite, ha pe nodo tuichakue ohechauka pe índice Si específico hormona ka avo rehegua umi tratamiento apytépe. (B) Acumulación JA, JA-Ile ha ET hoguekuérape ojejapóva tratamiento iñambuéva ohechaukáva color iñambuéva: albaricoque, W + OSM; hovy, W + OSSl rehegua; morotĩ, W + W; gris, C (control) rehegua . Umi asterisco ohechauka tuicha ojoavyha ​​tratamiento ha control (ANOVA de dos vías ha upéi Tukey HSD post hoc comparación múltiple, *** P <0,001). Análisis teoría de la información (C)697 MS/MS (archivo de datos S1) biosíntesis JA ha espectro de percepción deteriorado (irAOC ha irCOI1) ha (D)585 MS/MS (archivo de datos S1) ETR1-pe orekóva señal ET deteriorada Mokõi tratamiento herbívoro simulado ombohapéva línea vegetal ha planta control vehículo vacío (EV). Umi asterisco ohechauka tuicha ojoavyha ​​tratamiento W+OS ha control noñembyaíriva (ANOVA de dos vías ha upéi Tukey HSD post hoc comparación múltiple, *P<0,05, **P<0,01 ha ***P<0,001). (E) Gráfico isarambipáva oposición isarambipáva especialización rehe. Umi sa’y orrepresenta diferentes cepas genéticamente modificadas; umi símbolo ohechauka opaichagua tratamiento método: triángulo, W + OSS1; rectángulo, W + OSM rehegua; círculo C. Ñe’ẽpoty ha ñe’ẽpoty
Upe rire, roiporu cepa genéticamente modificada Nepenthes atenuada (irCOI1 ha sETR1) umi paso clave biosíntesis JA ha ET (irAOC ha irACO) ha percepción (irCOI1 ha sETR1) roanalisa haguã metabolismo ko'ã mokõi hormona vegetal umi herbívoro rehe Pe aporte relativo reprogramación rehegua. Ojoajúva experimento ohasava'ekuépe, romoañete inducción herbívoro-OS umi ka'avo portador vacío (EV) (Figura 3, C a D) ha disminución general índice Hj omoheñóiva OSM, péicha índice δj ojupi. Pe ñembohovái ojehechaukave pe ñembohovái omoñepyrũvagui OSS1. Peteĩ gráfico mokõi línea rehegua oiporúva Hj ha δj coordenada ramo ohechauka desregulación específica (Figura 3E). Pe tendencia ojehecharamovéva ha e umi cepa ndorekóiva señal JA, haimete oñemboyke pe diversidad metabólomo ha umi cambio especialización rehegua omoheñóiva umi herbívoro (Figura 3C). Ojoavy, pe percepción ET kirirĩháme umi ka avo sETR1-pe, jepémo pe efecto general umi cambio metabolismo herbívoro-pe tuicha sa ive pe señalización JA-gui, omomichĩ pe diferencia índice Hj ha δj-pe umi excitación OSM ha OSS1 apytépe (Figura 3D ha Figura S5). . Kóva ohechauka además de la función núcleo transducción señal JA, transducción señal ET oservi avei afinación fina ramo respuesta metabólica específica especie herbívoro-kuéra. Ojoajúva ko función de afinación fina rehe, ndaipóri cambio inducibilidad metabóloma general umi planta sETR1-pe. Ambue hendáicha, oñembojojávo ka avo sETR1 rehe, ka avo irACO omoheñói amplitud general ojoajúva cambio metabólico omoheñóiva herbívoro, pero ohechauka significativamente iñambuéva puntuación Hj ha δj desafío OSM ha OSS1 mbytépe (Figura S5).
Ojekuaa haguã metabolito especializado orekóva aporte importante respuesta específica especie herbívoro ha oñemohenda porã producción señales ET rupive, roiporu método estructural MS/MS oñembosako'íva yma. Ko método ojerovia método bi-agrupación rehe oinferi jey haguã familia metabólica umi fragmento MS/MS-gui [producto punto normalizado (NDP)] ha puntuación similaridad oñemopyendáva pérdida neutra (NL). Pe conjunto de datos MS/MS oñemopu ãva análisis rupive línea transgénica ET rehegua ojapo 585 MS/MS (archivo de datos S1), oñesolusiona oñembojoajúvo siete módulo principal MS/MS (M)-pe (Ta anga 4A) . Oĩ ko ã módulo henyhẽva densamente metabolito especial ojekarakterisa va ekue yma: techapyrãramo, M1, M2, M3, M4 ha M7 oguereko heta derivado fenol (M1), glucósido flavonoide (M2), azúcar acil (M3 Ha M4), ha 17-HGL-DTG (M7). Avei, ojekalkula marandu específico metabólico (índice Si) peteĩ metabolito rehegua peteĩteĩva módulo-pe, ha ikatu ojehecha intuitivamente iñemosarambi Si. Mbykyhápe, umi espectro MS/MS ohechaukáva especificidad herbívoro ha genotipo yvate ojehechauka valor Si yvate, ha estadística kurtosis ohechauka distribución de piel esquina cola derecho-pe. Peteĩ distribución coloide magra peichagua ojehechakuaa M1-pe, upépe amida fenol ohechauka fracción Si ijyvatevéva (Figura 4B). Pe 17-HGL-DTG inducible herbívoro oñeñe’ẽ hague M7-pe ohechauka peteĩ puntuación Si moderada, ohechaukáva peteĩ grado moderado regulación diferencial umi mokõi tipo SO apytépe. Ojoavy, umi metabolito especializado ojejapovéva constitutivamente, ha'eháicha rutina, CGA ha azúcar acil, oime umi puntuación Si imbovyvéva apytépe. Ojehechakuaa porãve haguã complejidad estructural ha distribución Si metabolito especial apytépe, ojejapo peteĩ red molecular peteĩteĩva módulo-pe g̃uarã (Figura 4B). Peteĩ predicción iñimportánteva teoría OD rehegua (oñembyatýva ta anga 1B-pe) ha e pe reorganización metabolito especial rehegua herbívoro rire ogueruva erãha umi cambio unidireccional umi metabolito orekóva valor defensa yvate, especialmente ombohetavévo especificidad (ojoavy distribución aleatoria rehe) Modo) Metabolito defensivo ojepredikáva teoría MT rupive. Hetave umi derivado fenol oñembyatýva M1-pe ojoaju funcionalmente pe insecto rendimiento oguejy haguére ( 32 ). Oñembojojávo umi valor Si umi metabolito M1-pe umi hogue inducido ha hogue constituyente umi ka avo control EV-pegua apytépe 24 aravo jave, rohechakuaa especificidad metabólica heta metabolito rehegua umi insecto herbívoro rire oguerekoha peteĩ tendencia tuicha ojupíva (Figura 4C). Pe aumento específico valor Si rehegua ojehechakuaa umi fenolamida defensiva-pe añoite, ha katu ndojejuhúi aumento valor Si rehegua ambue fenol ha metabolito ndojekuaáivape oîva oñondive ko módulo-pe. Kóva ha e petet modelo especializado, ojoajúva teoría OD rehe. Umi predicción principal umi cambio metabólico omoheñóiva umi herbívoro ojoaju. Ikatu haguã ojehecha ko particularidad espectro fenolamida rehegua oñeinducipa ET específico SO rupive, rojapo gráfico índice metabolito Si rehegua ha rojapo peteĩ valor expresión diferencial OSM ha OSS1 apytépe umi genotipo EV ha sETR1-pe (Figura 4D). sETR1-pe, tuicha oñemboguejy pe diferencia ojejapóva fenamida rupive OSM ha OSS1 apytépe. Ojeporu avei método bi-clustering umi dato MS/MS oñembyatýva umi cepas orekóva JA insuficiente oinferi haguã umi módulo principal MS/MS ojoajúva especialización metabólica regulada JA (Figura S6).
(A) Umi resultado agrupación rehegua 585 MS/MS rehegua oñemopyendáva fragmento compartido (NDP similaridad) ha pérdida neutra compartida (NL similaridad) rehe, osẽ pe módulo (M) ojoajúva familia compuesto ojekuaáva ndive, térã composición Metabolita ndojekuaáiva térã metabolizada vai rupive. Káda módulo ykére ojehechauka pe metabolito (MS/MS) ñemboja o específico (Si) rehegua. (B) Red molecular modular: Umi nodo ohechauka MS/MS ha umi borde, NDP (pytã) ha NL (hovy) MS/MS puntuación (corte,> 0,6). Pe índice de especificidad metabolito graduado (Si) oñecolora oñemopyendáva módulo rehe (izquierda) ha oñemapa red molecular rehe (derecha). (C) Módulo M1 ka avo EV estado constitutivo (control) ha inducido (herbívoro simulado) 24 aravo jave: diagrama red molecular (valor Si ha e pe ganglio tuichakue, fenolamida defensiva ojehechauka hovy). (D) Pe diagrama red molecular M1 rehegua línea espectro sETR1 rehegua oguerekóva percepción EV ha ET oñembyaíva: pe compuesto fenólico ojehechaukáva nodo círculo verde rupive, ha pe diferencia significativa (valor P) umi tratamiento W + OSM ha W + OSS1 apytépe Nodo tuichakue ramo. CP, N-cafeoil-tirosina rehegua; CS, N-cafeoil-espermidina rehegua; FP, ácido N-ferúlico éster-ácido úrico rehegua; FS, N-ferulil-espermidina rehegua; CoP, N’, N “-Kumarolil-tirosina;DCS, N’, N”-dicafeoil-espermidina; CFS, N', N”-cafeoil, feruloil-espermidina;Licio barbarum lobo ra'ype, Nick.O-AS, O-acil asuka.
Rombotuichave pe análisis peteĩ genotipo Nepenthes atenuado-gui umi población natural-pe, ko’ápe oñemombe’u mboyve umi cambio intraespecífico mbarete umi nivel JA herbívoro ha nivel específico metabolito-pe umi población natural-pe ( 26 ). Eipuru ko datokuéra ryru ojejapo hagua 43 germoplasma. Ko'ã germoplasma oguereko 123 especie ka'avo N. pallens-gui. Ko'ã ka'avo ojegueru semilla oñembyatýva hábitat nativo iñambuéva Utah, Nevada, Arizona ha California-pe (Figura S7), rocalcula diversidad metabólomo (ko'ápe oñehenói nivel poblacional) diversidad β) ha especialización omoheñóiva OSM. Ojoajúva umi estudio ojejapo va ekue ymave ndive, rohechakuaa hetaiterei cambio metabólico eje Hj ha δj pukukue, ohechaukáva umi germoplasma oguerekoha tuicha diferencia plasticidad ombohováiva metabólico umi herbívoro-pe (Figura S7). Ko organización imandu’a umi observación ojejapo va’ekue ymave pe rango dinámico umi cambio JAs rehegua omoheñóiva umi herbívoro, ha omantene peteĩ valor yvatetereíva peteĩ población-pe ( 26 , 36 ). Oipurúvo JA ha JA-Ile roproba haguã correlación nivel general Hj ha δj apytépe, rojuhu oîha peteî correlación positiva significativa JA ha índice diversidad ha especialización metabólomo β (Figura S7). Péva ohechauka heterogeneidad inducida herbívoro-kuéragui inducción JAs-pe ojejuhúva nivel poblacional-pe ikatu ojehu umi polimorfismo metabólico clave ojejapóva ojeporavógui ​​umi herbívoro insecto-kuéragui.
Umi estudio ojejapo va’ekue ymave ohechauka umi tipo de tabaco tuicha ojoavyha ​​tipo ha dependencia relativa umi defensa metabólica inducida ha constitutiva rehe. Ojeguerovia ko'ã cambio transducción señal antiherbívora ha capacidad de defensa oime regulado presión población insecto, ciclo de vida vegetal, ha umi costo producción defensa nicho okakuaáva especie ome'ëva. Roestudia consistencia remodelación metabólomo hogue rehegua omoheñóiva umi herbívoro seis especie Nicotiana nativa Norteamérica ha Sudamérica-pe. Ko'ã mymba juehegua ojoaju porã Nepenthes Norteamérika ndive, ha'éva Nicolas Bociflo. La, N. nicotinis, Nicotiana n. Ñe’ẽpoty ha ñe’ẽpoty. kapi’ipe atenuado, Nicotiana tabacum, tabaco lineal, tabaco (Nicotiana spegazzinii) ha tabaco hogue tabaco rehegua (Nicotiana obtusifolia) (Ta’anga 5A) (37). Seis ko'ã especie, umíva apytépe especie ojehecha porãva N. please, ha'e ka'avo anual clado petunia, ha obtusifolia N. ha'e perenne clado hermana Trigonophyllae (38). Upe rire ojejapo inducción W + W, W + OSM ha W + OSS1 ko'ã siete especie rehe oestudia haguã reordenamiento metabólico nivel especie okaru haguã insecto.
(A) Peteĩ yvyramáta filogenética bootstrap oñemopyendáva máxima probabilidad rehe [síntesis glutamina nuclear-pe guarã (38)] ha distribución geográfica siete especie Nicotiana ojoajúva estrechamente (color iñambuéva) (37). (B) Peteí gráfico dispersión rehegua diversidad especializada rehegua umi perfil metabólico siete especie Nicotiana rehegua (939 MS/MS; archivo de datos S1). A nivel especie, diversidad metabólomo oreko correlación negativa grado de especialización ndive. Pe análisis correlación nivel especie rehegua diversidad metabólica ha especialización ha acumulación JA rehegua ojehechauka ta anga 2. S9-pe. Sa’y, opaichagua; triángulo, W + OSS1 rehegua; rectángulo, W + OSM rehegua; (C) Nicotiana JA ha JA-Ile dinámica oñemohenda según amplitud excitación SO rehegua (ANOVA mokõiha ha Tukey HSD ñembojoja post-múltiple, * P <0,05, ** P <0,01 ha * ** Oñembojojávo W + OS ha W + W, P <0,001). Gráfico cuadro (D) diversidad ha (E) especialización peteîteî especie rehegua oñesimula rire herbívoro ha metilo JA (MeJA). Pe asterisco ohechauka tuicha ojoavyha ​​W + OS ha W + W térã lanolina más W (Lan + W) térã Lan más MeJA (Lan + MeJa) ha control Lan (análisis de varianza de dos vías, upéi Tukey HSD post hoc comparación múltiple , *P<0.05, **P<0.01 ha ***P<0,001).
Oipurúvo método clúster doble, rohechakuaa 9 módulo 939 MS/MS rehegua (archivo de datos S1). Pe composición MS/MS oñemboheko jeýva tratamiento iñambuéva rupive tuicha iñambue opaichagua módulo apytépe especie apytépe (Ta anga S8). Ojehechávo Hj (ko ápe oñembohérava γ-diversidad nivel especie rehegua) ha δj ojekuaa opaichagua especie oñembyatyha aty iñambuetereívape espacio metabólico-pe, upépe ojehecharamovéva jepi división nivel especie rehegua excitación-gui. Excepción N. linear ha N. obliquus, ohechauka tuicha rango dinámico efecto inducción rehegua (Figura 5B). Ojoavy, umi especie ha'eháicha N. purpurea ha N. obtusifolia oguereko peteĩ respuesta metabólica sa'ive ojehechakuaáva tratamiento-pe, ha katu pe metabólomo ha'e opaichagua. Pe distribución específica especie rehegua pe respuesta metabólica inducida rehegua osẽ peteĩ correlación negativa significativa especialización ha diversidad gamma apytépe (PCC = -0,46, P = 4,9×10-8). Umi cambio oúva OS rupive umi nivel JAs-pe oî correlación positiva especialización metabóloma ndive, ha oî correlación negativa diversidad gamma metabólica ohechaukáva peteîteî especie (Figura 5B ha Figura S9). Iporã ojehechakuaa umi especie oñehenóiva coloquialmente especie “respuesta señal” ramo figura 5C-pe, ha eháicha nematodos Nepenthes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes agudo ha Nepenthes atenuado, omoheñói signo significativo 30 minutos-pe. Umi brote JA ha JA-Ile específico SO-pe nda’aréi, ambue bacteria ojeheróva “signal inresponsable”, ha’eháicha molino Nepenthes, Nepenthes polvo ha N. obtusifolia ohechauka inducción JA-Ile Edge añoite ndorekóiva mba’eveichagua especificidad SO (Figura 5C). Nivel metabólico-pe, oje’e haguéicha yvateve, Nepenthes atenuado-pe guarã, umi sustancia ombohováiva señal ohechauka especificidad SO ha tuicha ombohetave δj, ha katu omboguejy Hj. Ko efecto cebado específico OS rehegua ndojejuhúi umi especie oñemboja o especie no reactiva señal ramo (Figura 5, D ha E). Umi metabolito específico SO rehegua oñembojaꞌo pyꞌỹive umi especie ombohováiva señal apytépe, ha koꞌã clúster señal rehegua oñembyaty especie orekóva respuesta señal ikangyvéva ndive, ha umi especie orekóva respuesta señal ikangyvéva ohechauka saꞌivéva interdependencia (Taꞌãnga S8). Ko resultado ohechauka inducción específica SO JAs ha reconfiguración específica SO metabólomo aguas abajo oñembojoaju nivel especie.
Upe rire, roipuru petet pasta lanolina oguerekóva metil JA (MeJA) roñangareko hagua ka avokuéra rehe roinvestiga hagua ko a modo de acoplamiento ojejokópa pe disponibilidad JA ojeporúva JA exógeno rupive, oítava citoplasma ka avokuérape. Desesterificación pya’e ha’e JA. Rojuhu peteĩchagua tendencia pe cambio mbeguekatúpe umi especie ombohováiva señal-gui umi especie norespondéiva señal-pe, ojejapóva suministro continuo JA rehegua (Figura 5, D ha E). Mbykyhápe, tratamiento MeJA rehegua oprogramá jey mbarete umi metabolomo nematodo lineal, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens ha N. mikimotoi, upévagui tuicha ojupi δj ha oguejy Hj. N. purpurea ohechauka añoite ojupiha δj, ha katu ndaha’éi Hj. N. obtusifolia, ojehechaukava’ekue ymave ombyatyha JA nivel ijyvatetereíva, avei ombohovái vai tratamiento MeJA rehegua reconfiguración metabólomo rehegua. Ko'ã resultado ohechauka producción JA térã transducción señal oime fisiológicamente restringida umi especie norespondéiva señal-pe. Ojeproba haguã ko hipótesis, roestudia irundy especie (N. pallens, N. mills, N. rosa ha N. microphylla) omoheñóiva W + W, W + OSMs ha W + OSS1 Transcriptoma ( 39 ). Ojoajúva patrón remodelación metabólomo rehe, umi especie ojesepara porã espacio transcriptoma-pe, umíva apytépe N. atenuado ohechauka RDPI inducido OS ijyvatevéva, N. gracilis katu oguereko imbovyvéva (Figura 6A). Ha katu ojejuhu pe diversidad transcriptoma omoheñóiva N. oblonga ha’eha pe imbovyvéva umi irundy especie apytépe, ojoavy pe diversidad metabonómica ijyvatevéva N. oblonga rehegua ojehechaukava’ekue yma siete especie-pe. Umi estudio ojejapo va’ekue ymave ohechauka peteĩ conjunto de genes ojoajúva umi señal defensa ñepyrũrã rehe, oikehápe umi señal JA, omyesakã especificidad umi respuesta defensa ñepyrũrã omoheñóiva umi elicitor ojoajúva herbívoro rehe umi especie Nicotiana-pe ( 39 ). Oñembojojávo umi tape señalización JA rehegua ko ã irundy especie apytépe ojekuaa peteĩ patrón interesante (Ta anga 6B). Hetave umi gene ko tape rehegua, ha'eháicha AOC, OPR3, ACX ha COI1, ohechauka nivel relativamente yvate inducción ko'ã irundy especie-pe. Ha katu peteĩ gen clave, JAR4, omoambue JA iforma biológicamente activa-pe umi transcripción oñembyatýva JA-Ile-pe, ha imbovyeterei nivel de transcripción, ko'ýte umi molino N., Nepenthes pieris ha N. microphylla-pe. Avei, ambue gen AOS transcripción añoite ndojejuhúi N. bifidum-pe. Ko'ã cambio expresión génica ikatu ha'e responsable umi fenotipo extremo omoheñóiva producción JA baja especie anérgica señal ha inducción N. gracilis.
(A) Análisis teoría de la información rehegua reprogramación respuestas transcripcionales ñepyrũrã irundy especie tabaco ojoajúva estrechamente ojejapóva muestreo 30 minuto inducción herbivoria rire. RDPI ojekalkula oñembojojávo hogue omoheñóiva SO herbívora control de herida ndive. Umi kolór ohechauka diferénte espésie, ha umi símbolo ohechauka diferénte método de tratamiénto. (B) Análisis expresión génica rehegua umi tape señalización JA rehegua irundy especie apytépe. Pe JA rape oñembohekopyréva ojehechauka pe gráfico cuadro ykére. Umi sa’y iñambuéva ohechauka opaichagua método procesamiento rehegua. Pe asterisco ohechauka oîha tuicha joavy tratamiento W + OS ha control W + W apytépe (prueba t Student-pe guarâ ojoavyha ​​pares-pe, *P<0,05, **P<0,01 ha ***P<0,001). OPDA, ácido 12-oxofitodienoico rehegua; OPC-8: Ácido 0,3-oxo-2(2′(Z)-pentenilo)-ciclopentano-1-octanoico rehegua.
Pe parte pahape, roestudia mba’éichapa pe remodelación específica especie insecto rehegua metabólomo opaichagua especie ka’avo rehegua ikatu oñemombarete umi herbívoro-pe. Umi investigación ojejapo va’ekue ymave omomba’eguasu género Nicotiana. Tuicha ojoavy pe resistencia orekóva Ms ha larva rehe (40). Ko ápe, roestudia mba éichapa ojoaju ko modelo ha plasticidad metabólica orekóva hikuái. Oipurúvo umi irundy especie tabaco yvategua, ha roñeha'ãvo correlación diversidad ha especialización metabólomo omoheñóiva herbívoro ha resistencia ka'avo Ms ha Sl rehe, rojuhu resistencia, diversidad ha especialización generalista Sl Opavave oreko correlación positiva, péicha correlación resistencia kuñanguéra experta ha especialización ikangy, ha correlación diversidad ndive ndaha'éi significativa (Figura S10). S1 resistencia rehegua, mokõive N. chinensis ha N. gracilis atenuado, ojehechaukava ekue ymave ohechaukaha mokõive nivel de transducción señal JA ha plasticidad metabólomo rehegua, oguereko tuicha iñambuéva respuesta inducción herbívoro rehe, ha avei ohechauka resistencia yvate ojoguáva. Sexo rehegua.
Ko'ã sesenta arýpe, teoría defensa vegetal ome'ë peteî marco teórico, oñemopyendáva investigador-kuéra opredese peteî número considerable evolución ha funciones metabolitos especializados vegetales. La mayoría ko ã teoría ndosegíri pe procedimiento normal inferencia mbarete rehegua ( 41 ). Opropone hikuái predicciones clave (3) peteî nivel de análisis-pe. Ojejapo jave prueba umi predicción clave rehegua ohejávo oñeanalisa umi teoría específica, péva ojapóta pe Pe campo oñemotenonde ohóvo. Eipytyvõ, ha katu emboyke ambue tapichápe (42). Upéva rangue, pe teoría pyahu ojapo predicción opaichagua nivel de análisis-pe ha omoĩ peteĩ capa pyahu consideraciones descriptivas rehegua (42). Ha katu umi mokõi teoría oñeproponéva nivel funcional-pe, MT ha OD, ikatu oñemyesakã fácilmente predicción importante ramo umi cambio metabólico especializado omoheñóiva umi herbívoro: teoría OD oguerovia umi cambio “espacio” metabólico especializado-pe ha’eha altamente direccional . Teoría MT oguerovia ko'ã cambio ha'éta no direccional ha oñemohenda aleatoriamente espacio metabólico-pe, ha oreko tendáre metabolito valor defensa yvate. Umi examen ojejapo va’ekue ymave umi predicción OD ha MT rehegua oñeha’ã ojeporúvo peteĩ conjunto estrecho umi compuesto “defensa” a priori rehegua. Ko'ã prueba céntrica metabolito ombotove capacidad oanalisa haguã extensión ha trayectoria reconfiguración metabólomo herbivoría jave, ha ndohejái prueba peteî marco estadístico consistente ryepýpe oikotevëva predicciones clave ikatúva oñekonsidera en su conjunto Cuantificar cambios metabólomo vegetal. Ko'ápe, roiporu tecnología innovadora metabolómica-pe oñemopyendáva MS computacional ha rojapo análisis MS desconvolución moneda general descriptor teoría de la información-pe roproba haguã distinción mokõivéva oñeproponéva nivel metabolómica global-pe. Pe predicción clave ko teoría rehegua. Teoría de la información ojeporu heta mba’épe, ko’ýte ojejapo investigación biodiversidad ha flujo nutriente rehegua (43). Ha katu jaikuaaháicha, kóva ha’e peteĩha aplicación ojeporúva oñemombe’u haguã espacio de información metabólica ka’avokuéra rehegua ha oñesolusiona haguã problema ecológico ojoajúva cambio metabólico temporal ombohováivo señales ambientales. En particular, ko método ikatuha ombojoja umi patrón oĩva umi especie ka avo ryepýpe ha ijapytépe ohesa ỹijo hag̃ua mba éichapa umi herbívoro oevoluciona opaichagua especie-gui umi patrón macroevolutivo inter-especie-pe opaichagua nivel de evolución-pe. Metabolismo rehegua.
Análisis componente principal (PCA) omoambue peteĩ conjunto de datos multivariado peteĩ espacio reducción dimensionalidad rehegua ikatu hag̃uáicha oñemyesakã tendencia principal umi dato rehegua, upévare ojepuru jepi técnica exploratoria ramo oñeanalisa hag̃ua conjunto de datos, haꞌeháicha metabólomo desconvolución rehegua. Ha katu, pe dimensionalidad ñemboguejy operdeva’erã peteĩ parte pe contenido de información oĩva conjunto de datos-pe, ha PCA ndaikatúi ome’ẽ marandu cuantitativo umi característica rehegua oguerekóva particularmente relevante teoría ecológica-pe, ha’eháicha: mba’éichapa umi herbívoro oconfigura jey diversidad umi ámbito especializado-pe (techapyrã, riqueza, distribución) Ha abundancia) metabolito-kuéra? Mba e metabolitopa ha e predictor estado inducido petet herbívoro rehegua. Ojehechávo especificidad, diversidad ha inducibilidad, oñedescompone contenido de información perfil metabolito específico hogue rehegua, ha ojejuhu pe herbívoro je’u ikatuha oactiva metabolismo específico. Oñeha’arõ’ỹre, rohechakuaa, oje’eháicha umi indicador teoría de la información oñemboguatávape, pe situación metabólica osêva oreko tuicha solapamiento umi ataque rire umi mokõi herbívoro (pe generalista Sl oñemongarúva pyhare) ha pe experta Solanaceae-pegua kuñakarai Jepémo tuicha iñambue comportamiento ha concentración okaru haguã. Ácido graso-aminoácido conjugado (FAC) omoñepyrũva OS-pe (31). Oipurúvo SO herbívoro oñemombia haguã herida punción estandarizada, tratamiento herbívoro simulado ohechauka avei tendencia ojoajúva. Ko procedimiento estandarizado osimulávo respuesta ka'avokuéra umi ataque herbívoro omboyke umi factor confuso omoheñóiva cambio comportamiento alimentario herbívoro, ogueraháva diferente grado de daño diferentes momentos ( 34 ). FAC, ojekuaáva ha’eha pe omoñepyrũvéva OSM, omboguejy JAS ha ambue hormona ka’avo rehegua ñembohovái OSS1-pe, ha OSS1 katu omboguejy hetaiterei jey (31). Ha katu OSS1 omoheñói nivel ojoajúva JA acumulación oñembojojávo OSM rehe. Ojehechakuaa ymave pe JA ñembohovái Nepenthes atenuado-pe oñandu porãitereiha OSM-pe, upépe FAC ikatu omantene hembiapo ojediluíramo jepe 1:1000 y reheve ( 44 ). Upévare, oñembojojávo OSM rehe, jepémo FAC OSS1-pe imbovyeterei, ha’e suficiente omoheñói haguã suficiente brote JA. Umi estudio ojejapo va ekue ymave ohechauka umi proteína ojoguáva porína-pe ( 45 ) ha oligosacárido ( 46 ) ikatuha ojeporu pista molecular ramo oñembohape hagua umi respuesta defensa vegetal rehegua OSS1-pe. Ha katu ndojekuaái gueteri ko'ã elicitor OSS1-pe ha'épa responsable acumulación JA ojehecháva estudio ko'ágãguávape.
Jepémo sa’i oî estudio omombe’úva umi huella digital metabólica diferencial omoheñóiva aplicación diferente herbívoro térã exógeno JA térã SA (ácido salicílico) (47), avave noperturbái perturbación específica especie herbívora red de kapi’ipe ka’avo ha umi efecto orekóva específico El impacto general metabolismo está sistemáticamente estudiado. marandu personal rehegua. Ko análisis omoañeteve conexión red hormonal interna ambue hormona vegetal ndaha'éiva JAs omohenda especificidad reorganización metabólica omoheñóiva herbívoro. En particular, rohechakuaa ET omoheñóiva OSM tuichavéha pe OSS1 omoheñóivagui. Ko modo ojoaju hetave contenido FAC OSM-pe, ha'éva peteî condición oñeikotevêva ha suficiente ombohapévo peteî ráfaga ET ( 48 ). Pe contexto interacción ka'avo ha herbívoro apytépe, función señalización ET dinámica metabolito específico ka'avo rehe ha'e gueteri esporádica ha ojepytaso peteî grupo compuesto añoite. Avei, hetavéva umi estudio oipuru aplicación exógena ET térã umi precursor térã opaichagua inhibidor oestudia haguã regulación ET, umíva apytépe ko'ã aplicación química exógena omoheñóita heta efecto secundario no específico. Ore roikuaaháicha, ko estudio orepresenta peteîha examen sistemático tuicha escala-pe rol orekóva ET ojeporúvo ET oproduci ha ohechakuaa haguã planta transgénica deteriorada ocoordina haguã dinámica metabólomo vegetal. Pe inducción ET específica herbívoro rehegua ikatu ipahápe omodula pe metabólomo ñembohovái. Pe tuichavéva ha’e pe manipulación transgénica umi genes biosíntesis ET (ACO) ha percepción (ETR1) rehegua ohechaukáva pe acumulación de novo específica herbívoro-pe umi fenolamida rehegua. Ojehechauka kuri ymave ET ikatuha o’afina pe acumulación de nicotina inducida JA rupive oregula rupi putrescina N-metiltransferasa ( 49 ). Ha katu, punto de vista mecánico guive, ndojekuaái mba éichapa ET oafina pe inducción fenamida rehegua. Ojekuaa avei función transducción señal ET rehegua, ikatu avei ojedesvia pe flujo metabólico S-adenosil-1-metionina-pe oregula haguã inversión umi amida poliaminofenol-pe. S-adenosil-1-metionina ha e ET ha Intermedio común poliamina biosintética rape rehegua. Pe mecanismo rupive señal ET oregula pe nivel fenolamida rehegua oikotevẽ oñehesa’ỹijove.
Are guivéma, hetaiterei metabolito especial estructura ndojekuaáiva rupi, pe intensa atención categoría metabólica específica rehe ndaikatúi oevalua estrictamente umi cambio temporal diversidad metabólica rehegua umi interacción biológica rire. Ko'ágã, oñemopyendáva análisis teoría de información, resultado principal adquisición espectro MS/MS oñemopyendáva metabolito imparcial ha'e umi herbívoro ho'úva térã osimuláva herbívoro osegíva omboguejy diversidad metabólica general metabólomo hogue ombohetávo grado de especialización orekóva. Ko aumento temporal especificidad metabóloma omoheñóiva herbívoro ojoaju aumento sinérgico especificidad transcriptoma rehe. Pe mba e oipytyvõvéva ko especialización metabóloma tuichavévape (oguerekóva valor Si yvatevéva) ha e pe metabolito especial orekóva función herbívora ojekarakterisa va ekue yma. Ko modelo ojoaju pe predicción teoría OD rehegua ndive, ha katu pe predicción MT rehegua ojoajúva aleatoriedad reprogramación metabóloma rehe ndojoajúi. Ha katu ko ã dato ojoaju avei pe predicción modelo mixto rehegua ndive (MT iporãvéva; Figura 1B), ambue metabolito noñekarakterisáiva orekóva función defensa ndojekuaáiva ikatu gueteri osegi peteĩ distribución Si aleatoria.
Peteĩ patrón ojehechakuaáva ojejapyhyvéva ko investigación rupive ha’e pe nivel microevolución guive (población ka’avo ha tabaco peteĩva) guive peteĩ escala evolutiva tuichavéva peve (especie tabaco ojoajúva estrechamente), diferentes niveles de organización evolutiva oĩ “defensa iporãvévape” Oĩ tuicha joavy umi herbívoro katupyrykuérape. Moore ha ambuekuéra. (20) ha Kessler ha Kalske (1) opropone ijeheguiete oñemoambue haguã umi mbohapy nivel funcional biodiversidad rehegua iñepyrũrã odistinguíva Whittaker (50) umi cambio temporal constitutivo ha inducido diversidad química rehegua; ko'ã autor ni norresumíri Umi procedimiento ombyaty haguã dato metabólomo tuicha escala avei ndohechaukái mba'éichapa ojekalkula diversidad metabólica ko'ã dato-gui. Ko estudio-pe, umi ajuste michĩva clasificación funcional Whittaker-pe ohecháta diversidad α-metabólica ha'éva diversidad espectro MS/MS peteî ka'avo oñeme'êvape, ha diversidad β-metabólica ha'éva metabolismo intraespecífico básico peteî grupo de poblaciones Espacio, ha diversidad γ-metabólica ha'éta peteî extensión análisis especie ojoajúva.
Pe señal JA iñimportanteterei hetaiterei respuesta metabólica herbívoro rehegua. Ha katu, ndaipóri prueba cuantitativa rigurosa aporte regulación intraespecífica biosíntesis JA diversidad metabóloma-pe, ha oîpa señal JA ha'éva peteî sitio general diversificación metabólica inducida estrés rupive escala macroevolutiva yvatevévape, ojehecha gueteri. Rohechakuaa naturaleza herbívora Nepenthes herbívoro oinduce especialización metabóloma ha variación especialización metabóloma población especie Nicotiana ryepýpe ha especie Nicotiana ojoajúva estrechamente apytépe oime sistemáticamente correlación positiva señalización JA ndive. Avei, oñembyaíramo pe señal JA, oñemboykéta pe especificidad metabólica omoheñóiva peteĩ herbívoro genotipo añoite (Figura 3, C ha E). Umi cambio espectro metabólico umi población Nepenthes atenuada naturalmente ha'égui hetave cuantitativa, umi cambio diversidad ha especificidad β metabólico ko análisis-pe ikatu tuicha ojehu excitación mbarete categoría compuesto rico en metabolito. Ko'ã clase compuesta odomínava parte perfil metabólomo ha ogueru correlación positiva señales JA ndive.
Iñambuetereígui umi mecanismo bioquímico especie tabaco rehegua ojoajúva hese, umi metabolito ojehechakuaa específicamente aspecto cualitativo-pe, upévare analíticove. Teoría de la información procesamiento perfil metabólico ojejapyhýva ohechauka inducción herbívora ombohape compensación diversidad gamma metabólica ha especialización. Señal JA oreko peteî rol central ko compensación-pe. Pe aumento especialización metabólomo rehegua ojoaju pe predicción OD principal ndive ha oî correlación positiva señal JA ndive, ha katu señal JA oî correlación negativa diversidad gamma metabólica ndive. Ko ã modelo ohechauka capacidad OD ka avokuéra rehegua ojedetermina principalmente plasticidad JA rehegua, taha e escala microevolutiva térã escala evolutiva tuichavévape. Umi experimento exógeno aplicación JA rehegua omboykéva umi defecto biosíntesis JA rehegua ohechaukave umi especie tabaco ojoajúva estrechamente ikatuha ojehechakuaa especie ombohováiva señal ha nombohováiva señal, ojoguaite pe modo JA ha plasticidad metabóloma omoheñóiva herbívoro. Umi especie nombohováiva señal ndikatúi ombohovái ndaikatúigui ojapo JA endógeno ha upévare oime sujeta limitación fisiológica-pe. Péva ikatu oiko umi mutaciones oîva umi genes clave-pe oîva vía de señalización JA-pe (AOS ha JAR4 N. crescens-pe) de. Ko resultado omomba'e guasu ko'ã patrones macroevolutivos interespecie ikatúva oñemotenonde principalmente umi cambio percepción ha respuesta hormonal interna.
Ojekuaa avei pe interacción ka avo ha herbívoro apytépe, pe exploración diversidad metabólica rehegua ojoaju opaite avance teórico iñimportánteva rehe investigación adaptación biológica tekohápe ha evolución rasgo fenótico complejo rehegua. Oñembohetavévo umi dato ojehupytýva umi instrumento MS moderno, prueba hipótesis diversidad metabólica rehe ikatu ko'ágã ohasa diferencia metabolito individual/categoría ha ojapo análisis global ojekuaa haguã umi patrones oñeha'ãrõ'ÿva. Pe proceso de análisis tuicha escala-pe, peteĩ metáfora iñimportánteva haꞌehína pe idea oñekonsepávo mapa oguerekóva sentido ikatúva ojeporu ojehesaꞌoijo hag̃ua dato. Upévare, peteĩ resultado iñimportánteva pe combinación ko’áĝagua metabolómica MS/MS imparcial ha teoría de la información rehegua ha’e ome’ẽha peteĩ métrica simple ikatúva ojeporu ojejapo haĝua mapa ojehecha haĝua pe diversidad metabólica opaichagua escala taxonómica-pe. Ha’e pe mba’e ojejeruréva básico ko método-pe. Pe estudio micro/macro evolución ha ecología comunitaria rehegua.
A nivel macroevolutivo, pe núcleo teoría coevolución vegetal-insecto rehegua Ehrlich ha Raven (51) ha e ojepredici hagua pe variación diversidad metabólica interespecie rehegua ha eha pe causa diversificación linaje ka avo rehegua. Ha katu, cincuenta áño oñemoherakuã guive ko tembiapo seminal, sa’i oñeha’ã ko hipótesis (52). Péva tuicha ojehu umi característica filogenética orekóva característica metabólica oñembojojáva umi linaje ka'avo mombyry pukukue. Pe rareza ikatu ojeporu oñeancla haguã umi método análisis blanco rehegua. Pe flujo de trabajo MS/MS ko’áĝagua oñemboguatáva teoría de información rupive ocuantifika pe similaridad estructural MS/MS umi metabolito ndojekuaáiva (ojeporavo’ỹre metabolito mboyve) ha omoambue ko’ã MS/MS peteĩ conjunto MS/MS-pe, upéicha metabolismo profesional-pe Ko’ã modelo macroevolutivo oñembojoja escala de clasificación-pe. Umi indicador estadístico hasy’ỹva. Ko proceso ojogua análisis filogenético-pe, ikatúva oiporu alineación secuencia rehegua oñecuantifika haguã tasa de diversificación térã evolución caracter rehegua predicción previa ÿre.
A nivel bioquímico, hipótesis de cribado Firn ha Jones (53) ohechauka diversidad metabólica oñemantene nivel diferente ome'ëvo materia prima oejerce haguã actividad biológica metabolito yma ndojoajúiva térã sustituido. Umi método teoría de la información rehegua ome e petet marco ikatuhápe oñecuantifika ko ã transición evolutiva específica metabolito rehegua oikóva especialización metabolito aja, oikeháicha proceso de cribado evolutivo propuesta-pe: adaptación biológicamente activa baja especificidad guive alta especificidad peve Metabolitos inhibidos peteĩ ambiente oñeme ẽvape.
Opa mba'e, umi ára iñepyrũme biología molecular, oñembosako'i teoría importante defensa vegetal rehegua, ha umi método hipótesis deductiva rupive ojejapóva ojehecha ampliamente ha'eha umi medio añoite progreso científico-pe guarã. Péva tuicha ojehu umi limitación técnica omedi haguã metabólomo pukukue. Jepémo umi método hipótesis rupive ojejapóva ideprovéchoiterei ojeporavóvo ambue mecanismo causal, ikatuha omotenonde ñane comprensión umi red bioquímica rehegua, sa’ive umi método computacional ojeguerekóvagui ko’áĝa ciencia contemporánea-pe, oguerekóva heta dato. Upévare, umi teoría ndikatúiva ojepredici mombyry ohasa umi dato ojeguerekóvagui, upévare ndikatúi oñemboyke hipotético fórmula/ciclo de prueba de progreso campo de investigación-pe (4). Rohecha pe flujo de trabajo computacional metabolómica rehegua oñemoingéva ko’ápe ikatuha omyendy jey interés umi tema nda’aréi (mba’éichapa) ha ipahaitéva (mba’érepa) diversidad metabólica rehegua, ha oipytyvõ peteĩ época pyahu ciencia de datos guiada teóricamente. Pe época ohesa’ỹijo jey umi teoría iñimportánteva oinspira va’ekue umi generación ohasava’ekuépe.
Ojejapo alimentación directa herbívoro rehegua oñemongakuaávo peteĩ larva instar mokõiha térã larva Sl peteĩ ka’avo jarra rogue pálido rehe peteĩ ka’avo ipoty rosa rehegua, oguerekóva 10 ka’avo replicado peteĩ ka’avo rehe. Ojeabraza umi larva insecto rehegua abrazadera rupive, ha oñembyaty hogue tejido hembýva 24 ha 72 aravo infección rire ha oñecongelar pya e, ha ojeipe a umi metabolito.
Oñesimula tratamiento herbívoro peteî manera altamente sincronizada-pe. Pe método ha e ojepuru hagua rueda patrón de tela rehegua ojeperfora hagua mbohapy fila espina petet lado costilla media rehegua umi mbohapy hogue oñembotuichavepaitéva ka avo rehegua etapa de crecimiento aja pe guirnalda tela rehegua, ha pya e ojeporu 1:5 Ms. Diluida Térã ojepuru dedo guante reheve oñemoinge hagua S1 OS pe herida de punciónpe. Oñemono’õ ha oñemboguata peteĩ hogue oje’e haguéicha yvateve. Eipuru pe método oje e va ekue yma ojeipe a hagua umi metabolito primario ha hormona ka avo rehegua (54).
Umi aplicación JA exógena-pe guarã, umi mbohapy pecíolo rogue peteĩteĩ umi seis ka’avo ipoty rosa rehegua peteĩteĩva especie rehegua oñeñangareko 20μl pasta lanolina rehegua oguerekóva 150μg MeJA (Lan + MeJA), ha 20μl lanolina más tratamiento herida rehegua (Lan + W), térã ojeporu 20μl lanolina puro control ramo. Hogue oñemono’õ 72 aravo oñeñangareko rire, oñecongelar pya’e nitrógeno líquido-pe ha oñeñongatu -80°C-pe ojeporu peve.
Ojekuaa irundy línea transgénica JA ha ET, ha'éva irAOC (36), irCOI1 (55), irACO ha sETR1 (48), ore grupo de investigación-pe. irAOC ohechauka mbarete oguejyha JA ha JA-Ile nivel, irCOI1 katu ndaha’éi sensitivo JA-kuérape. Oñembojojávo EV rehe, ojupi acumulación JA-Ile. Upéicha avei, irACO omboguejýta ET ñemoheñói, ha oñembojojávo EV rehe, sETR1, ndoguerekóiva sensibilidad ET rehe, ombohetavéta ET ñemoheñói.
Ojepuru espectrómetro láser fotoacústico (Sensor Sense ETD-300 sensor ET tiempo real) ojejapo hagua medición ET no invasivamente. Oñepohano riremínte, oñeikytĩ la mitad hogue ha oñembohasa peteĩ vial de vidrio sellado 4 ml-pe, ha ojeheja oñembyaty pe espacio iñakãme 5 aravo’i ryepýpe. Ojejapo aja medición, ojejohéi petettet vial petet corriente 2 litro/hora aire puro reheve 8 minuto aja, ohasava ekue ymave catalizador ome eva Sensor Sense rupive ojeipe a hagua CO2 ha y.
Umi dato microarray rehegua oñemoherakuã iñepyrũrã (35)-pe ha oñeñongatu Centro Nacional de Información Biotecnología (NCBI) Base de Datos Integral de Expresión Génica-pe (número de acceso GSE30287). Ko estudio-pe guarã ojeipe'a umi dato okorrespondéva hogue omoheñóiva tratamiento W + OSMs ha control noñembyaíriva. Pe intensidad cruda ha e log2. Análisis estadístico mboyve, oñekonverti ha oñenormalisáva línea base 75o percentil-pe ojeporúvo paquete software R.
Umi dato original secuenciación ARN (ARN-seq) especie Nicotiana rehegua ojegueru NCBI Short Reading Archives (SRA)-gui, proyecto número ha’e PRJNA301787, omombe’úva Zhou et al. (39) ha oñemotenonde oje eháicha (56)-pe. Umi dato bruto oprocesáva W + W, W + OSM ha W + OSS1 okorrespondéva especie Nicotiana-pe ojeporavo oñeanalisávo ko estudio-pe, ha oñemboguata kóicha: Primero, oñekonverti umi lectura cruda ARN-seq formato FASTQ-pe. HISAT2 omoambue FASTQ SAM-pe, ha SAMtools omoambue SAM vore BAM vore oñembohekopyrévape. StringTie ojepuru ojekalkula hag̃ua expresión génica, ha imétodo expresión rehegua haꞌehína oĩha fragmento mil fragmento base rehegua peteĩ millón fragmento transcripción secuenciado rehegua.
Pe columna cromatográfica Acclaim (150 mm x 2,1 mm; tamaño de partícula 2,2μm) ojeporúva análisispe ha pe columna de guardia 4 mm x 4 mm oguereko peteĩchagua material. Ko gradiente binario ojeporu sistema Cromatografía Líquida Ultra Alto Rendimiento (UHPLC)-pe Dionex UltiMate 3000: 0 a 0,5 minuto, isocrático 90% A [y desionizado, 0,1% (v/v) acetonitrilo ha 0,05% ácido fórmico], 10% B (Acetonitrilo ha 0,05% ácido fórmico); 0,5 ha 23,5 minuto, fase gradiente ha e 10% A ha 90% B, petettet; 23,5 ha 25 minuto, isocrático 10% A ha 90% B. Pe caudal ha e 400μl/min. Opaite análisis MS-pe guarã, oñeinyecta eluyente columna rehegua peteĩ analizador cuadrúpolo ha tiempo de vuelo (qTOF)-pe oguerekóva fuente electrospray omba’apóva modo de ionización positiva-pe (tensión capilar, 4500 V; salida capilar 130 V ; Temperatura de secado 200°C; flujo de aire secado 10 litros/min).
Ojejapo análisis fragmento MS / MS (ko’águi rire oñembohérava MS / MS) irrelevante térã indistinguible umi dato-gui ojehupyty haguã marandu estructural perfil metabólico ojehechakuaáva general rehegua. Pe concepto método MS/MS indiscriminado rehegua ojerovia pe cuadrúpolo oguerekoha peteĩ ventána tuichaitereíva aislamiento masa rehegua [upévare, ñakonsidera opaite señal relación masa-carga (m/z) rehegua fragmento ramo]. Upévare, instrumento Impacto II ndaikatúigui omoheñói inclinación CE, ojejapo heta análisis independiente ojeporúvo valores energía de colisión disociación inducida por colisión (CE) oñembohetavéva. Mbykyhápe, oñehesa ỹijo raẽ pe muestra ionización UHPLC-electrospray/qTOF-MS rupive ojeporúvo modo espectrometría de masa única (condiciones de baja fragmentación oñegeneráva fragmentación en fuente rupive), ojeescanea m/z 50 guive 1500 peve peteĩ frecuencia de repetición 5 Hz-pe. Jaipuru nitrógeno gas de colisión ramo análisis MS/MS-pe guará, ha jajapo medición independiente ko a irundy tensión disociación inducida choque rupive iñambuévape: 20, 30, 40 ha 50 eV. Pe proceso de medición pukukue javeve, pe cuadrúpolo oguereko pe ventána tuichavéva aislamiento masa rehegua, m/z 50 guive 1500 peve.Oñemohenda jave experimento cuerpo delantero m/z ha ancho aislamiento rehegua 200-pe, pe rango masa rehegua oñeactiva ijeheguiete software de funcionamiento instrumento rehegua ha 0 Da rupive. Ojeescanea umi fragmento masa rehegua ojejapoháicha modo masa única-pe. Ojepuru formato sódico (50 ml isopropanol, 200 μl ácido fórmico ha 1 ml solución acuosa NaOH 1M) ojejapo hagua calibración masa rehegua. Oipurúvo algoritmo de calibración Bruker precisión yvate, ojecalibra archivo de datos oñemboguata rire espectro promedio peteĩ periodo de tiempo oñemeꞌevape. Eipuru función exportación rehegua software Data Analysis v4.0 (Brook Dalton, Bremen, Alemania) rehegua emoambue hag̃ua umi archivo dato bruto formato NetCDF-pe. Pe MS/MS marandu ryru oñeñongatu base de datos metabolómica abierta MetaboLights (www.ebi.ac.uk)-pe, número de acceso reheve. MTBLS1471 rehegua.
MS/MS montaje ikatu oñemboguata análisis de correlación rupive MS1 ha MS/MS señal calidad rehegua energía de colisión michĩ ha yvate ha umi norma oñemboguatáva pyahu. Ojepuru script R ojehechakuaa hag̃ua análisis de correlación distribución precursor producto rehegua, ha ojeporu script C# (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) oñemboguata hag̃ua umi norma.
Ikatu hag̃uáicha oñemboguejy umi error positivo japu ojejapóva ruido de fondo ha correlación japu ojejapóva ojehechakuaávo ciertas características m/z mbovymi muestra-pente, jaipuru función “pico relleno” paquete R XCMS rehegua (corrección ruido de fondo-pe g̃uarã) Ojepuruvaꞌerã oñemyengovia hag̃ua “NA” (pico ndojejuhúiva) intensidad. Ojepuru jave función pico de relleno, oî gueteri heta valor intensidad “0′′ conjunto de datos-pe ohypýitava cálculo correlación rehegua Upéi, ñambojoja umi resultado procesamiento de datos rehegua ojehupytýva ojeporúramo función pico relleno ha ndojeporúi jave función pico relleno, ha ñacalcula valor ruido de fondo oñemopyendáva valor estimado promedio corregido rehe, ha upéi ñamyengovia ko a valor intensidad 0 valor de fondo oñecalculava ekue rehe okonsideránte umi rasgo orekóva intensidad ohasáva tres veces pe valor de fondo-gui ha ohecha chupekuéra “pico añetegua” ramo. Umi cálculo PCC rehegua, oñehesa ỹijo umi señal m/z precursor de muestra (MS1) ha umi conjunto de datos fragmento rehegua orekóva por lo menos ocho pico añetegua añoite.
Pe intensidad oguerekóva pe característica calidad precursor rehegua pe muestra tuichakue javeve oguerekóramo tuicha correlación pe intensidad oñemboguejýva ndive pe mismo característica calidad rehegua oñembohasáva energía de colisión michĩ térã yvate, ha pe característica noñembohérai pico isótopo ramo CAMERA rupive, ikatu oñedefinive. Upéi, ojekalkula rupi opaite pares precursor-producto ikatúva 3 s ryepýpe (pe ventána tiempo de retención estimado retención pico rehegua), ojejapo análisis de correlación. Pe m/z valor imbovyvéramo añoite pe precursor valorgui ha MS/MS fragmentación oiko peteĩchagua muestra rendaguépe pe conjunto de datos-pe pe precursor osẽhágui añoite, ojehecha fragmento ramo.
Oñemopyendáva ko a mokôi regla simple rehe, romboyke umi fragmento oje e va ekue oguerekóva valor m/z tuichavéva m/z precursor ojehechakuaávagui, ha oñemopyendáva posición muestra rehegua ojekuaahápe precursor ha pe fragmento oje e va ekue. Ikatu avei ojeporavo umi mbaꞌeporã calidad rehegua omoheñóiva heta fragmento fuente ryepýpe oñembohekopyréva modo MS1-pe precursor candidato ramo, upéicha rupi ojejapo compuesto MS/MS redundante. Ikatu haguaicha oñemboguejy ko redundancia de datos, pe similaridad NDP umi espectro rehegua ohasáramo 0,6, ha ha e ha e pe cromatograma “pcgroup” anotado CAMERA rupive, ñambojoajúta. Ipahápe, ñambojoaju irundyve resultado CE ojoajúva precursor ha fragmento rehe espectro compuesto desconvoluto pahape jaiporavóvo pico intensidad ijyvatevéva opaite pico candidato apytépe orekóva valor m/z peteĩchagua energía de colisión iñambuévape. Umi paso procesamiento rehegua oúva upe rire oñemopyenda concepto espectro compuesto rehe ha oguereko en cuenta umi condición CE iñambuéva oñeikotevëva oñemomba'eguasu haguã probabilidad fragmentación rehegua, oîgui fragmento ikatúva ojehechakuaa energía de colisión específica guýpe añoite.
Ojeporu RDPI (30) ojekalkula hagua inducibilidad perfil metabólico rehegua. Pe diversidad espectro metabólico (índice Hj) ojegueru hetaiterei precursor MS/MS rehegua ojeporúvo entropía Shannon distribución frecuencia MS/MS rehegua ojeporúvo ko ecuación omombe úva Martínez ha ambuekuéra. 8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) upépe Pij okorresponde frecuencia relativa i-ha MS/MS-pe pe j-ha muestra-pe (j = 1, 2,..., m) (i = 1, 2, ..., m) t).
Especificidad metabólica (índice Si) ojedefini identidad expresión rehegua peteĩ MS/MS oñemeꞌevaꞌekue rehegua ojoajúvo frecuencia oguerekóva umi muestra oñehesaꞌeꞌova apytépe. MS/MS especificidad ojekalkula Si = 1t ramo (∑j = 1tPijPilog2PijPi) .
Jaipuru ko fórmula ñamedi hagua índice δj específico metabólomo rehegua petettet j muestra rehegua, ha pe promedio especificidad MS/MS rehegua δj = ∑i = 1mPijSi
Umi espectro MS/MS oñemohenda mokõi mokõime, ha ojekalkula pe joavy oñemopyendáva umi mokõi puntuación rehe. Peteĩha, jaipurúvo NDP estándar (ojekuaáva avei método de correlación coseno ramo), jaipuru ko ecuación jajapo hagua puntuación segmento joavy espectro apytépe NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 oimehápe S1 ha S2 Ojoajúvo, espectro 1 ha espectro 2-pe guarã, avei WS1, i ha WS2, i ohechauka pe peso oñemopyendáva intensidad pico rehe pe diferencia i-o pico común mokõi espectro apytépe ha e sa ive 0,01 Da-gui. Pe peso ojekalkula kóicha: W = [intensidad pico] m [calidad] n, m = 0,5, n = 2, he iháicha MassBank.
Oñemotenonde mokõiha método de puntuación, oikehápe oñeanalisávo NL compartido MS/MS apytépe. Upevarã, roiporu umi 52 lista NL ojejuhúva jepi proceso de fragmentación MS aja en tándem, ha pe NL específicovéva (archivo de datos S1) oñeanotava’ekue ymave espectro MS/MS-pe guarã umi metabolito secundario especie Nepenthes ikangyvévape guarã ( 9, 26). Ojejapo petet vector binario 1 ha 0 petettet MS/MS rehegua, okorrespondéva pe corriente ha ndaipóriva algún NL rehegua petettet. Oñemopyendáva pe distancia euclídea joavy rehe, ojekalkula pe puntuación NL joavy rehegua peteĩteĩva par vector NL binario rehegua.
Ojejapo hag̃ua doble agrupación, roipuru paquete R DiffCoEx, oñemopyendáva peteĩ extensión Análisis de Co-expresión de Genes Ponderada (WGCNA) rehe. Oipurúvo matrices de puntuación NDP ha NL espectro MS/MS rehegua, roipuru DiffCoEx rocalcula hagua matriz de correlación comparativa. Ojejapo agrupación binaria oñemohenda rupi parámetro “cutreeDynamic” método = “híbrido”, cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, ha minClusterSize = 10. Pe código fuente R DiffCoEx rehegua oñemboguejy archivo adicional 1-gui Tesson ha ambuekuéra. (57) rehegua; Pe software R WGCNA oñeikotevẽva ikatu ojejuhu https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA-pe.
Ojejapo hagua análisis red molecular MS/MS rehegua, rocalcula conectividad espectral emparejada oñemopyendáva tipo de similaridad NDP ha NL rehe, ha roipuru software Cytoscape rohecha hagua topología red rehegua roiporúvo diseño orgánico aplicación extensión algoritmo diseño CyFilescape yFiles-pe.
Eipuru R versión 3.0.1 ejapo hagua análisis estadístico umi dato rehegua. Ojehechakuaa significación estadística ojeporúvo análisis de varianza de dos vías (ANOVA), upéi ojejapo prueba post-hoc diferencia honestamente significativa (HSD) Tukey. Ojekuaa hagua mba éichapa ojoavy tratamiento herbívoro ha control, oñehesa ỹijo distribución mokõi cola rehegua umi mokõi grupo muestra orekóva peteĩchagua varianza ojeporúvo prueba t Student.
Umi material suplementario ko artículo-pe g̃uarã, ehecha http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
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Teoría información rehegua ome e petet moneda universal oñembojoja hagua metabólomo especial ha predicción umi teoría defensa prueba rehegua.
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