वनस्पतींच्या विशेष चयापचयाच्या नमुन्यांची व्याख्या करण्यासाठी वेगवेगळे वनस्पती संरक्षण सिद्धांत महत्त्वाचे सैद्धांतिक मार्गदर्शन प्रदान करतात, परंतु त्यांच्या प्रमुख अंदाजांची चाचणी घेणे बाकी आहे. येथे, आम्ही वैयक्तिक वनस्पतींपासून लोकसंख्येपर्यंत आणि जवळून संबंधित प्रजातींपर्यंत तंबाखूच्या क्षीण झालेल्या स्ट्रेनच्या चयापचयाचे पद्धतशीरपणे अन्वेषण करण्यासाठी निष्पक्ष टँडम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (MS/MS) विश्लेषण वापरले आणि माहितीमधील कंपाऊंड स्पेक्ट्रावर आधारित मोठ्या संख्येने मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक वैशिष्ट्य सिद्धांतांवर प्रक्रिया केली. इष्टतम संरक्षण (OD) आणि मूव्हिंग टार्गेट (MT) सिद्धांतांच्या प्रमुख अंदाजांची चाचणी घेण्यासाठी फ्रेमवर्क. वनस्पती चयापचयशास्त्राचा माहिती घटक OD सिद्धांताशी सुसंगत आहे, परंतु शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणाऱ्या मेटाबोलॉमिक्स गतिमानतेवरील MT ​​सिद्धांताच्या मुख्य अंदाजाच्या विरोधात आहे. सूक्ष्म ते मॅक्रो इव्होल्यूशनरी स्केलपर्यंत, जॅस्मोनेट सिग्नल OD चा मुख्य निर्धारक म्हणून ओळखला गेला, तर इथिलीन सिग्नलने MS/MS आण्विक नेटवर्कद्वारे भाष्य केलेल्या शाकाहारी-विशिष्ट प्रतिसादाचे सूक्ष्म-ट्यूनिंग प्रदान केले.
विविध रचना असलेले विशेष चयापचय हे वनस्पतींच्या पर्यावरणाशी जुळवून घेण्यामध्ये, विशेषतः शत्रूंच्या संरक्षणात (१) मुख्य सहभागी असतात. वनस्पतींमध्ये आढळणाऱ्या विशेष चयापचयातील आश्चर्यकारक विविधतेमुळे पर्यावरणीय कार्यांच्या अनेक पैलूंवर दशकांपासून सखोल संशोधनाला चालना मिळाली आहे आणि वनस्पती संरक्षण सिद्धांतांची एक लांब यादी तयार झाली आहे, जी वनस्पती-कीटकांच्या परस्परसंवादाच्या उत्क्रांती आणि पर्यावरणीय विकास आहेत. अनुभवजन्य संशोधन महत्त्वाचे मार्गदर्शन प्रदान करते (२). तथापि, या वनस्पती संरक्षण सिद्धांतांनी काल्पनिक निगमन तर्काच्या मानक मार्गाचे अनुसरण केले नाही, ज्यामध्ये प्रमुख अंदाज विश्लेषणाच्या समान पातळीवर होते (३) आणि सैद्धांतिक विकासाच्या पुढील चक्राला पुढे नेण्यासाठी प्रायोगिकरित्या चाचणी केली गेली (४). तांत्रिक मर्यादा डेटा संकलन विशिष्ट चयापचय श्रेणींपुरते मर्यादित करतात आणि विशेष चयापचयांचे व्यापक विश्लेषण वगळतात, अशा प्रकारे सैद्धांतिक विकासासाठी आवश्यक असलेल्या आंतर-श्रेणी तुलनांना प्रतिबंधित करतात (५). विविध वनस्पती गटांमधील चयापचय जागेच्या प्रक्रिया कार्यप्रवाहाची तुलना करण्यासाठी व्यापक चयापचय डेटा आणि सामान्य चलनाचा अभाव क्षेत्राच्या वैज्ञानिक परिपक्वतेला अडथळा आणतो.
टँडम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एमएस/एमएस) मेटाबोलॉमिक्सच्या क्षेत्रातील नवीनतम घडामोडी दिलेल्या सिस्टम क्लेडच्या प्रजातींमध्ये आणि त्यांच्यामधील चयापचय बदलांचे व्यापकपणे वर्णन करू शकतात आणि या जटिल मिश्रणांमधील संरचनात्मक समानता मोजण्यासाठी संगणकीय पद्धतींसह एकत्रित केले जाऊ शकतात. रसायनशास्त्राचे पूर्वीचे ज्ञान (५). विश्लेषण आणि संगणनातील प्रगत तंत्रज्ञानाचे संयोजन चयापचय विविधतेच्या पर्यावरणीय आणि उत्क्रांतीवादी सिद्धांतांद्वारे केलेल्या अनेक भाकितांच्या दीर्घकालीन चाचणीसाठी आवश्यक चौकट प्रदान करते. शॅनन (६) यांनी १९४८ मध्ये त्यांच्या महत्त्वपूर्ण लेखात प्रथमच माहिती सिद्धांत सादर केला, माहितीच्या गणितीय विश्लेषणाचा पाया घातला, जो त्याच्या मूळ अनुप्रयोगाव्यतिरिक्त इतर अनेक क्षेत्रात वापरला गेला आहे. जीनोमिक्समध्ये, माहिती सिद्धांत अनुक्रम रूढीवादी माहितीचे प्रमाणित करण्यासाठी यशस्वीरित्या लागू केला गेला आहे (७). ट्रान्सक्रिप्टोमिक्स संशोधनात, माहिती सिद्धांत ट्रान्सक्रिप्टोममधील एकूण बदलांचे विश्लेषण करतो (८). मागील संशोधनात, आम्ही वनस्पतींमध्ये ऊतींच्या पातळीच्या चयापचय कौशल्याचे वर्णन करण्यासाठी माहिती सिद्धांताची सांख्यिकीय चौकट मेटाबोलॉमिक्सवर लागू केली (९). येथे, आम्ही MS/MS-आधारित कार्यप्रवाह माहिती सिद्धांताच्या सांख्यिकीय चौकटीशी एकत्रित करतो, जो सामान्य चलनात चयापचय विविधतेद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे, जेणेकरून शाकाहारी प्राण्यांनी प्रेरित केलेल्या चयापचयाच्या वनस्पती संरक्षण सिद्धांताच्या प्रमुख अंदाजांची तुलना करता येईल.
वनस्पती संरक्षणाची सैद्धांतिक चौकट सहसा परस्पर समावेशक असते आणि ती दोन श्रेणींमध्ये विभागली जाऊ शकते: ती जी संरक्षण कार्यांवर आधारित वनस्पती-विशिष्ट चयापचयांचे वितरण स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न करतात, जसे की इष्टतम संरक्षण (OD) (10), हलणारे लक्ष्य (MT) (11) ) आणि देखावा (12) सिद्धांत, तर इतर संसाधन उपलब्धतेतील बदल वनस्पतींच्या वाढीवर आणि कार्बन सारख्या विशेष चयापचयांच्या संचयावर कसा परिणाम करतात याचे यांत्रिक स्पष्टीकरण शोधतात: पोषक संतुलन गृहीतक (13), वाढ दर गृहीतक (14), आणि वाढ आणि भिन्नता समतोल गृहीतक (15). सिद्धांतांचे दोन संच विश्लेषणाच्या वेगवेगळ्या पातळीवर आहेत (4). तथापि, कार्यात्मक स्तरावर संरक्षणात्मक कार्ये समाविष्ट करणारे दोन सिद्धांत वनस्पती घटक आणि प्रेरक संरक्षणांबद्दलच्या संभाषणावर वर्चस्व गाजवतात: OD सिद्धांत, जो गृहीत धरतो की वनस्पती त्यांच्या महागड्या रासायनिक संरक्षणात फक्त गरज पडल्यासच गुंतवणूक करतात, उदाहरणार्थ, जेव्हा ते खाल्ले जातात तेव्हा जेव्हा गवत प्राणी हल्ला करतो, म्हणून, भविष्यातील हल्ल्याच्या शक्यतेनुसार, संरक्षणात्मक कार्य असलेले संयुग नियुक्त केले जाते (10); MT गृहीतक असे सुचवते की दिशात्मक मेटाबोलाइट बदलाचा कोणताही अक्ष नाही, परंतु मेटाबोलाइट यादृच्छिकपणे बदलतो, त्यामुळे हल्ला करणाऱ्या शाकाहारी प्राण्यांच्या चयापचय "गती लक्ष्य" मध्ये अडथळा निर्माण होण्याची शक्यता निर्माण होते. दुसऱ्या शब्दांत, हे दोन सिद्धांत शाकाहारी प्राण्यांच्या हल्ल्यानंतर होणाऱ्या चयापचय पुनर्बांधणीबद्दल विरुद्ध भाकित करतात: बचावात्मक कार्य (OD) आणि नॉन-डायरेक्टेड मेटाबोलाइट बदल (MT) (11) सह मेटाबोलाइट्सच्या एकदिशात्मक संचयामधील संबंध.
OD आणि MT गृहीतके केवळ चयापचयातील प्रेरित बदलांचाच समावेश करत नाहीत, तर या चयापचयांच्या संचयनाचे पर्यावरणीय आणि उत्क्रांतीवादी परिणाम देखील समाविष्ट करतात, जसे की विशिष्ट पर्यावरणीय वातावरणात या चयापचय बदलांचे अनुकूली खर्च आणि फायदे (16). जरी दोन्ही गृहीतके विशेष चयापचयांच्या संरक्षणात्मक कार्याला ओळखतात, जे महाग असू शकतात किंवा नसू शकतात, OD आणि MT गृहीतकांना वेगळे करणारा मुख्य अंदाज प्रेरित चयापचय बदलांच्या दिशानिर्देशात आहे. OD सिद्धांताच्या भाकिताला आतापर्यंत सर्वात प्रायोगिक लक्ष मिळाले आहे. या चाचण्यांमध्ये हरितगृहे आणि नैसर्गिक परिस्थितीत विशिष्ट संयुगांच्या वेगवेगळ्या ऊतींच्या प्रत्यक्ष किंवा अप्रत्यक्ष संरक्षण कार्यांचा अभ्यास तसेच वनस्पती विकासाच्या टप्प्यातील बदलांचा समावेश आहे (17-19). तथापि, आतापर्यंत, कोणत्याही जीवाच्या चयापचय विविधतेच्या जागतिक व्यापक विश्लेषणासाठी कार्यप्रवाह आणि सांख्यिकीय चौकटीच्या अभावामुळे, दोन्ही सिद्धांतांमधील (म्हणजेच, चयापचय बदलांची दिशा) मुख्य फरक अंदाज तपासणे बाकी आहे. येथे, आम्ही असे विश्लेषण प्रदान करतो.
वनस्पती-विशिष्ट चयापचयांच्या सर्वात लक्षणीय वैशिष्ट्यांपैकी एक म्हणजे एकल वनस्पती, लोकसंख्या ते समान प्रजातींपर्यंत सर्व स्तरांवर त्यांची अत्यंत संरचनात्मक विविधता (२०). लोकसंख्येच्या प्रमाणात विशेष चयापचयांमध्ये अनेक परिमाणात्मक बदल पाहिले जाऊ शकतात, तर प्रजातींच्या पातळीवर मजबूत गुणात्मक फरक सहसा राखले जातात (२०). म्हणून, वनस्पती चयापचय विविधता ही कार्यात्मक विविधतेचा मुख्य पैलू आहे, जी वेगवेगळ्या कोनाड्यांशी अनुकूलता दर्शवते, विशेषत: विशेष कीटक आणि सामान्य शाकाहारी प्राण्यांद्वारे वेगवेगळ्या आक्रमण शक्यता असलेल्या कोनाड्या (२१). वनस्पती-विशिष्ट चयापचयांच्या अस्तित्वाच्या कारणांवर फ्रेन्केलच्या (२२) ग्राउंडब्रेकिंग लेखापासून, विविध कीटकांशी परस्परसंवादांना महत्त्वाचे निवड दबाव मानले गेले आहे आणि उत्क्रांतीदरम्यान या परस्परसंवादांनी वनस्पतींना आकार दिला आहे असे मानले जाते. चयापचय मार्ग (२३). विशेष चयापचयांच्या विविधतेतील आंतरप्रजाती फरक शाकाहारी धोरणांविरुद्ध घटकात्मक आणि प्रेरणादायी वनस्पती संरक्षणाशी संबंधित शारीरिक संतुलन देखील प्रतिबिंबित करू शकतात, कारण दोन्ही प्रजाती अनेकदा एकमेकांशी नकारात्मकरित्या सहसंबंधित असतात (२४). जरी नेहमीच चांगले संरक्षण राखणे फायदेशीर ठरू शकते, तरी संरक्षणाशी संबंधित वेळेवर होणारे चयापचय बदल वनस्पतींना इतर शारीरिक गुंतवणुकीसाठी मौल्यवान संसाधने वाटप करण्यास आणि सहजीवनाची आवश्यकता टाळण्यास स्पष्ट फायदे देतात. संपार्श्विक नुकसान (25). याव्यतिरिक्त, कीटक शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणाऱ्या विशेष चयापचयांच्या या पुनर्रचनांमुळे लोकसंख्येमध्ये विनाशकारी वितरण होऊ शकते (26), आणि जास्मोनिक अॅसिड (JA) सिग्नलमध्ये मोठ्या प्रमाणात नैसर्गिक बदलांचे थेट वाचन प्रतिबिंबित होऊ शकते, जे लोकसंख्येमध्ये राखले जाऊ शकते. उच्च आणि कमी JA सिग्नल हे शाकाहारी प्राण्यांविरुद्ध संरक्षण आणि विशिष्ट प्रजातींशी स्पर्धा यांच्यातील व्यापार आहेत (27). याव्यतिरिक्त, उत्क्रांतीदरम्यान विशेष मेटाबोलाइट बायोसिंथेटिक मार्ग जलद नुकसान आणि परिवर्तनातून जातील, परिणामी जवळच्या संबंधित प्रजातींमध्ये चयापचय वितरण विस्कळीत होईल (28). बदलत्या शाकाहारी नमुन्यांच्या प्रतिसादात हे बहुरूपता वेगाने स्थापित केले जाऊ शकतात (29), याचा अर्थ असा की शाकाहारी समुदायांचे चढ-उतार हे चयापचय विषमतेचे चालक एक प्रमुख घटक आहे.
येथे, आम्ही विशेषतः खालील समस्या सोडवल्या आहेत. (I) शाकाहारी कीटक वनस्पती चयापचय पुन्हा कसे तयार करतात? (Ii) दीर्घकालीन संरक्षण सिद्धांताच्या अंदाजांची चाचणी घेण्यासाठी चयापचय प्लॅस्टीसिटीचे मुख्य माहिती घटक कोणते आहेत जे परिमाणित केले जाऊ शकतात? (Iii) आक्रमणकर्त्यासाठी अद्वितीय पद्धतीने वनस्पती चयापचय पुन्हा प्रोग्राम करायचे का, जर असेल तर, विशिष्ट चयापचय प्रतिसाद तयार करण्यात वनस्पती संप्रेरक कोणती भूमिका बजावते आणि कोणते चयापचय संरक्षणाच्या प्रजाती विशिष्टतेमध्ये योगदान देतात? (Iv) अनेक संरक्षण सिद्धांतांनी केलेले भाकित जैविक ऊतींच्या सर्व स्तरांवर वाढवता येत असल्याने, आम्ही विचारले की आंतरजातीय तुलनेपासून आंतरजातीय तुलनेपर्यंत होणारा चयापचय प्रतिसाद किती सुसंगत आहे? यासाठी, आम्ही तंबाखू निकोटीनच्या पानांच्या चयापचयाचा पद्धतशीरपणे अभ्यास केला आहे, जो समृद्ध विशेष चयापचय असलेला एक पर्यावरणीय मॉडेल वनस्पती आहे आणि लेपिडोप्टेरा डातुरा (एमएस) (खूप आक्रमक, प्रामुख्याने खाल्ले जाणारे) या दोन स्थानिक शाकाहारी प्राण्यांच्या अळ्यांविरुद्ध प्रभावी आहे. सोलानेसी आणि स्पोडोप्टेरा लिटोरॅलिस (एसएल) वर, कापसाच्या पानांचे किडे हे एक प्रकारचे "जीनस" आहेत, ज्यामध्ये सोलानेसी आणि इतर वंश आणि कुटुंबांच्या इतर यजमान वनस्पती अन्न आहेत. आम्ही एमएस/एमएस मेटाबोलोमिक्स स्पेक्ट्रमचे विश्लेषण केले आणि ओडी आणि एमटी सिद्धांतांची तुलना करण्यासाठी माहिती सिद्धांत सांख्यिकीय वर्णन काढले. प्रमुख मेटाबोलाइट्सची ओळख उघड करण्यासाठी विशिष्टता नकाशे तयार केले. वनस्पती संप्रेरक सिग्नलिंग आणि ओडी प्रेरण यांच्यातील सहप्रसाराचे अधिक विश्लेषण करण्यासाठी विश्लेषण एन. नासी आणि जवळून संबंधित तंबाखू प्रजातींच्या मूळ लोकसंख्येपर्यंत विस्तारित केले गेले.
शाकाहारी तंबाखूच्या पानांच्या चयापचयाची प्लॅस्टिसिटी आणि संरचनेचा एकंदर नकाशा मिळविण्यासाठी, आम्ही वनस्पती अर्कांमधून उच्च-रिझोल्यूशन डेटा स्वतंत्र MS/MS स्पेक्ट्रा व्यापकपणे गोळा आणि विघटित करण्यासाठी पूर्वी विकसित केलेल्या विश्लेषण आणि गणना कार्यप्रवाहाचा वापर केला (9). ही अविभाजित पद्धत (MS/MS म्हणतात) नॉन-रिडंडंट कंपाऊंड स्पेक्ट्रा तयार करू शकते, जी नंतर येथे वर्णन केलेल्या सर्व कंपाऊंड-स्तरीय विश्लेषणांसाठी वापरली जाऊ शकते. हे डिकंव्होल्युटेड वनस्पती मेटाबोलाइट्स विविध प्रकारचे असतात, ज्यामध्ये शेकडो ते हजारो मेटाबोलाइट्स असतात (येथे सुमारे 500-1000-s/MS/MS). येथे, आम्ही माहिती सिद्धांताच्या चौकटीत मेटाबोलिक प्लास्टिसिटीचा विचार करतो आणि मेटाबोलिक फ्रिक्वेन्सी डिस्ट्रिब्युशनच्या शॅनन एन्ट्रॉपीच्या आधारे मेटाबोलिकची विविधता आणि व्यावसायिकता मोजतो. पूर्वी लागू केलेल्या सूत्र (8) वापरून, आम्ही निर्देशकांचा एक संच मोजला ज्याचा वापर मेटाबोलाइट विविधता (Hj निर्देशक), मेटाबोलिक प्रोफाइल स्पेशलायझेशन (δj निर्देशक) आणि एकाच मेटाबोलाइटची (Si निर्देशक) चयापचय विशिष्टता मोजण्यासाठी केला जाऊ शकतो. याव्यतिरिक्त, आम्ही शाकाहारी प्राण्यांच्या मेटाबोलोम इंड्युसिबिलिटीचे प्रमाण मोजण्यासाठी रिलेटिव्ह डिस्टन्स प्लास्टिसिटी इंडेक्स (RDPI) लागू केला (आकृती 1A) (30). या सांख्यिकीय चौकटीत, आम्ही MS/MS स्पेक्ट्रमला मूलभूत माहिती एकक मानतो आणि MS/MS च्या सापेक्ष विपुलतेची वारंवारता वितरण नकाशामध्ये प्रक्रिया करतो आणि नंतर त्यातून मेटाबोलोम विविधतेचा अंदाज घेण्यासाठी शॅनन एन्ट्रॉपी वापरतो. मेटाबोलोम स्पेशलायझेशन एका MS/MS स्पेक्ट्रमच्या सरासरी विशिष्टतेद्वारे मोजले जाते. म्हणून, शाकाहारी प्राण्यांच्या प्रेरणानंतर काही MS/MS वर्गांच्या विपुलतेतील वाढ स्पेक्ट्रल इंड्युसिबिलिटी, RDPI आणि स्पेशलायझेशनमध्ये रूपांतरित होते, म्हणजेच δj निर्देशांकात वाढ, कारण अधिक विशेष मेटाबोलाइट्स तयार होतात आणि उच्च Si निर्देशांक तयार होतो. Hj विविधता निर्देशांक कमी केल्याने हे दिसून येते की एकतर व्युत्पन्न MS/MS ची संख्या कमी होते किंवा प्रोफाइल वारंवारता वितरण कमी एकसमान दिशेने बदलते, तर त्याची एकूण अनिश्चितता कमी होते. Si निर्देशांक गणनेद्वारे, विशिष्ट शाकाहारी प्राण्यांमुळे कोणते MS/MS प्रेरित होतात हे अधोरेखित करणे शक्य आहे, उलट, कोणते MS/MS प्रेरणाला प्रतिसाद देत नाही, जे MT आणि OD अंदाज वेगळे करण्यासाठी एक प्रमुख सूचक आहे.
(अ) शाकाहारी (H1 ते Hx) MS/MS डेटा-इंड्युसिबिलिटी (RDPI), विविधता (Hj निर्देशांक), विशेषीकरण (δj निर्देशांक) आणि मेटाबोलाइट विशिष्टता (Si निर्देशांक) साठी वापरलेले सांख्यिकीय वर्णन. विशेषीकरणाच्या डिग्रीमध्ये (δj) वाढ दर्शवते की, सरासरी, अधिक शाकाहारी विशिष्ट चयापचय तयार होतील, तर विविधता (Hj) मध्ये घट मेटाबोलाइट्सच्या उत्पादनात घट किंवा वितरण नकाशामध्ये मेटाबोलाइट्सचे असमान वितरण दर्शवते. Si मूल्य हे मूल्यांकन करते की मेटाबोलाइट दिलेल्या स्थितीसाठी विशिष्ट आहे (येथे, शाकाहारी) किंवा उलट त्याच पातळीवर राखले आहे. (ब) माहिती सिद्धांत अक्ष वापरून संरक्षण सिद्धांत अंदाजाचा संकल्पनात्मक आकृती. OD सिद्धांत असा अंदाज लावतो की शाकाहारी आक्रमणामुळे संरक्षण चयापचय वाढेल, ज्यामुळे δj वाढेल. त्याच वेळी, Hj कमी होते कारण प्रोफाइल चयापचय माहितीच्या कमी अनिश्चिततेच्या दिशेने पुनर्गठित केले जाते. एमटी सिद्धांत असा अंदाज लावतो की शाकाहारी प्राण्यांच्या हल्ल्यामुळे चयापचयात दिशाहीन बदल होतील, ज्यामुळे चयापचय माहिती अनिश्चिततेचे सूचक म्हणून एचजे वाढेल आणि एसआयचे यादृच्छिक वितरण होईल. आम्ही एक मिश्र मॉडेल, सर्वोत्तम एमटी देखील प्रस्तावित केले आहे, ज्यामध्ये उच्च संरक्षणात्मक मूल्यांसह काही चयापचय विशेषतः वाढतील (उच्च एसआय मूल्य), तर इतर यादृच्छिक प्रतिसाद (कमी एसआय मूल्य) प्रदर्शित करतील.
माहिती सिद्धांत वर्णनकर्त्यांचा वापर करून, आम्ही OD सिद्धांताचा अर्थ असा लावतो की तृणभक्षी प्राण्यांनी प्रेरित केलेल्या विशेष मेटाबोलाइट बदलांमुळे एका अप्रेरणादायी घटक अवस्थेत (i) चयापचय विशिष्टतेत वाढ (Si निर्देशांक) मेटाबोनोमिक विशिष्टतेला चालना (δj निर्देशांक) काही विशेष मेटाबोलाइट गटांमध्ये वाढ होईल आणि (ii) चयापचय वारंवारता वितरण अधिक लेप्टिन बॉडी वितरणात बदलल्यामुळे मेटाबोलोम विविधता (Hj निर्देशांक) कमी होईल. एका मेटाबोलाइटच्या पातळीवर, एक क्रमबद्ध Si वितरण अपेक्षित आहे, जिथे मेटाबोलाइट त्याच्या संरक्षण मूल्यानुसार Si मूल्य वाढवेल (आकृती 1B). या ओळीत, आम्ही MT सिद्धांत स्पष्ट करतो की उत्तेजनामुळे (i) चयापचयांमध्ये दिशाहीन बदल होतील ज्यामुळे δj निर्देशांक कमी होईल आणि (ii) चयापचय अनिश्चिततेत वाढ झाल्यामुळे Hj निर्देशांकात वाढ होईल. किंवा यादृच्छिकता, जी शॅनन एन्ट्रोपीद्वारे सामान्यीकृत विविधतेच्या स्वरूपात परिमाणित केली जाऊ शकते. चयापचय रचना म्हणून, MT सिद्धांत Si च्या यादृच्छिक वितरणाचा अंदाज लावेल. काही मेटाबोलाइट्स विशिष्ट परिस्थितीत विशिष्ट परिस्थितीत असतात आणि इतर परिस्थिती विशिष्ट परिस्थितीत नसतात आणि त्यांचे संरक्षण मूल्य पर्यावरणावर अवलंबून असते हे लक्षात घेऊन, आम्ही एक मिश्र संरक्षण मॉडेल देखील प्रस्तावित केले आहे, ज्यामध्ये δj आणि Hj हे Si च्या बाजूने दोन भागात वितरित केले जातात. सर्व दिशांमध्ये वाढ, फक्त काही मेटाबोलाइट गट, ज्यांचे संरक्षण मूल्य जास्त आहे, ते विशेषतः Si वाढवतील, तर इतरांचे यादृच्छिक वितरण असेल (आकृती 1B).
माहिती सिद्धांत वर्णनकर्त्याच्या अक्षावर पुनर्परिभाषित संरक्षण सिद्धांत अंदाजाची चाचणी घेण्यासाठी, आम्ही नेपेंथेस पॅलेन्सच्या पानांवर तज्ञ (Ms) किंवा सामान्यवादी (Sl) शाकाहारी अळ्या उभ्या केल्या (आकृती 2A). MS/MS विश्लेषण वापरून, आम्ही सुरवंट खाल्ल्यानंतर गोळा केलेल्या पानांच्या ऊतींच्या मिथेनॉल अर्कमधून 599 नॉन-रिडंडंट MS/MS स्पेक्ट्रा (डेटा फाइल S1) मिळवले. MS/MS कॉन्फिगरेशन फाइल्समधील माहिती सामग्रीच्या पुनर्रचनाची कल्पना करण्यासाठी RDPI, Hj आणि δj निर्देशांकांचा वापर केल्याने मनोरंजक नमुने दिसून येतात (आकृती 2B). एकूण ट्रेंड असा आहे की, माहिती वर्णनकर्त्याने वर्णन केल्याप्रमाणे, सुरवंट पाने खाणे सुरू ठेवतात, कालांतराने सर्व चयापचय पुनर्रचनाची डिग्री वाढते: शाकाहारी प्राणी खाल्ल्यानंतर 72 तासांनंतर, RDPI लक्षणीयरीत्या वाढते. नुकसान न झालेल्या नियंत्रणाच्या तुलनेत, Hj लक्षणीयरीत्या कमी झाले होते, जे चयापचय प्रोफाइलच्या वाढत्या स्पेशलायझेशनच्या डिग्रीमुळे होते, जे δj निर्देशांकाद्वारे प्रमाणित केले गेले होते. ही स्पष्ट प्रवृत्ती OD सिद्धांताच्या भाकिताशी सुसंगत आहे, परंतु MT सिद्धांताच्या मुख्य भाकिताशी विसंगत आहे, ज्याचा असा विश्वास आहे की मेटाबोलाइट पातळीतील यादृच्छिक (दिशात्मक नसलेले) बदल बचावात्मक छलावरण म्हणून वापरले जातात (आकृती 1B). जरी या दोन शाकाहारी प्राण्यांचे तोंडी स्राव (OS) एलिसिटर सामग्री आणि आहार वर्तन भिन्न असले तरी, त्यांच्या थेट आहारामुळे 24-तास आणि 72-तासांच्या कापणीच्या काळात Hj आणि δj च्या दिशांमध्ये समान बदल झाले. RDPI च्या 72 तासांमध्ये फक्त फरक आढळला. Ms आहारामुळे होणाऱ्या तुलनेत, Sl आहारामुळे होणारा एकूण चयापचय जास्त होता.
(अ) प्रायोगिक रचना: सामान्य डुक्कर (S1) किंवा तज्ञ (Ms) शाकाहारी प्राण्यांना पिचर वनस्पतींच्या डिसॅलिनेटेड पानांनी खायला दिले जाते, तर सिम्युलेटेड शाकाहारी प्राण्यांसाठी, Ms (W + OSMs) चा OS प्रमाणित पानांच्या स्थानांच्या जखमेच्या छिद्रांना हाताळण्यासाठी वापरला जातो. S1 (W + OSSl) अळ्या किंवा पाणी (W + W). नियंत्रण (C) हे एक अक्षुण्ण पान आहे. (ब) विशेष मेटाबोलाइट नकाशासाठी गणना केलेली इंड्युसिबिलिटी (RDPI नियंत्रण चार्टच्या तुलनेत), विविधता (Hj निर्देशांक) आणि विशेषज्ञता (δj निर्देशांक) निर्देशांक (599 MS/MS; डेटा फाइल S1). तारका थेट शाकाहारी प्राण्यांच्या आहार आणि नियंत्रण गटातील महत्त्वपूर्ण फरक दर्शवतात (विद्यार्थ्यांची टी-चाचणी जोडीदार टी-चाचणीसह, *P<0.05 आणि ***P<0.001). ns, महत्त्वाचे नाही. (क) सिम्युलेटेड हर्बिव्हरी ट्रीटमेंटनंतर मुख्य (निळा बॉक्स, अमीनो अॅसिड, ऑरगॅनिक अॅसिड आणि साखर; डेटा फाइल S2) आणि विशेष मेटाबोलाइट स्पेक्ट्रम (लाल बॉक्स 443 MS/MS; डेटा फाइल S1) चा टाइम रिझोल्यूशन इंडेक्स. रंगीत बँड 95% कॉन्फिडन्स इंटरव्हलचा संदर्भ देते. तारांकन उपचार आणि नियंत्रणामधील महत्त्वपूर्ण फरक दर्शवते [व्हेरियंसचे चतुर्भुज विश्लेषण (ANOVA), त्यानंतर पोस्ट हॉक मल्टीपल तुलनांसाठी टुकीचा प्रामाणिकपणे महत्त्वपूर्ण फरक (HSD), *P<0.05, **P<0.01 आणि *** P <0.001]. (ड) स्कॅटर प्लॉट्स आणि विशेष मेटाबोलाइट प्रोफाइलचे स्पेशलायझेशन (वेगवेगळ्या उपचारांसह पुनरावृत्ती केलेले नमुने).
चयापचय पातळीवर शाकाहारी-प्रेरित पुनर्बांधणी वैयक्तिक चयापचयांच्या पातळीतील बदलांमध्ये प्रतिबिंबित होते का हे शोधण्यासाठी, आम्ही प्रथम नेपेंथेस पॅलेन्सच्या पानांमध्ये पूर्वी अभ्यासलेल्या चयापचयांवर लक्ष केंद्रित केले ज्यांचे शाकाहारी प्रतिरोध सिद्ध झाले आहे. फेनोलिक अमाइड्स हे हायड्रॉक्सीसिनामामाइड-पॉलिमाइन संयुग्म आहेत जे कीटकांच्या शाकाहारी प्रक्रियेदरम्यान जमा होतात आणि कीटकांची कार्यक्षमता कमी करण्यासाठी ओळखले जातात (32). आम्ही संबंधित एमएस/एमएसच्या पूर्वसूचकांचा शोध घेतला आणि त्यांचे संचयी गतिज वक्र प्लॉट केले (आकृती S1). आश्चर्याची गोष्ट नाही की, क्लोरोजेनिक अॅसिड (CGA) आणि रुटिन सारखे शाकाहारी प्राण्यांपासून संरक्षणात थेट सहभागी नसलेले फिनॉल डेरिव्हेटिव्ह्ज शाकाहारी प्राण्यांनंतर कमी-नियमित होतात. याउलट, शाकाहारी प्राणी फिनॉल अमाइड्स अत्यंत शक्तिशाली बनवू शकतात. दोन शाकाहारी प्राण्यांच्या सतत आहारामुळे फेनोलामाइड्सचा जवळजवळ समान उत्तेजना स्पेक्ट्रम निर्माण झाला आणि हा नमुना विशेषतः फेनोलामाइड्सच्या डी नोव्हो संश्लेषणासाठी स्पष्ट होता. १७-हायड्रॉक्सीजेरेनिल नॉनॅनेडिओल डायटरपीन ग्लायकोसाइड्स (१७-एचजीएल-डीटीजी) मार्गाचा शोध घेतानाही हीच घटना दिसून येईल, जी प्रभावी अँटी-हर्बिव्होर फंक्शन्ससह मोठ्या प्रमाणात अ‍ॅसायक्लिक डायटरपीन्स तयार करते (३३), ज्यापैकी एमएस फीडिंग विथ एसएल ने समान अभिव्यक्ती प्रोफाइल ट्रिगर केले (आकृती एस१)).
थेट शाकाहारी प्राण्यांना आहार देण्याच्या प्रयोगांचा संभाव्य तोटा म्हणजे पानांच्या वापराच्या दरात आणि शाकाहारी प्राण्यांच्या आहार वेळेत फरक, ज्यामुळे जखमा आणि शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणारे शाकाहारी-विशिष्ट परिणाम दूर करणे कठीण होते. प्रेरित पानांच्या चयापचय प्रतिसादाच्या शाकाहारी प्रजातींच्या विशिष्टतेचे अधिक चांगल्या प्रकारे निराकरण करण्यासाठी, आम्ही ताज्या गोळा केलेल्या OS (OSM आणि OSS1) ला सुसंगत पानांच्या स्थितीच्या मानक पंचर W वर ताबडतोब लागू करून Ms आणि Sl लार्वांच्या आहाराचे अनुकरण केले. या प्रक्रियेला W + OS उपचार म्हणतात, आणि ते ऊतींच्या नुकसानाच्या दरात किंवा प्रमाणात फरकांचे गोंधळात टाकणारे परिणाम न करता शाकाहारी प्राण्यांनी मिळवलेल्या प्रतिसादाच्या प्रारंभाच्या वेळेनुसार अचूकपणे प्रेरण प्रमाणित करते (आकृती 2A) (34). MS/MS विश्लेषण आणि गणना पाइपलाइन वापरून, आम्ही 443 MS/MS स्पेक्ट्रा (डेटा फाइल S1) पुनर्प्राप्त केले, जे थेट खाद्य प्रयोगांमधून पूर्वी एकत्रित केलेल्या स्पेक्ट्रासह ओव्हरलॅप झाले होते. या MS/MS डेटा सेटच्या माहिती सिद्धांत विश्लेषणातून असे दिसून आले की तृणभक्षी प्राण्यांचे अनुकरण करून पानांच्या विशेषीकृत चयापचयांचे पुनर्प्रोग्रामिंग केल्याने OS-विशिष्ट प्रेरणा दिसून आल्या (आकृती 2C). विशेषतः, OSS1 उपचारांच्या तुलनेत, OSM ने 4 तासांवर चयापचय विशेषीकरण वाढवले. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की थेट तृणभक्षी प्राण्यांना आहार देणाऱ्या प्रायोगिक डेटा सेटच्या तुलनेत, Hj आणि δj चा समन्वय म्हणून वापर करून द्विमितीय जागेत दृश्यमान केलेले चयापचय गतिज आणि कालांतराने सिम्युलेटेड शाकाहारी उपचारांच्या प्रतिसादात मेटाबोलोम विशेषीकरणाची दिशात्मकता सुसंगत वाढते (आकृती 2D). त्याच वेळी, आम्ही अमीनो आम्ल, सेंद्रिय आम्ल आणि शर्करा (डेटा फाइल S2) च्या सामग्रीचे प्रमाण निश्चित केले जेणेकरून मेटाबोलोम तज्ञांमध्ये ही लक्ष्यित वाढ सिम्युलेटेड शाकाहारी प्राण्यांच्या प्रतिसादात मध्यवर्ती कार्बन चयापचयाच्या पुनर्रचनामुळे आहे का हे तपासता येईल (आकृती S2). या पॅटर्नचे अधिक चांगल्या प्रकारे स्पष्टीकरण देण्यासाठी, आम्ही पूर्वी चर्चा केलेल्या फेनोलामाइड आणि 17-HGL-DTG मार्गांच्या चयापचय संचयन गतिजांचे अधिक निरीक्षण केले. शाकाहारी प्राण्यांचे OS-विशिष्ट प्रेरण फेनोलामाइड चयापचयात एका विभेदक पुनर्रचना पॅटर्नमध्ये रूपांतरित होते (आकृती S3). कौमरिन आणि कॅफिओल मोएटीज असलेले फेनोलिक अमाइड्स प्राधान्याने OSS1 द्वारे प्रेरित केले जातात, तर OSM फेरुलिल संयुग्मितांचे विशिष्ट प्रेरण ट्रिगर करतात. 17-HGL-DTG मार्गासाठी, डाउनस्ट्रीम मॅलोनिलेशन आणि डायमॅलोनिलेशन उत्पादनांद्वारे विभेदक OS प्रेरण आढळले (आकृती S3).
पुढे, आम्ही टाइम-कोर्स मायक्रोअ‍ॅरे डेटा सेट वापरून OS-प्रेरित ट्रान्सक्रिप्टोम प्लास्टिसिटीचा अभ्यास केला, जो शाकाहारी प्राण्यांमध्ये रोझेट वनस्पतींच्या पानांवर उपचार करण्यासाठी OSM चा वापर अनुकरण करतो. सॅम्पलिंग गतिज मूलतः या मेटाबोलॉमिक्स अभ्यासात वापरल्या जाणाऱ्या गतिजांशी ओव्हरलॅप होते (35). मेटाबोलॉम रिकॉन्फिगरेशनच्या तुलनेत ज्यामध्ये कालांतराने मेटाबोलॉम प्लास्टिसिटी विशेषतः वाढते, आम्ही Ms द्वारे प्रेरित पानांमध्ये क्षणिक ट्रान्सक्रिप्शन स्फोट पाहतो, जिथे ट्रान्सक्रिप्टोम इंड्युसिबिलिटी (RDPI) आणि स्पेशलायझेशन (δj) 1 वर आहेत. या वेळी तासांमध्ये लक्षणीय वाढ झाली आणि विविधता (Hj) झाली, BMP1 ची अभिव्यक्ती लक्षणीयरीत्या कमी झाली, त्यानंतर ट्रान्सक्रिप्टोम स्पेशलायझेशनची शिथिलता आली (आकृती S4). मेटाबोलिक जीन कुटुंबे (जसे की P450, ग्लायकोसिलट्रान्सफेरेज आणि BAHD एसिलट्रान्सफेरेज) उपरोक्त सुरुवातीच्या उच्च-स्पेशलायझेशन मॉडेलचे अनुसरण करून, प्राथमिक चयापचयातून मिळवलेल्या स्ट्रक्चरल युनिट्समधून विशेष मेटाबोलाइट्स एकत्र करण्याच्या प्रक्रियेत भाग घेतात. केस स्टडी म्हणून, फेनिलअ‍ॅलानिन मार्गाचे विश्लेषण केले गेले. विश्लेषणातून पुष्टी झाली की फेनोलामाइड चयापचयातील मुख्य जीन्स अनाकर्षित वनस्पतींच्या तुलनेत शाकाहारी प्राण्यांमध्ये जास्त प्रमाणात OS-प्रेरित असतात आणि त्यांच्या अभिव्यक्ती नमुन्यांमध्ये जवळून संरेखित असतात. या मार्गाच्या अपस्ट्रीममध्ये ट्रान्सक्रिप्शन फॅक्टर MYB8 आणि स्ट्रक्चरल जीन्स PAL1, PAL2, C4H आणि 4CL यांनी ट्रान्सक्रिप्शनची सुरुवात लवकर दर्शविली. AT1, DH29 आणि CV86 सारखे फेनोलामाइडच्या अंतिम असेंब्लीमध्ये भूमिका बजावणारे अ‍ॅसिलट्रान्सफेरेसेस दीर्घकाळापर्यंत अपरेग्युलेशन पॅटर्न प्रदर्शित करतात (आकृती S4). वरील निरीक्षणे दर्शवितात की ट्रान्सक्रिप्टोम स्पेशलायझेशनची सुरुवातीची सुरुवात आणि मेटाबोलॉमिक्स स्पेशलायझेशनची नंतरची वाढ ही एक जोडलेली पद्धत आहे, जी एक शक्तिशाली संरक्षण प्रतिसाद सुरू करणाऱ्या सिंक्रोनस नियामक प्रणालीमुळे असू शकते.
वनस्पती संप्रेरक सिग्नलिंगमधील पुनर्रचना एक नियामक थर म्हणून कार्य करते जी वनस्पतींच्या शरीरक्रियाविज्ञानाचे पुनर्प्रोग्राम करण्यासाठी शाकाहारी माहिती एकत्रित करते. शाकाहारी सिम्युलेशननंतर, आम्ही प्रमुख वनस्पती संप्रेरक श्रेणींचे संचयी गतिशीलता मोजले आणि त्यांच्यामधील तात्पुरते सह-अभिव्यक्तीचे दृश्यमान केले [पियरसन सहसंबंध गुणांक (PCC)> 0.4] (आकृती 3A). अपेक्षेप्रमाणे, जैवसंश्लेषणाशी संबंधित वनस्पती संप्रेरके वनस्पती संप्रेरके सह-अभिव्यक्ती नेटवर्कमध्ये जोडलेले आहेत. याव्यतिरिक्त, वेगवेगळ्या उपचारांद्वारे प्रेरित वनस्पती संप्रेरके हायलाइट करण्यासाठी या नेटवर्कमध्ये चयापचय विशिष्टता (Si निर्देशांक) मॅप केला जातो. शाकाहारी विशिष्ट प्रतिसादाचे दोन मुख्य क्षेत्र काढले आहेत: एक JA क्लस्टरमध्ये आहे, जिथे JA (त्याचे जैविकदृष्ट्या सक्रिय स्वरूप JA-Ile) आणि इतर JA डेरिव्हेटिव्ह्ज सर्वोच्च Si स्कोअर दर्शवतात; दुसरे इथिलीन (ET) आहे. गिब्बेरेलिनने शाकाहारी विशिष्टतेमध्ये फक्त मध्यम वाढ दर्शविली, तर इतर वनस्पती संप्रेरके, जसे की सायटोकिनिन, ऑक्सिन आणि अ‍ॅब्सिसिक ऍसिड, शाकाहारींसाठी कमी प्रेरण विशिष्टता होती. केवळ W + W वापरण्याच्या तुलनेत, OS अनुप्रयोगाद्वारे (W + OS) JA डेरिव्हेटिव्ह्जच्या शिखर मूल्याचे प्रवर्धन मुळात JA च्या एका मजबूत विशिष्ट निर्देशकामध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते. अनपेक्षितपणे, वेगवेगळ्या एलिसिटर सामग्रीसह OSM आणि OSS1 हे JA आणि JA-Ile चे समान संचय घडवून आणतात असे ज्ञात आहे. OSS1 च्या उलट, OSM विशेषतः आणि जोरदारपणे OSM द्वारे प्रेरित होते, तर OSS1 बेसल जखमांच्या प्रतिसादाला प्रवर्धन करत नाही (आकृती 3B).
(अ) शाकाहारी-प्रेरित वनस्पती संप्रेरक संचय गतिशास्त्र सिम्युलेशनच्या पीसीसी गणनावर आधारित सह-अभिव्यक्ती नेटवर्क विश्लेषण. नोड एका वनस्पती संप्रेरकाचे प्रतिनिधित्व करतो आणि नोडचा आकार उपचारांमधील वनस्पती संप्रेरकासाठी विशिष्ट Si निर्देशांक दर्शवतो. (ब) वेगवेगळ्या रंगांनी दर्शविलेल्या वेगवेगळ्या उपचारांमुळे पानांमध्ये JA, JA-Ile आणि ET चे संचय: जर्दाळू, W + OSM; निळा, W + OSSl; काळा, W + W; राखाडी, C (नियंत्रण). तारका उपचार आणि नियंत्रण यांच्यातील महत्त्वपूर्ण फरक दर्शवितात (द्वि-मार्गी ANOVA त्यानंतर Tukey HSD पोस्ट हॉक मल्टिपल तुलना, *** P <0.001). JA बायोसिंथेसिस आणि बिघडलेल्या धारणा स्पेक्ट्रममध्ये (C)697 MS/MS (डेटा फाइल S1) आणि ETR1 मध्ये बिघडलेल्या ET सिग्नलसह (D)585 MS/MS (डेटा फाइल S1) चे माहिती सिद्धांत विश्लेषण दोन सिम्युलेटेड शाकाहारी उपचारांमुळे वनस्पती रेषा आणि रिकाम्या वाहन (EV) नियंत्रण वनस्पतींना चालना मिळाली. तारका W+OS उपचार आणि अबाधित नियंत्रण (टू-वे ANOVA त्यानंतर Tukey HSD पोस्ट हॉक मल्टिपल तुलना, *P<0.05, **P<0.01 आणि ***P<0.001) यांच्यातील महत्त्वपूर्ण फरक दर्शवितात. (E) स्पेशलायझेशनला विखुरलेल्या विरोधाचे विखुरलेले आलेख. रंग वेगवेगळ्या अनुवांशिकरित्या सुधारित स्ट्रेनचे प्रतिनिधित्व करतात; चिन्हे वेगवेगळ्या उपचार पद्धतींचे प्रतिनिधित्व करतात: त्रिकोण, W + OSS1; आयत, W + OSM; वर्तुळ C
पुढे, आम्ही शाकाहारी प्राण्यांवरील या दोन वनस्पती संप्रेरकांच्या चयापचयचे विश्लेषण करण्यासाठी JA आणि ET बायोसिंथेसिस (irAOC आणि irACO) आणि धारणा (irCOI1 आणि sETR1) च्या प्रमुख चरणांमध्ये अनुवांशिकरित्या सुधारित स्ट्रेनचा वापर करतो. पुनर्प्रोग्रामिंगचे सापेक्ष योगदान. मागील प्रयोगांशी सुसंगत, आम्ही रिकाम्या वाहक (EV) वनस्पतींमध्ये शाकाहारी-OS चे प्रेरण (आकृती 3, C ते D) आणि OSM मुळे Hj निर्देशांकात एकूण घट झाल्याची पुष्टी केली, तर δj निर्देशांक वाढला. OSS1 द्वारे सुरू झालेल्या प्रतिसादापेक्षा प्रतिसाद अधिक स्पष्ट आहे. निर्देशांक म्हणून Hj आणि δj चा वापर करणारा दोन-रेषीय आलेख विशिष्ट नियंत्रणमुक्ती दर्शवितो (आकृती 3E). सर्वात स्पष्ट ट्रेंड असा आहे की JA सिग्नल नसलेल्या स्ट्रेनमध्ये, शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणारे चयापचय विविधता आणि विशेषीकरण बदल जवळजवळ पूर्णपणे काढून टाकले जातात (आकृती 3C). याउलट, sETR1 वनस्पतींमध्ये मूक ET धारणा, जरी शाकाहारी चयापचयातील बदलांवर JA सिग्नलिंगपेक्षा खूपच कमी परिणाम करते, OSM आणि OSS1 उत्तेजनांमधील Hj आणि δj निर्देशांकांमधील फरक कमी करते (आकृती 3D आणि आकृती S5). . हे सूचित करते की JA सिग्नल ट्रान्सडक्शनच्या मुख्य कार्याव्यतिरिक्त, ET सिग्नल ट्रान्सडक्शन देखील शाकाहारी प्राण्यांच्या प्रजाती-विशिष्ट चयापचय प्रतिसादाचे सूक्ष्म-ट्यूनिंग म्हणून काम करते. या सूक्ष्म-ट्यूनिंग कार्याशी सुसंगत, sETR1 वनस्पतींमध्ये एकूण चयापचय प्रेरकतेमध्ये कोणताही बदल झाला नाही. दुसरीकडे, sETR1 वनस्पतींच्या तुलनेत, irACO वनस्पतींनी शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणाऱ्या चयापचय बदलांचे समान एकूण मोठेपणा प्रेरित केले, परंतु OSM आणि OSS1 आव्हानांमध्ये लक्षणीय भिन्न Hj आणि δj स्कोअर दर्शविले (आकृती S5).
शाकाहारी प्राण्यांच्या प्रजाती-विशिष्ट प्रतिसादात महत्त्वाचे योगदान देणारे विशेष चयापचय ओळखण्यासाठी आणि ET सिग्नलद्वारे त्यांचे उत्पादन सुधारण्यासाठी, आम्ही पूर्वी विकसित केलेल्या स्ट्रक्चरल MS/MS पद्धतीचा वापर केला. ही पद्धत MS/MS तुकड्यांमधून [सामान्यीकृत डॉट उत्पादन (NDP)] आणि तटस्थ नुकसान (NL) वर आधारित समानता स्कोअरमधून चयापचय कुटुंबाचा पुनर्निर्धारण करण्यासाठी द्वि-क्लस्टरिंग पद्धतीवर अवलंबून आहे. ET ट्रान्सजेनिक रेषांच्या विश्लेषणाद्वारे तयार केलेल्या MS/MS डेटा सेटने 585 MS/MS (डेटा फाइल S1) तयार केले, जे त्यांना सात मुख्य MS/MS मॉड्यूल (M) (आकृती 4A) मध्ये क्लस्टर करून सोडवले गेले. यापैकी काही मॉड्यूल पूर्वी वैशिष्ट्यीकृत विशेष चयापचयांनी भरलेले आहेत: उदाहरणार्थ, M1, M2, M3, M4 आणि M7 विविध फिनॉल डेरिव्हेटिव्ह्ज (M1), फ्लेव्होनॉइड ग्लायकोसाइड्स (M2), अ‍ॅसिल शुगर्स (M3 आणि M4), आणि 17-HGL-DTG (M7) ने समृद्ध आहेत. याव्यतिरिक्त, प्रत्येक मॉड्यूलमधील एका मेटाबोलाइटची चयापचय विशिष्ट माहिती (Si इंडेक्स) मोजली जाते आणि त्याचे Si वितरण सहजतेने पाहिले जाऊ शकते. थोडक्यात, उच्च शाकाहारी वनस्पती आणि जीनोटाइप विशिष्टता दर्शविणारे MS/MS स्पेक्ट्रा उच्च Si मूल्यांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत आणि कर्टोसिस आकडेवारी उजव्या शेपटीच्या कोपऱ्यावर फरचे वितरण दर्शवते. M1 मध्ये असा एक लीन कोलॉइड वितरण आढळला, ज्यामध्ये फिनॉल अमाइडने सर्वाधिक Si अंश दर्शविला (आकृती 4B). M7 मध्ये पूर्वी उल्लेख केलेल्या शाकाहारी inducible 17-HGL-DTG ने मध्यम Si स्कोअर दर्शविला, जो दोन OS प्रकारांमधील मध्यम प्रमाणात विभेदक नियमन दर्शवितो. याउलट, बहुतेक घटकांनी उत्पादित विशेष मेटाबोलाइट्स, जसे की रुटिन, CGA आणि एसिल शुगर्स, सर्वात कमी Si स्कोअरमध्ये आहेत. विशेष मेटाबोलाइट्समधील संरचनात्मक जटिलता आणि Si वितरणाचा अधिक चांगल्या प्रकारे शोध घेण्यासाठी, प्रत्येक मॉड्यूलसाठी एक आण्विक नेटवर्क तयार केले गेले (आकृती 4B). OD सिद्धांताचा एक महत्त्वाचा अंदाज (आकृती 1B मध्ये सारांशित) असा आहे की शाकाहारी प्राण्यांनंतर विशेष चयापचयांचे पुनर्गठन केल्याने उच्च संरक्षण मूल्य असलेल्या चयापचयांमध्ये एकतर्फी बदल होतील, विशेषत: त्यांची विशिष्टता वाढवून (यादृच्छिक वितरणाच्या विरूद्ध) MT सिद्धांताद्वारे भाकित केलेले संरक्षणात्मक चयापचय. M1 मध्ये जमा झालेले बहुतेक फिनॉल डेरिव्हेटिव्ह्ज कीटकांच्या कामगिरीच्या घटीशी कार्यात्मकदृष्ट्या संबंधित आहेत (32). 24 तासांनी EV नियंत्रण वनस्पतींच्या प्रेरित पानांमधील आणि घटक पानांमधील M1 चयापचयांमधील Si मूल्यांची तुलना करताना, आम्ही पाहिले की शाकाहारी प्राण्यांच्या कीटकांनंतर अनेक चयापचयांच्या चयापचय विशिष्टतेमध्ये लक्षणीय वाढ होत आहे (आकृती 4C). Si मूल्यातील विशिष्ट वाढ केवळ बचावात्मक फेनोलामाइड्समध्ये आढळून आली, परंतु या मॉड्यूलमध्ये सहअस्तित्वात असलेल्या इतर फिनॉल आणि अज्ञात चयापचयांमध्ये Si मूल्यात कोणतीही वाढ आढळून आली नाही. हे एक विशेष मॉडेल आहे, जे OD सिद्धांताशी संबंधित आहे. शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणाऱ्या चयापचय बदलांचे मुख्य अंदाज सुसंगत आहेत. फेनोलामाइड स्पेक्ट्रमची ही विशिष्टता OS-विशिष्ट ET द्वारे प्रेरित आहे की नाही हे तपासण्यासाठी, आम्ही मेटाबोलाइट Si इंडेक्स प्लॉट केला आणि EV आणि sETR1 जीनोटाइपमध्ये OSM आणि OSS1 दरम्यान एक विभेदक अभिव्यक्ती मूल्य निर्माण केले (आकृती 4D). sETR1 मध्ये, OSM आणि OSS1 मधील फेनोलामाइड-प्रेरित फरक मोठ्या प्रमाणात कमी झाला. JA-नियमित मेटाबोलिक स्पेशलायझेशनशी संबंधित मुख्य MS/MS मॉड्यूल अनुमान काढण्यासाठी अपुरे JA असलेल्या स्ट्रेनमध्ये गोळा केलेल्या MS/MS डेटावर द्वि-क्लस्टरिंग पद्धत देखील लागू केली गेली (आकृती S6).
(अ) शेअर्ड फ्रॅगमेंट (एनडीपी समानता) आणि शेअर्ड न्यूट्रल लॉस (एनएल समानता) वर आधारित ५८५ एमएस/एमएसचे क्लस्टरिंग निकाल मॉड्यूल (एम) ज्ञात कंपाऊंड फॅमिलीशी सुसंगत असल्याचे किंवा अज्ञात किंवा खराब मेटाबोलाइज्ड मेटाबोलाइट रचनेमुळे दिसून येते. प्रत्येक मॉड्यूलच्या पुढे, मेटाबोलाइट (एमएस/एमएस) विशिष्ट (एसआय) वितरण दर्शविले आहे. (ब) मॉड्यूलर आण्विक नेटवर्क: नोड्स एमएस/एमएस आणि कडा दर्शवतात, एनडीपी (लाल) आणि एनएल (निळा) एमएस/एमएस स्कोअर (कट-ऑफ,> ०.६). श्रेणीबद्ध मेटाबोलाइट विशिष्टता निर्देशांक (एसआय) मॉड्यूल (डावीकडे) वर आधारित रंगीत आणि आण्विक नेटवर्कशी मॅप केलेले (उजवीकडे). (क) ईव्ही प्लांटचे मॉड्यूल एम१ २४ तासांवर घटक (नियंत्रण) आणि प्रेरित अवस्थेत (सिम्युलेटेड हर्बिव्होर) मध्ये: आण्विक नेटवर्क आकृती (एसआय मूल्य नोड आकार आहे, बचावात्मक फेनोलामाइड निळ्या रंगात हायलाइट केले आहे). (ड) स्पेक्ट्रम लाइन sETR1 चा M1 आण्विक नेटवर्क आकृती ज्यामध्ये EV आणि ET दृष्टीदोष आहे: हिरव्या वर्तुळाच्या नोडद्वारे दर्शविलेले फिनोलिक संयुग आणि नोड आकार म्हणून W + OSM आणि W + OSS1 उपचारांमधील महत्त्वपूर्ण फरक (P मूल्य). CP, N-कॅफियोयल-टायरोसिन; CS, N-कॅफियोयल-स्पर्मिडाइन; FP, N-फेरुलिक अॅसिड एस्टर-युरिक अॅसिड; FS, N-फेरुयल-स्पर्मिडाइन; CoP, N', N “-कौमारोयल-टायरोसिन; DCS, N', N”-डिकाफोयल-स्पर्मिडाइन; CFS, N', N”-कॅफियोयल, फेरुयल-स्पर्मिडाइन; वुल्फबेरी सोनमधील लायसियम बार्बरम; निक. O-AS, O-अ‍ॅसिल साखर.
आम्ही एका क्षीण झालेल्या नेपेंथेस जीनोटाइपपासून नैसर्गिक लोकसंख्येपर्यंत विश्लेषणाचा विस्तार केला, जिथे शाकाहारी जेए पातळी आणि विशिष्ट मेटाबोलाइट पातळीमध्ये तीव्र आंतरविशिष्ट बदल नैसर्गिक लोकसंख्येमध्ये पूर्वी वर्णन केले गेले आहेत (26). 43 जर्मप्लाझम कव्हर करण्यासाठी या डेटा सेटचा वापर करा. या जर्मप्लाझममध्ये एन. पॅलेन्समधील वनस्पतींच्या 123 प्रजाती आहेत. ही वनस्पती युटा, नेवाडा, अ‍ॅरिझोना आणि कॅलिफोर्नियामधील वेगवेगळ्या मूळ अधिवासात गोळा केलेल्या बियाण्यांमधून घेतली गेली होती (आकृती S7), आम्ही चयापचय विविधता (येथे लोकसंख्या पातळी म्हणतात) β विविधता) आणि OSM मुळे होणारे विशेषीकरण मोजले. मागील अभ्यासांशी सुसंगत, आम्ही Hj आणि δj अक्षांसह विस्तृत श्रेणीतील चयापचय बदल पाहिले, जे दर्शविते की जर्मप्लाझममध्ये शाकाहारी प्राण्यांना त्यांच्या चयापचय प्रतिसादांच्या प्लास्टिसिटीमध्ये महत्त्वपूर्ण फरक आहेत (आकृती S7). ही संस्था शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणाऱ्या JA बदलांच्या गतिमान श्रेणीबद्दलच्या मागील निरीक्षणांची आठवण करून देते आणि एका लोकसंख्येमध्ये खूप उच्च मूल्य राखले आहे (26, 36). Hj आणि δj मधील एकूण पातळी सहसंबंध तपासण्यासाठी JA आणि JA-Ile चा वापर करून, आम्हाला आढळले की JA आणि मेटाबोलोम β विविधता आणि विशेषज्ञता निर्देशांक (आकृती S7) यांच्यात एक महत्त्वपूर्ण सकारात्मक सहसंबंध आहे. हे सूचित करते की लोकसंख्या पातळीवर आढळलेल्या JA प्रेरणमध्ये शाकाहारी-प्रेरित विषमता कीटक शाकाहारी प्राण्यांच्या निवडीमुळे होणाऱ्या प्रमुख चयापचय बहुरूपतेमुळे असू शकते.
मागील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की तंबाखूचे प्रकार प्रकार आणि प्रेरित आणि घटक चयापचय संरक्षणांवर सापेक्ष अवलंबित्वामध्ये खूप भिन्न असतात. असे मानले जाते की अँटी-हर्बिव्होर सिग्नल ट्रान्सडक्शन आणि संरक्षण क्षमतांमध्ये हे बदल कीटकांच्या संख्येचा दाब, वनस्पती जीवन चक्र आणि दिलेल्या प्रजातीच्या वाढीच्या कोनाड्यातील संरक्षण उत्पादन खर्चाद्वारे नियंत्रित केले जातात. आम्ही उत्तर अमेरिका आणि दक्षिण अमेरिकेतील सहा निकोटियाना प्रजातींच्या शाकाहारी प्राण्यांद्वारे प्रेरित पानांच्या चयापचय पुनर्बांधणीच्या सुसंगततेचा अभ्यास केला. या प्रजाती नेपेंथेस उत्तर अमेरिकेशी जवळून संबंधित आहेत, म्हणजे निकोलस बोसिफ्लो. ला, एन. निकोटिनिस, निकोटियाना एन. अ‍ॅटेन्युएटेड ग्रास, निकोटियाना टॅबॅकम, रेषीय तंबाखू, तंबाखू (निकोटियाना स्पेगाझिनी) आणि तंबाखूच्या पानांचा तंबाखू (निकोटियाना ऑब्टुसिफोलिया) (आकृती 5A) (37). यापैकी सहा प्रजाती, ज्यामध्ये N. प्लीज ही सुस्पष्ट प्रजाती समाविष्ट आहे, पेटुनिया क्लेडची वार्षिक वनस्पती आहेत आणि ऑब्टुसिफोलिया N. ही बहिणी क्लेड ट्रायगोनोफायली (38) ची बारमाही वनस्पती आहे. त्यानंतर, कीटकांच्या आहाराच्या प्रजाती-स्तरीय चयापचय पुनर्रचनाचा अभ्यास करण्यासाठी या सात प्रजातींवर W + W, W + OSM आणि W + OSS1 प्रेरण करण्यात आले.
(अ) जास्तीत जास्त संभाव्यतेवर आधारित बूटस्ट्रॅप फायलोजेनेटिक ट्री [न्यूक्लियर ग्लूटामाइन संश्लेषणासाठी (३८)] आणि सात जवळून संबंधित निकोटियाना प्रजातींच्या भौगोलिक वितरणावर आधारित (भिन्न रंग). (ब) सात निकोटियाना प्रजातींच्या चयापचय प्रोफाइलसाठी विशेष विविधतेचा एक स्कॅटर प्लॉट (९३९ एमएस/एमएस; डेटा फाइल एस१). प्रजाती पातळीवर, चयापचय विविधता विशेषज्ञतेच्या डिग्रीशी नकारात्मकरित्या संबंधित आहे. चयापचय विविधता आणि विशेषज्ञता आणि जेए संचय यांच्यातील प्रजाती-स्तरीय सहसंबंधाचे विश्लेषण आकृती २ मध्ये दर्शविले आहे. एस९. रंग, विविध प्रकार; त्रिकोण, डब्ल्यू + ओएसएम१; आयत, डब्ल्यू + ओएसएम; (क) निकोटियाना जेए आणि जेए-आयले डायनॅमिक्सला ओएस उत्तेजना मोठेपणानुसार क्रमवारी लावली जाते (द्वि-मार्गी एनोवा आणि टुकी एचएसडी पोस्ट-मल्टिपल तुलना, * पी <०.०५, ** पी <०.०१ आणि * ** डब्ल्यू + ओएस आणि डब्ल्यू + डब्ल्यू, पी <०.००१ च्या तुलनासाठी). शाकाहारी आणि मिथाइल JA (MeJA) चे अनुकरण केल्यानंतर प्रत्येक प्रजातीच्या (D) विविधतेचा आणि (E) विशेषीकरणाचा बॉक्स प्लॉट. तारका W + OS आणि W + W किंवा लॅनोलिन अधिक W (Lan + W) किंवा Lan अधिक MeJA (Lan + MeJa) आणि Lan नियंत्रण (प्रचरणाचे द्वि-मार्गी विश्लेषण, त्यानंतर तुकीचे HSD पोस्ट हॉक बहुविध तुलना, *P<0.05, **P<0.01 आणि ***P<0.001) मधील महत्त्वपूर्ण फरक दर्शवितो.
दुहेरी क्लस्टर पद्धतीचा वापर करून, आम्ही 939 MS/MS चे 9 मॉड्यूल ओळखले (डेटा फाइल S1). वेगवेगळ्या उपचारांद्वारे पुनर्संरचना केलेल्या MS/MS ची रचना प्रजातींमधील वेगवेगळ्या मॉड्यूलमध्ये मोठ्या प्रमाणात बदलते (आकृती S8). Hj (येथे प्रजाती-स्तरीय γ-विविधता म्हणून संदर्भित) आणि δj चे दृश्यमानीकरण असे दर्शविते की वेगवेगळ्या प्रजाती चयापचय जागेत खूप वेगवेगळ्या गटांमध्ये एकत्रित होतात, जिथे प्रजाती-स्तरीय विभागणी सहसा उत्तेजनापेक्षा अधिक प्रमुख असते. N. रेषीय आणि N. ऑब्लिकस वगळता, ते प्रेरण प्रभावांची विस्तृत गतिमान श्रेणी प्रदर्शित करतात (आकृती 5B). याउलट, N. purpurea आणि N. obtusifolia सारख्या प्रजातींमध्ये उपचारांना कमी स्पष्ट चयापचय प्रतिसाद असतो, परंतु चयापचय अधिक वैविध्यपूर्ण असतो. प्रेरित चयापचय प्रतिसादाच्या प्रजाती-विशिष्ट वितरणामुळे स्पेशलायझेशन आणि गामा विविधता (PCC = -0.46, P = 4.9×10-8) यांच्यात लक्षणीय नकारात्मक सहसंबंध निर्माण झाला. JA पातळींमधील OS-प्रेरित बदल मेटाबोलोम स्पेशलायझेशनशी सकारात्मकरित्या संबंधित आहेत आणि प्रत्येक प्रजातीद्वारे प्रदर्शित केलेल्या चयापचय गामा विविधतेशी नकारात्मकरित्या संबंधित आहेत (आकृती 5B आणि आकृती S9). हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की आकृती 5C मध्ये बोलचालीत "सिग्नल रिस्पॉन्स" प्रजाती म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या प्रजाती, जसे की नेपेंथेस नेमाटोड्स, नेपेंथेस नेपेंथेस, नेपेंथेस अ‍ॅक्यूट आणि नेपेंथेस अ‍ॅटेन्युएटेड, 30 मिनिटांत लक्षणीय चिन्हे निर्माण करतात. अलीकडील OS-विशिष्ट JA आणि JA-Ile उद्रेक, तर "सिग्नल अनरेस्पॉन्सिव्ह" म्हटल्या जाणाऱ्या इतर जीवाणू, जसे की नेपेंथेस मिल्स, नेपेंथेस पावडरी आणि N. ऑब्टुसिफोलिया, कोणत्याही OS विशिष्टतेशिवाय JA-Ile एज प्रेरण दर्शवतात (आकृती 5C). चयापचय पातळीवर, वर नमूद केल्याप्रमाणे, अ‍ॅटेन्युएटेड नेपेंथेससाठी, सिग्नल-रिस्पॉन्सिव्ह पदार्थांनी OS विशिष्टता दर्शविली आणि Hj कमी करताना δj मध्ये लक्षणीय वाढ केली. सिग्नल नॉन-रिअ‍ॅक्टिव्ह प्रजाती म्हणून वर्गीकृत केलेल्या प्रजातींमध्ये हा OS-विशिष्ट प्राइमिंग प्रभाव आढळला नाही (आकृती 5, D आणि E). सिग्नल-रिअ‍ॅक्टिव्ह प्रजातींमध्ये OS-विशिष्ट मेटाबोलाइट्स अधिक वारंवार सामायिक केले जातात आणि हे सिग्नल क्लस्टर्स कमकुवत सिग्नल प्रतिसाद असलेल्या प्रजातींसह क्लस्टर होतात, तर कमकुवत सिग्नल प्रतिसाद असलेल्या प्रजाती कमी परस्परावलंबन दर्शवतात (आकृती S8). हा परिणाम दर्शवितो की JA चे OS-विशिष्ट प्रेरण आणि डाउनस्ट्रीम मेटाबोलोमचे OS-विशिष्ट पुनर्रचना प्रजाती पातळीवर जोडलेले आहेत.
पुढे, आम्ही वनस्पतींवर उपचार करण्यासाठी मिथाइल JA (MeJA) असलेली लॅनोलिन पेस्ट वापरली जेणेकरून हे कपलिंग मोड बाह्य JA द्वारे लागू केलेल्या JA च्या उपलब्धतेमुळे मर्यादित आहेत का हे तपासता येईल, जे वनस्पतींच्या सायटोप्लाझममध्ये असेल. जलद डीस्टेरिफिकेशन म्हणजे JA. आम्हाला JA च्या सतत पुरवठ्यामुळे सिग्नल-रिस्पॉन्सिव्ह प्रजातींपासून सिग्नल-नॉन-रिस्पॉन्सिव्ह प्रजातींमध्ये हळूहळू बदल होण्याचा समान ट्रेंड आढळला (आकृती 5, D आणि E). थोडक्यात, MeJA उपचाराने रेषीय नेमाटोड्स, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens आणि N. mikimotoi च्या चयापचयांना जोरदारपणे पुनर्प्रोग्राम केले, परिणामी δj मध्ये लक्षणीय वाढ झाली आणि Hj मध्ये घट झाली. N. purpurea ने फक्त δj मध्ये वाढ दर्शविली, परंतु Hj मध्ये नाही. N. obtusifolia, जे पूर्वी JA चे अत्यंत कमी स्तर जमा करत असल्याचे दर्शविले गेले आहे, ते देखील मेटाबोलोम पुनर्रचनाच्या बाबतीत MeJA उपचारांना खराब प्रतिसाद देते. हे निकाल सूचित करतात की सिग्नल-प्रतिसाद न देणाऱ्या प्रजातींमध्ये JA उत्पादन किंवा सिग्नल ट्रान्सडक्शन शारीरिकदृष्ट्या मर्यादित आहे. या गृहीतकाची चाचणी घेण्यासाठी, आम्ही W + W, W + OSMs आणि W + OSS1 ट्रान्सक्रिप्टोम (39) द्वारे प्रेरित चार प्रजाती (N. पॅलेन्स, N. मिल्स, N. पिंक आणि N. मायक्रोफिला) चा अभ्यास केला. मेटाबोलोम रीमॉडेलिंगच्या पॅटर्नशी सुसंगत, प्रजाती ट्रान्सक्रिप्टोम जागेत चांगल्या प्रकारे विभक्त आहेत, ज्यामध्ये N. अ‍ॅटेन्युएटेडने सर्वाधिक OS-प्रेरित RDPI दर्शविला, तर N. ग्रॅसिलिसमध्ये सर्वात कमी (आकृती 6A) होता. तथापि, असे आढळून आले की N. ऑब्लोंगाद्वारे प्रेरित ट्रान्सक्रिप्टोम विविधता चार प्रजातींमध्ये सर्वात कमी होती, जी पूर्वी सात प्रजातींमध्ये दर्शविलेल्या N. ऑब्लोंगाच्या सर्वोच्च मेटाबोनॉमिक विविधतेच्या विपरीत होती. मागील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की JA सिग्नलसह प्रारंभिक संरक्षण सिग्नलशी संबंधित जनुकांचा संच, निकोटियाना प्रजातींमध्ये (39) शाकाहारी-संबंधित एलिसिटर्सद्वारे प्रेरित प्रारंभिक संरक्षण प्रतिसादांची विशिष्टता स्पष्ट करतो. या चार प्रजातींमधील JA सिग्नलिंग मार्गांची तुलना केल्यास एक मनोरंजक नमुना दिसून आला (आकृती 6B). या मार्गातील बहुतेक जनुकांमध्ये, जसे की AOC, OPR3, ACX आणि COI1, या चार प्रजातींमध्ये तुलनेने उच्च पातळीचे प्रेरण दिसून आले. तथापि, एक प्रमुख जनुक, JAR4, JA ला त्याच्या जैविक दृष्ट्या सक्रिय स्वरूपात JA-Ile संचित ट्रान्सक्रिप्टमध्ये रूपांतरित करतो आणि त्याची ट्रान्सक्रिप्शन पातळी खूप कमी आहे, विशेषतः N. मिल्स, Nepenthes pieris आणि N. microphylla मध्ये. याव्यतिरिक्त, N. bifidum मध्ये फक्त दुसऱ्या जनुक AOS चे ट्रान्सक्रिप्ट आढळले नाही. सिग्नल एनर्जिक प्रजातींमध्ये कमी JA उत्पादन आणि N. gracilis च्या प्रेरणामुळे होणाऱ्या अत्यंत फेनोटाइपसाठी जनुक अभिव्यक्तीतील हे बदल जबाबदार असू शकतात.
(अ) वनस्पतिजीवनाच्या प्रेरणानंतर ३० मिनिटांनी नमुना घेतलेल्या चार जवळून संबंधित तंबाखू प्रजातींच्या सुरुवातीच्या ट्रान्सक्रिप्शनल प्रतिसादांच्या पुनर्प्रोग्रामिंगचे माहिती सिद्धांत विश्लेषण. वनस्पतिजीवनाच्या OS द्वारे प्रेरित पानांची जखम नियंत्रणाशी तुलना करून RDPI ची गणना केली जाते. रंग वेगवेगळ्या प्रजाती दर्शवतात आणि चिन्हे वेगवेगळ्या उपचार पद्धती दर्शवतात. (ब) चार प्रजातींमधील JA सिग्नलिंग मार्गांमध्ये जनुक अभिव्यक्तीचे विश्लेषण. बॉक्स प्लॉटच्या पुढे सरलीकृत JA मार्ग दर्शविला आहे. वेगवेगळे रंग वेगवेगळ्या प्रक्रिया पद्धती दर्शवितात. तारांकन दर्शविते की W + OS उपचार आणि W + W नियंत्रणामध्ये लक्षणीय फरक आहे (विद्यार्थ्यांच्या जोडीनुसार फरकांसाठी टी-टेस्टसाठी, *P<0.05, **P<0.01 आणि ***P<0.001). OPDA, 12-ऑक्सोफायटोडायनोइक अॅसिड; OPC-8: 0,3-ऑक्सो-2(2′(Z)-पेंटेनिल)-सायक्लोपेंटेन-1-ऑक्टॅनोइक अॅसिड.
शेवटच्या भागात, आम्ही वेगवेगळ्या वनस्पती प्रजातींच्या चयापचयातील कीटकांच्या प्रजाती-विशिष्ट पुनर्बांधणीचा अभ्यास केला, ज्यामुळे शाकाहारी प्राण्यांना प्रतिकार होऊ शकतो. मागील संशोधनात निकोटियाना वंशावर भर देण्यात आला. त्यांचा Ms आणि अळ्यांवरील प्रतिकार खूप वेगळा आहे (40). येथे, आम्ही या मॉडेल आणि त्यांच्या चयापचयातील प्लॅस्टिसिटीमधील संबंधाचा अभ्यास केला. वरील चार तंबाखू प्रजातींचा वापर करून, आणि शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणाऱ्या चयापचयातील विविधता आणि विशेषीकरण आणि Ms आणि Sl ला वनस्पतींचा प्रतिकार यांच्यातील सहसंबंधाची चाचणी करताना, आम्हाला आढळले की सामान्यवादी Sl सर्वांचा प्रतिकार, विविधता आणि विशेषीकरण सकारात्मकरित्या सहसंबंधित आहेत, तर तज्ञ महिलांच्या प्रतिकार आणि विशेषीकरण यांच्यातील सहसंबंध कमकुवत आहे आणि विविधतेशी सहसंबंध महत्त्वाचा नाही (आकृती S10). S1 प्रतिकाराबाबत, क्षीण N. chinensis आणि N. gracilis या दोन्हींना, जे पूर्वी JA सिग्नल ट्रान्सडक्शन पातळी आणि मेटाबोलोम प्लॅस्टिसिटी दोन्ही प्रदर्शित करण्यासाठी दर्शविले गेले होते, त्यांच्या शाकाहारी प्रेरणेच्या प्रतिसादात खूप भिन्न प्रतिसाद होते आणि त्यांनी समान उच्च प्रतिकार देखील दर्शविला. लिंग.
गेल्या साठ वर्षांत, वनस्पती संरक्षण सिद्धांताने एक सैद्धांतिक चौकट प्रदान केली आहे, ज्याच्या आधारे संशोधकांनी वनस्पती विशेष चयापचयांच्या उत्क्रांती आणि कार्यांची लक्षणीय संख्या भाकित केली आहे. यापैकी बहुतेक सिद्धांत मजबूत निष्कर्षांच्या सामान्य प्रक्रियेचे पालन करत नाहीत (41). ते विश्लेषणाच्या समान पातळीवर प्रमुख अंदाज (3) मांडतात. जेव्हा प्रमुख अंदाजांच्या चाचणीमुळे विशिष्ट सिद्धांतांचे विश्लेषण करता येते, तेव्हा यामुळे क्षेत्र पुढे जात आहे. समर्थित रहा, परंतु इतरांना नाकारा (42). त्याऐवजी, नवीन सिद्धांत विश्लेषणाच्या वेगवेगळ्या स्तरांवर भाकित करतो आणि वर्णनात्मक विचारांचा एक नवीन थर जोडतो (42). तथापि, कार्यात्मक पातळीवर प्रस्तावित केलेले दोन सिद्धांत, MT आणि OD, हे शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणाऱ्या विशेष चयापचय बदलांच्या महत्त्वाच्या भाकित म्हणून सहजपणे स्पष्ट केले जाऊ शकतात: OD सिद्धांत मानतो की विशेष चयापचय "अवकाश" मध्ये बदल अत्यंत दिशात्मक असतात. MT सिद्धांत मानतो की हे बदल दिशाहीन असतील आणि चयापचय जागेत यादृच्छिकपणे स्थित असतील आणि उच्च संरक्षण मूल्य चयापचय असतील. OD आणि MT अंदाजांच्या मागील चाचण्या प्रायोरी "संरक्षण" संयुगांच्या अरुंद संचाचा वापर करून तपासल्या गेल्या आहेत. या मेटाबोलाइट-केंद्रित चाचण्यांमुळे वनस्पतिजीवनाच्या काळात मेटाबोलोम पुनर्रचनाची व्याप्ती आणि मार्गक्रमण विश्लेषण करण्याची क्षमता कमी होते आणि संपूर्णपणे विचारात घेता येणाऱ्या प्रमुख अंदाजांची आवश्यकता असलेल्या सुसंगत सांख्यिकीय चौकटीत चाचणी करण्याची परवानगी मिळत नाही. वनस्पती चयापचयातील बदलांचे प्रमाण निश्चित करा. येथे, आम्ही संगणकीय एमएसवर आधारित मेटाबोलोमिक्समधील नाविन्यपूर्ण तंत्रज्ञानाचा वापर केला आणि जागतिक चयापचय स्तरावर प्रस्तावित केलेल्या दोघांमधील फरक तपासण्यासाठी माहिती सिद्धांत वर्णनकर्त्यांच्या सामान्य चलनात डीकॉनव्होल्यूशन एमएस विश्लेषण केले. या सिद्धांताचा मुख्य अंदाज. माहिती सिद्धांत अनेक क्षेत्रांमध्ये लागू केला गेला आहे, विशेषतः जैवविविधता आणि पोषक प्रवाह संशोधनाच्या संदर्भात (43). तथापि, आपल्या माहितीनुसार, वनस्पतींच्या चयापचय माहिती जागेचे वर्णन करण्यासाठी आणि पर्यावरणीय संकेतांच्या प्रतिसादात तात्पुरत्या चयापचय बदलांशी संबंधित पर्यावरणीय समस्या सोडवण्यासाठी वापरला जाणारा हा पहिला अनुप्रयोग आहे. विशेषतः, या पद्धतीची क्षमता वनस्पती प्रजातींमधील आणि त्यांच्यातील नमुन्यांची तुलना करण्याची क्षमता आहे जेणेकरून उत्क्रांतीच्या वेगवेगळ्या स्तरांवर वनस्पतिजीव वेगवेगळ्या प्रजातींपासून आंतर-प्रजाती मॅक्रोइव्होल्यूशनरी पॅटर्नमध्ये कसे विकसित झाले आहेत हे तपासता येईल. चयापचय.
प्रिन्सिपल कंपोनंट अॅनालिसिस (पीसीए) एका मल्टीव्हिएरेट डेटा सेटला डायमेंशनॅलिटी रिडक्शन स्पेसमध्ये रूपांतरित करते जेणेकरून डेटाचा मुख्य ट्रेंड स्पष्ट करता येईल, म्हणून ते सहसा डेटा सेटचे विश्लेषण करण्यासाठी एक्सप्लोरेटरी तंत्र म्हणून वापरले जाते, जसे की डीकॉनव्होल्यूशन मेटाबोलोम. तथापि, डायमेंशनॅलिटी रिडक्शन डेटा सेटमधील माहिती सामग्रीचा काही भाग गमावेल आणि पीसीए पर्यावरणीय सिद्धांताशी संबंधित असलेल्या वैशिष्ट्यांबद्दल परिमाणात्मक माहिती प्रदान करू शकत नाही, जसे की: शाकाहारी प्राणी विशिष्ट क्षेत्रात विविधता कशी पुनर्संचयित करतात (उदाहरणार्थ, समृद्धता, वितरण) आणि विपुलता) मेटाबोलाइट्स? दिलेल्या शाकाहारी प्राण्यांच्या प्रेरित अवस्थेचे कोणते मेटाबोलाइट्स भाकित करतात? विशिष्टता, विविधता आणि प्रेरकतेच्या दृष्टिकोनातून, पान-विशिष्ट मेटाबोलाइट प्रोफाइलची माहिती सामग्री विघटित होते आणि असे आढळून आले की शाकाहारी प्राण्यांचे खाणे विशिष्ट चयापचय सक्रिय करू शकते. अनपेक्षितपणे, आम्हाला असे आढळून आले की, अंमलात आणलेल्या माहिती सिद्धांत निर्देशकांमध्ये वर्णन केल्याप्रमाणे, दोन शाकाहारी प्राण्यांच्या (रात्रीचे जेवण देणारे जनरलिस्ट एसएल) आणि सोलानेसी तज्ञ सुश्री यांच्या हल्ल्यांनंतर परिणामी चयापचय परिस्थिती मोठ्या प्रमाणात ओव्हरलॅप होते. जरी त्यांचे आहार देण्याचे वर्तन आणि एकाग्रता लक्षणीयरीत्या भिन्न आहेत. OS (31) मध्ये फॅटी अॅसिड-अमीनो अॅसिड कन्जुगेट (FAC) इनिशिएटर. प्रमाणित पंचर जखमांवर उपचार करण्यासाठी शाकाहारी OS वापरून, सिम्युलेटेड शाकाहारी उपचारांनी देखील समान ट्रेंड दर्शविला. शाकाहारी प्राण्यांच्या हल्ल्यांना वनस्पतींच्या प्रतिसादाचे अनुकरण करण्यासाठी ही प्रमाणित प्रक्रिया शाकाहारी प्राण्यांच्या खाण्याच्या वर्तनातील बदलांमुळे होणारे गोंधळात टाकणारे घटक काढून टाकते, ज्यामुळे वेगवेगळ्या वेळी वेगवेगळ्या प्रमाणात नुकसान होते (34). OSM चे मुख्य कारण म्हणून ओळखले जाणारे FAC, OSS1 मध्ये JAS आणि इतर वनस्पती संप्रेरक प्रतिसाद कमी करते, तर OSS1 शेकडो वेळा कमी करते (31). तथापि, OSS1 OSM च्या तुलनेत JA संचयनाचे समान स्तर निर्माण करते. पूर्वी असे दिसून आले आहे की अ‍ॅटेन्युएटेड नेपेंथेसमधील जेए प्रतिसाद OSM ला खूप संवेदनशील असतो, जिथे FAC पाण्याने 1:1000 पातळ केले तरीही त्याची क्रियाशीलता टिकवून ठेवू शकते (44). म्हणून, OSM च्या तुलनेत, जरी OSS1 मधील FAC खूप कमी असले तरी, ते पुरेसे JA उद्रेक निर्माण करण्यासाठी पुरेसे आहे. मागील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की OSS1 मध्ये वनस्पती संरक्षण प्रतिसादांना चालना देण्यासाठी पोरिनसारखी प्रथिने (45) आणि ऑलिगोसॅकराइड्स (46) आण्विक संकेत म्हणून वापरली जाऊ शकतात. तथापि, सध्याच्या अभ्यासात आढळलेल्या JA च्या संचयनासाठी OSS1 मधील हे एलिसिटर जबाबदार आहेत की नाही हे अद्याप स्पष्ट नाही.
जरी वेगवेगळ्या शाकाहारी प्राण्यांच्या किंवा बाह्य जेए किंवा एसए (सॅलिसिलिक ऍसिड) च्या वापरामुळे होणाऱ्या विभेदक चयापचय फिंगरप्रिंट्सचे वर्णन करणारे काही अभ्यास असले तरी (47), वनस्पती गवत नेटवर्कमध्ये शाकाहारी प्रजाती-विशिष्ट गोंधळ आणि विशिष्ट चयापचयवरील त्याचे परिणाम कोणीही गोंधळलेले नाहीत. चयापचयचा एकूण परिणाम पद्धतशीरपणे अभ्यासला जातो. वैयक्तिक माहिती. या विश्लेषणाने पुढे पुष्टी केली की JA व्यतिरिक्त इतर वनस्पती संप्रेरकांसह अंतर्गत संप्रेरक नेटवर्क कनेक्शन शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणाऱ्या चयापचय पुनर्रचनाच्या विशिष्टतेला आकार देते. विशेषतः, आम्हाला आढळले की OSM मुळे होणारे ET OSS1 मुळे होणाऱ्या ET पेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त होते. हा मोड OSM मधील अधिक FAC सामग्रीशी सुसंगत आहे, जो ET स्फोट ट्रिगर करण्यासाठी आवश्यक आणि पुरेशी स्थिती आहे (48). वनस्पती आणि शाकाहारी प्राण्यांमधील परस्परसंवादाच्या संदर्भात, वनस्पती-विशिष्ट मेटाबोलाइट गतिमानतेवर ET चे सिग्नलिंग कार्य अजूनही तुरळक आहे आणि फक्त एकाच संयुग गटाला लक्ष्य करते. याव्यतिरिक्त, बहुतेक अभ्यासांमध्ये ET च्या नियमनाचा अभ्यास करण्यासाठी ET च्या बाह्य वापराचा किंवा त्याच्या पूर्वसूचकांचा किंवा विविध अवरोधकांचा वापर केला गेला आहे, ज्यामध्ये हे बाह्य रासायनिक अनुप्रयोग अनेक विशिष्ट नसलेले दुष्परिणाम निर्माण करतील. आमच्या माहितीनुसार, हा अभ्यास वनस्पती चयापचय गतिशीलतेचे समन्वय साधण्यासाठी बिघडलेले ट्रान्सजेनिक वनस्पती तयार करण्यासाठी आणि त्यांचे आकलन करण्यासाठी ET च्या वापरातील ET च्या भूमिकेची पहिली मोठ्या प्रमाणात पद्धतशीर तपासणी दर्शवितो. तृणभक्षी-विशिष्ट ET प्रेरण शेवटी चयापचय प्रतिसादाचे नियमन करू शकते. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे ET बायोसिंथेसिस (ACO) आणि धारणा (ETR1) जनुकांचे ट्रान्सजेनिक हाताळणी ज्याने फिनोलामाइड्सचे तृणभक्षी-विशिष्ट डी नोव्हो संचय प्रकट केले. हे पूर्वी दर्शविले गेले आहे की ET पुट्रेसिन N-मिथाइलट्रान्सफेरेज (49) नियंत्रित करून JA-प्रेरित निकोटीन संचय सुधारू शकते. तथापि, यांत्रिक दृष्टिकोनातून, ET फेनामाइडच्या प्रेरण कसे सुधारते हे स्पष्ट नाही. ET च्या सिग्नल ट्रान्सडक्शन फंक्शन व्यतिरिक्त, पॉलीअमिनोफेनॉल अमाइड्समधील गुंतवणूक नियंत्रित करण्यासाठी चयापचय प्रवाह S-adenosyl-1-methionine मध्ये देखील वळवला जाऊ शकतो. S-adenosyl-1-methionine हे ET आणि पॉलीअमिन बायोसिंथेटिक मार्गाचे सामान्य मध्यवर्ती आहे. ET सिग्नल ज्या यंत्रणेद्वारे फेनोलामाइडची पातळी नियंत्रित करतो त्याचा पुढील अभ्यास करणे आवश्यक आहे.
बर्‍याच काळापासून, अज्ञात रचनेच्या मोठ्या संख्येने विशेष चयापचयांमुळे, विशिष्ट चयापचय श्रेणींकडे असलेले तीव्र लक्ष जैविक परस्परसंवादानंतर चयापचय विविधतेच्या तात्पुरत्या बदलांचे काटेकोरपणे मूल्यांकन करण्यास असमर्थ आहे. सध्या, माहिती सिद्धांत विश्लेषणावर आधारित, निष्पक्ष चयापचयांवर आधारित MS/MS स्पेक्ट्रम अधिग्रहणाचा मुख्य परिणाम असा आहे की शाकाहारी प्राणी खाणारे किंवा त्यांचे अनुकरण करणारे शाकाहारी प्राणी पानांच्या चयापचयातील एकूण चयापचय विविधता कमी करत राहतात आणि त्याच वेळी त्यांची विशेषीकरणाची डिग्री वाढवतात. शाकाहारी प्राण्यांमुळे होणारी चयापचय विशिष्टतेतील ही तात्पुरती वाढ ट्रान्सक्रिप्टोम विशिष्टतेतील सहक्रियात्मक वाढीशी संबंधित आहे. या मोठ्या चयापचय विशेषीकरणात (ज्याचे Si मूल्य जास्त आहे) सर्वात जास्त योगदान देणारे वैशिष्ट्य म्हणजे पूर्वी वैशिष्ट्यीकृत शाकाहारी कार्यासह विशेष चयापचय. हे मॉडेल OD सिद्धांताच्या भाकिताशी सुसंगत आहे, परंतु मेटाबोलोम रीप्रोग्रामिंगच्या यादृच्छिकतेशी संबंधित MT ची भाकित सुसंगत नाही. तथापि, हा डेटा मिश्र मॉडेलच्या भाकिताशी देखील सुसंगत आहे (सर्वोत्तम MT; आकृती 1B), कारण अज्ञात संरक्षण कार्यांसह इतर अनैच्छिक चयापचय अजूनही यादृच्छिक Si वितरणाचे अनुसरण करू शकतात.
या संशोधनाने आणखी एक लक्षणीय नमुना मिळवला आहे की सूक्ष्म-उत्क्रांती पातळी (एक वनस्पती आणि तंबाखू लोकसंख्या) पासून मोठ्या उत्क्रांती पातळीपर्यंत (जवळून संबंधित तंबाखू प्रजाती), उत्क्रांती संघटनेचे वेगवेगळे स्तर "सर्वोत्तम संरक्षण" मध्ये आहेत. शाकाहारी प्राण्यांच्या क्षमतांमध्ये लक्षणीय फरक आहेत. मूर एट अल. (२०) आणि केसलर आणि काल्स्के (१) यांनी स्वतंत्रपणे व्हिटेकर (५०) द्वारे मूळतः ओळखल्या जाणाऱ्या जैवविविधतेच्या तीन कार्यात्मक स्तरांना रासायनिक विविधतेच्या घटकात्मक आणि प्रेरित तात्पुरत्या बदलांमध्ये रूपांतरित करण्याचा प्रस्ताव मांडला; या लेखकांनी दोन्हीही सारांश दिलेला नाही. मोठ्या प्रमाणात चयापचय डेटा संकलनाच्या प्रक्रिया देखील या डेटामधून चयापचय विविधतेची गणना कशी करायची याची रूपरेषा देत नाहीत. या अभ्यासात, व्हिटेकरच्या कार्यात्मक वर्गीकरणातील किरकोळ समायोजनांमध्ये α-चयापचय विविधतेला दिलेल्या वनस्पतीमधील MS/MS स्पेक्ट्राची विविधता आणि β-चयापचय विविधतेला लोकसंख्येच्या गटाचे मूलभूत अंतर्विशिष्ट चयापचय म्हणून विचारात घेतले जाईल. जागा, आणि γ-चयापचय विविधता समान प्रजातींच्या विश्लेषणाचा विस्तार असेल.
विविध प्रकारच्या शाकाहारी चयापचय प्रतिक्रियांसाठी JA सिग्नल आवश्यक आहे. तथापि, चयापचय विविधतेमध्ये JA बायोसिंथेसिसच्या इंट्रास्पेसिफिक नियमनाच्या योगदानाचे कठोर परिमाणात्मक चाचणीचा अभाव आहे आणि JA सिग्नल उच्च मॅक्रोइव्होल्यूशनरी स्केलवर ताण-प्रेरित चयापचय विविधीकरणासाठी एक सामान्य स्थान आहे की नाही हे अद्याप अस्पष्ट आहे. आम्हाला आढळले की नेपेंथेस शाकाहारींचे शाकाहारी स्वरूप चयापचय स्पेशलायझेशनला प्रेरित करते आणि निकोटियाना प्रजातींच्या लोकसंख्येमध्ये आणि जवळून संबंधित निकोटियाना प्रजातींमध्ये मेटाबोलोम स्पेशलायझेशनची भिन्नता पद्धतशीरपणे JA सिग्नलिंगशी सकारात्मकपणे सहसंबंधित आहे. याव्यतिरिक्त, जेव्हा JA सिग्नल बिघडतो, तेव्हा एकाच जीनोटाइप शाकाहारी प्राण्यांद्वारे प्रेरित चयापचय विशिष्टता रद्द केली जाईल (आकृती 3, C आणि E). नैसर्गिकरित्या कमी झालेल्या नेपेंथेस लोकसंख्येतील चयापचय स्पेक्ट्रम बदल बहुतेक परिमाणात्मक असल्याने, या विश्लेषणातील चयापचय β विविधता आणि विशिष्टतेतील बदल मुख्यत्वे मेटाबोलाइट-समृद्ध संयुग श्रेणींच्या तीव्र उत्तेजनामुळे होऊ शकतात. हे संयुग वर्ग मेटाबोलोम प्रोफाइलच्या काही भागावर वर्चस्व गाजवतात आणि JA सिग्नलशी सकारात्मक सहसंबंध निर्माण करतात.
तंबाखू प्रजातींशी जवळून संबंधित असलेल्या जैवरासायनिक यंत्रणा खूप वेगळ्या असल्याने, चयापचय विशेषतः गुणात्मक पैलूमध्ये ओळखले जातात, म्हणून ते अधिक विश्लेषणात्मक आहे. माहिती सिद्धांताच्या कॅप्चर केलेल्या चयापचय प्रोफाइलच्या प्रक्रियेवरून असे दिसून येते की शाकाहारी प्रेरण चयापचय गामा विविधता आणि विशेषीकरण यांच्यातील व्यापार-विच्छेदन वाढवते. या व्यापार-विच्छेदनात JA सिग्नल मध्यवर्ती भूमिका बजावते. चयापचय स्पेशलायझेशनमधील वाढ मुख्य OD अंदाजाशी सुसंगत आहे आणि JA सिग्नलशी सकारात्मकरित्या सहसंबंधित आहे, तर JA सिग्नल चयापचय गामा विविधतेशी नकारात्मकरित्या सहसंबंधित आहे. हे मॉडेल सूचित करतात की वनस्पतींची OD क्षमता प्रामुख्याने JA च्या प्लॅस्टिसिटीद्वारे निर्धारित केली जाते, मग ती सूक्ष्म उत्क्रांती स्केलवर असो किंवा मोठ्या उत्क्रांती स्केलवर असो. JA बायोसिंथेसिस दोषांना दूर करणारे बाह्य JA अनुप्रयोग प्रयोग पुढे असे दर्शवितात की जवळून संबंधित तंबाखू प्रजाती सिग्नल-प्रतिसादात्मक आणि सिग्नल-नॉन-प्रतिसादात्मक प्रजातींमध्ये ओळखल्या जाऊ शकतात, जसे की त्यांच्या JA च्या पद्धती आणि शाकाहारी प्राण्यांद्वारे प्रेरित मेटाबोलोम प्लॅस्टिसिटी. सिग्नल नॉन-प्रतिसादात्मक प्रजाती अंतर्जात JA तयार करण्यास असमर्थतेमुळे प्रतिसाद देऊ शकत नाहीत आणि म्हणून शारीरिक मर्यादांच्या अधीन आहेत. हे JA सिग्नलिंग मार्गातील काही प्रमुख जनुकांमधील उत्परिवर्तनांमुळे होऊ शकते (N. crescens मध्ये AOS आणि JAR4). या निकालावरून असे दिसून येते की या आंतरप्रजातींच्या मॅक्रोइव्होल्यूशनरी पॅटर्न प्रामुख्याने अंतर्गत संप्रेरक धारणा आणि प्रतिसादक्षमतेतील बदलांमुळे प्रेरित असू शकतात.
वनस्पती आणि शाकाहारी प्राण्यांमधील परस्परसंवादाव्यतिरिक्त, चयापचय विविधतेचा शोध हा पर्यावरणाशी जैविक अनुकूलन आणि जटिल फेनोटाइपिक वैशिष्ट्यांच्या उत्क्रांतीच्या संशोधनातील सर्व महत्त्वाच्या सैद्धांतिक प्रगतीशी संबंधित आहे. आधुनिक एमएस उपकरणांद्वारे मिळवलेल्या डेटाच्या प्रमाणात वाढ झाल्यामुळे, चयापचय विविधतेवरील गृहीतक चाचणी आता वैयक्तिक/श्रेणी मेटाबोलाइट फरकांपेक्षा जास्त करू शकते आणि अनपेक्षित नमुने उघड करण्यासाठी जागतिक विश्लेषण करू शकते. मोठ्या प्रमाणात विश्लेषणाच्या प्रक्रियेत, एक महत्त्वाचे रूपक म्हणजे डेटा एक्सप्लोर करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या अर्थपूर्ण नकाशेची कल्पना करणे. म्हणूनच, निष्पक्ष एमएस/एमएस मेटाबोलॉमिक्स आणि माहिती सिद्धांताच्या सध्याच्या संयोजनाचा एक महत्त्वाचा परिणाम असा आहे की ते एक साधे मेट्रिक प्रदान करते ज्याचा वापर वेगवेगळ्या वर्गीकरण स्केलवर चयापचय विविधता ब्राउझ करण्यासाठी नकाशे तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. ही या पद्धतीची मूलभूत आवश्यकता आहे. सूक्ष्म/मॅक्रो उत्क्रांती आणि समुदाय पर्यावरणशास्त्राचा अभ्यास.
मॅक्रो-उत्क्रांती पातळीवर, एहरलिच आणि रेवेन (५१) यांच्या वनस्पती-कीटक सह-उत्क्रांती सिद्धांताचा गाभा असा आहे की आंतरप्रजाती चयापचय विविधतेतील फरक वनस्पती वंशांच्या विविधतेचे कारण आहे असा अंदाज लावणे. तथापि, या मूलभूत कार्याच्या प्रकाशनापासून पन्नास वर्षांत, या गृहीतकाची क्वचितच चाचणी घेण्यात आली आहे (५२). हे मुख्यत्वे लांब-अंतराच्या वनस्पती वंशांमध्ये तुलनात्मक चयापचय वैशिष्ट्यांच्या फायलोजेनेटिक वैशिष्ट्यांमुळे आहे. दुर्मिळतेचा वापर लक्ष्य विश्लेषण पद्धतींना अँकर करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. माहिती सिद्धांताद्वारे प्रक्रिया केलेले सध्याचे MS/MS कार्यप्रवाह अज्ञात चयापचयांच्या MS/MS संरचनात्मक समानतेचे प्रमाणित करते (पूर्वी मेटाबोलाइट निवडीशिवाय) आणि या MS/MS चे MS/MS च्या संचामध्ये रूपांतर करते, अशा प्रकारे व्यावसायिक चयापचयात या मॅक्रो-उत्क्रांती मॉडेल्सची तुलना वर्गीकरण स्केलमध्ये केली जाते. साधे सांख्यिकीय निर्देशक. ही प्रक्रिया फायलोजेनेटिक विश्लेषणासारखीच आहे, जी पूर्व अंदाजाशिवाय विविधता किंवा वर्ण उत्क्रांतीचा दर मोजण्यासाठी अनुक्रम संरेखन वापरू शकते.
जैवरासायनिक पातळीवर, फिर्न आणि जोन्स (53) यांच्या स्क्रीनिंग गृहीतकावरून असे दिसून येते की पूर्वी असंबंधित किंवा बदललेल्या मेटाबोलाइट्सच्या जैविक क्रियाकलापांना चालना देण्यासाठी कच्चा माल प्रदान करण्यासाठी वेगवेगळ्या पातळ्यांवर चयापचय विविधता राखली जाते. माहिती सिद्धांत पद्धती एक अशी चौकट प्रदान करतात ज्यामध्ये मेटाबोलाइट स्पेशलायझेशन दरम्यान होणारे हे मेटाबोलाइट-विशिष्ट उत्क्रांती संक्रमण प्रस्तावित उत्क्रांती स्क्रीनिंग प्रक्रियेचा भाग म्हणून मोजले जाऊ शकते: कमी विशिष्टतेपासून उच्च विशिष्टतेपर्यंत जैविकदृष्ट्या सक्रिय रूपांतर दिलेल्या वातावरणाचे प्रतिबंधित मेटाबोलाइट्स.
एकंदरीत, आण्विक जीवशास्त्राच्या सुरुवातीच्या काळात, महत्त्वाचे वनस्पती संरक्षण सिद्धांत विकसित केले गेले होते आणि निगमन गृहीतक-चालित पद्धतींना वैज्ञानिक प्रगतीचे एकमेव साधन मानले जाते. हे मुख्यत्वे संपूर्ण चयापचय मोजण्याच्या तांत्रिक मर्यादांमुळे आहे. जरी गृहीतक-चालित पद्धती इतर कारणात्मक यंत्रणा निवडण्यासाठी विशेषतः उपयुक्त असल्या तरी, जैवरासायनिक नेटवर्क्सबद्दलची आपली समज वाढवण्याची त्यांची क्षमता समकालीन डेटा-केंद्रित विज्ञानात सध्या उपलब्ध असलेल्या संगणकीय पद्धतींपेक्षा अधिक मर्यादित आहे. म्हणून, ज्या सिद्धांतांचा अंदाज लावता येत नाही ते उपलब्ध डेटाच्या व्याप्तीच्या पलीकडे आहेत, म्हणून संशोधन क्षेत्रातील प्रगतीचे काल्पनिक सूत्र/चाचणी चक्र रद्द केले जाऊ शकत नाही (4). आम्हाला असे वाटते की येथे सादर केलेल्या चयापचयशास्त्राचा संगणकीय कार्यप्रवाह चयापचय विविधतेच्या अलिकडच्या (कसे) आणि अंतिम (का) मुद्द्यांमध्ये रस पुन्हा जागृत करू शकतो आणि सैद्धांतिकदृष्ट्या मार्गदर्शन केलेल्या डेटा विज्ञानाच्या नवीन युगात योगदान देऊ शकतो. या युगाने मागील पिढ्यांना प्रेरणा देणाऱ्या महत्त्वाच्या सिद्धांतांची पुनर्तपासणी केली.
एका गुलाबाच्या फुलणाऱ्या वनस्पतीच्या एका फिकट रंगाच्या पिचर वनस्पतीच्या पानावर दुसऱ्या इन्स्टार अळी किंवा Sl अळीचे संगोपन करून थेट शाकाहारी प्राण्यांना आहार दिला जातो, ज्यामध्ये प्रत्येक वनस्पतीसाठी १० रोपे असतात. कीटकांच्या अळ्यांना क्लॅम्पने बांधण्यात आले आणि उर्वरित पानांचे ऊतक संसर्गानंतर २४ आणि ७२ तासांनी गोळा केले गेले आणि जलद गोठवले गेले आणि चयापचय काढले गेले.
अत्यंत समक्रमित पद्धतीने शाकाहारी उपचारांचे अनुकरण करा. फॅब्रिक पॅटर्न व्हील्स वापरून फॅब्रिक माळाच्या वाढीच्या टप्प्यात वनस्पतीच्या तीन पूर्णपणे वाढलेल्या पानांच्या मध्यशिरेच्या प्रत्येक बाजूला काट्यांच्या तीन ओळी छिद्र करणे आणि ताबडतोब १:५ पातळ केलेले एमएस लावणे. किंवा हातमोजे घालून पंक्चर जखमेत S1 OS घालणे. वर वर्णन केल्याप्रमाणे पान काढा आणि प्रक्रिया करा. प्राथमिक मेटाबोलाइट्स आणि वनस्पती संप्रेरके काढण्यासाठी पूर्वी वर्णन केलेल्या पद्धतीचा वापर करा (54).
बाह्य जेए वापरासाठी, प्रत्येक प्रजातीच्या सहा गुलाब फुलणाऱ्या वनस्पतींपैकी प्रत्येकाच्या तीन देठांच्या पानांवर १५०μg मेजा (लॅन + मेजा) असलेली २०μl लॅनोलिन पेस्ट आणि २०μl लॅनोलिन अधिक जखमेवर उपचार (लॅन + डब्ल्यू) वापरून प्रक्रिया केली जाते, किंवा नियंत्रण म्हणून २०μl शुद्ध लॅनोलिन वापरा. ​​उपचारानंतर ७२ तासांनी पाने काढली जातात, द्रव नायट्रोजनमध्ये स्नॅप-फ्रोझन केली जातात आणि वापर होईपर्यंत -८०°C तापमानावर साठवली जातात.
आमच्या संशोधन गटात चार JA आणि ET ट्रान्सजेनिक रेषा, म्हणजे irAOC (36), irCOI1 (55), irACO आणि sETR1 (48), ओळखल्या गेल्या आहेत. irAOC ने JA आणि JA-Ile पातळीत लक्षणीय घट दर्शविली, तर irCOI1 JAs ला संवेदनशील नव्हते. EV च्या तुलनेत, JA-Ile संचय वाढला. त्याचप्रमाणे, irACO ET चे उत्पादन कमी करेल आणि EV च्या तुलनेत, sETR1, जो ET ला असंवेदनशील आहे, ET चे उत्पादन वाढवेल.
इनवेसिव्ह नसलेल्या पद्धतीने ET मापन करण्यासाठी फोटोअ‍ॅकॉस्टिक लेसर स्पेक्ट्रोमीटर (सेन्सर सेन्स ETD-300 रिअल-टाइम ET सेन्सर) वापरला जातो. उपचारानंतर लगेचच, अर्धी पाने कापून 4-मिली सीलबंद काचेच्या कुपीमध्ये हस्तांतरित केली गेली आणि 5 तासांच्या आत हेडस्पेस जमा होऊ देण्यात आली. मापन दरम्यान, प्रत्येक कुपी 8 मिनिटांसाठी 2 लिटर/तास शुद्ध हवेच्या प्रवाहाने धुतली गेली, जी पूर्वी CO2 आणि पाणी काढून टाकण्यासाठी सेन्सर सेन्सने प्रदान केलेल्या उत्प्रेरकातून गेली होती.
मायक्रोअ‍ॅरे डेटा मूळतः (35) मध्ये प्रकाशित झाला होता आणि नॅशनल सेंटर फॉर बायोटेक्नॉलॉजी इन्फॉर्मेशन (NCBI) जीन एक्सप्रेशन कॉम्प्रिहेन्सिव्ह डेटाबेस (अ‍ॅक्सेशन नंबर GSE30287) मध्ये जतन केला गेला होता. W + OSMs उपचार आणि अक्षय नियंत्रणामुळे झालेल्या पानांशी संबंधित डेटा या अभ्यासासाठी काढला गेला. कच्ची तीव्रता log2 आहे. सांख्यिकीय विश्लेषणापूर्वी, R सॉफ्टवेअर पॅकेज वापरून बेसलाइन रूपांतरित केली गेली आणि त्याच्या 75 व्या पर्सेंटाइलमध्ये सामान्यीकृत केली गेली.
निकोटियाना प्रजातींचा मूळ आरएनए सिक्वेन्सिंग (आरएनए-सेक) डेटा एनसीबीआय शॉर्ट रीडिंग आर्काइव्हज (एसआरए) मधून मिळवला गेला, प्रकल्प क्रमांक PRJNA301787 आहे, जो झोउ एट अल. (39) द्वारे नोंदवला गेला आणि (56) मध्ये वर्णन केल्याप्रमाणे पुढे जा. निकोटियाना प्रजातींशी संबंधित W + W, W + OSM आणि W + OSS1 द्वारे प्रक्रिया केलेला कच्चा डेटा या अभ्यासात विश्लेषणासाठी निवडला गेला आणि खालील पद्धतीने प्रक्रिया केली गेली: प्रथम, कच्चा RNA-सेक रीडिंग FASTQ स्वरूपात रूपांतरित केले गेले. HISAT2 FASTQ ला SAM मध्ये रूपांतरित करते आणि SAMtools SAM फायलींना क्रमवारी लावलेल्या BAM फायलींमध्ये रूपांतरित करते. स्ट्रिंगटायचा वापर जीन अभिव्यक्तीची गणना करण्यासाठी केला जातो आणि त्याची अभिव्यक्ती पद्धत अशी आहे की प्रति दशलक्ष अनुक्रमित ट्रान्सक्रिप्शन तुकड्यांमध्ये प्रति हजार बेस तुकड्यांमध्ये तुकडे असतात.
विश्लेषणात वापरलेला अ‍ॅक्लेम क्रोमॅटोग्राफिक कॉलम (१५० मिमी x २.१ मिमी; कण आकार २.२μm) आणि ४ मिमी x ४ मिमी गार्ड कॉलममध्ये समान मटेरियल असते. डायोनेक्स अल्टीमेट ३००० अल्ट्रा हाय परफॉर्मन्स लिक्विड क्रोमॅटोग्राफी (UHPLC) सिस्टीममध्ये खालील बायनरी ग्रेडियंट वापरला जातो: ० ते ०.५ मिनिटे, आयसोक्रॅटिक ९०% ए [डीआयोनाइज्ड वॉटर, ०.१% (v/v) एसीटोनिट्राइल आणि ०.०५% फॉर्मिक अॅसिड], १०% बी (एसीटोनिट्राइल आणि ०.०५% फॉर्मिक अॅसिड); ०.५ ते २३.५ मिनिटे, ग्रेडियंट फेज अनुक्रमे १०% ए आणि ९०% बी आहे; २३.५ ते २५ मिनिटे, आयसोक्रॅटिक १०% ए आणि ९०% बी आहे. प्रवाह दर ४००μl/मिनिट आहे. सर्व एमएस विश्लेषणांसाठी, कॉलम एल्युएंटला क्वाड्रपोल आणि टाइम-ऑफ-फ्लाइट (qTOF) विश्लेषकामध्ये इंजेक्ट करा ज्यामध्ये पॉझिटिव्ह आयनीकरण मोडमध्ये कार्यरत इलेक्ट्रोस्प्रे स्रोत आहे (केशिका व्होल्टेज, 4500 V; केशिका आउटलेट 130 V; कोरडे तापमान 200°C; कोरडे वायुप्रवाह 10 लिटर/मिनिट).
एकूण शोधण्यायोग्य मेटाबोलिक प्रोफाइलबद्दल संरचनात्मक माहिती मिळविण्यासाठी डेटापासून असंबद्ध किंवा अविभाज्य असलेले MS/MS फ्रॅगमेंट विश्लेषण (यापुढे MS/MS म्हणून संदर्भित) करा. अविवेकी MS/MS पद्धतीची संकल्पना क्वाड्रपोलमध्ये खूप मोठी मास आयसोलेशन विंडो आहे यावर अवलंबून आहे [म्हणून, सर्व मास-टू-चार्ज रेशो (m/z) सिग्नल फ्रॅगमेंट म्हणून विचारात घ्या]. या कारणास्तव, इम्पॅक्ट II इन्स्ट्रुमेंट CE टिल्ट तयार करू शकले नाही, त्यामुळे वाढीव टक्कर-प्रेरित पृथक्करण टक्कर ऊर्जा (CE) मूल्ये वापरून अनेक स्वतंत्र विश्लेषणे केली गेली. थोडक्यात, प्रथम सिंगल मास स्पेक्ट्रोमेट्री मोड (इन-सोर्स फ्रॅगमेंटेशनद्वारे निर्माण होणारी कमी फ्रॅगमेंटेशन परिस्थिती) वापरून UHPLC-इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण/qTOF-MS द्वारे नमुना विश्लेषण करा, 5 Hz च्या पुनरावृत्ती वारंवारतेवर m/z 50 ते 1500 पर्यंत स्कॅन करा. MS/MS विश्लेषणासाठी टक्कर वायू म्हणून नायट्रोजनचा वापर करा आणि खालील चार वेगवेगळ्या टक्कर-प्रेरित पृथक्करण व्होल्टेजवर स्वतंत्र मोजमाप करा: 20, 30, 40 आणि 50 eV. संपूर्ण मापन प्रक्रियेदरम्यान, क्वाड्रुपोलमध्ये m/z 50 ते 1500 पर्यंत सर्वात मोठी वस्तुमान अलगाव विंडो असते. जेव्हा फ्रंट बॉडी m/z आणि अलगाव रुंदीचा प्रयोग 200 वर सेट केला जातो, तेव्हा वस्तुमान श्रेणी उपकरणाच्या ऑपरेटिंग सॉफ्टवेअर आणि 0 Da द्वारे स्वयंचलितपणे सक्रिय होते. सिंगल मास मोडमध्ये वस्तुमान तुकड्यांसाठी स्कॅन करा. वस्तुमान कॅलिब्रेशनसाठी सोडियम फॉर्मेट (50 मिली आयसोप्रोपॅनॉल, 200 μl फॉर्मिक अॅसिड आणि 1 मिली 1M NaOH जलीय द्रावण) वापरा. ​​ब्रुकरच्या उच्च-परिशुद्धता कॅलिब्रेशन अल्गोरिदमचा वापर करून, दिलेल्या कालावधीत सरासरी स्पेक्ट्रम चालवल्यानंतर डेटा फाइल कॅलिब्रेट केली जाते. कच्च्या डेटा फाइल्सना NetCDF फॉरमॅटमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी डेटा विश्लेषण v4.0 सॉफ्टवेअर (ब्रुक डाल्टन, ब्रेमेन, जर्मनी) चे निर्यात कार्य वापरा. एमएस/एमएस डेटा सेट ओपन मेटाबोलोमिक्स डेटाबेस मेटाबोलाइट्स (www.ebi.ac.uk) मध्ये अॅक्सेसन क्रमांकासह जतन केला गेला आहे. MTBLS1471.
कमी आणि जास्त टक्कर ऊर्जेसाठी MS1 आणि MS/MS गुणवत्ता सिग्नलमधील सहसंबंध विश्लेषण आणि नवीन लागू केलेल्या नियमांद्वारे MS/MS असेंब्ली साध्य करता येते. उत्पादनाच्या पूर्वसूचक वितरणाचे सहसंबंध विश्लेषण साध्य करण्यासाठी R स्क्रिप्ट वापरली जाते आणि नियम अंमलात आणण्यासाठी C# स्क्रिप्ट (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) वापरली जाते.
पार्श्वभूमी आवाजामुळे होणाऱ्या चुकीच्या सकारात्मक त्रुटी आणि काही नमुन्यांमध्ये विशिष्ट m/z वैशिष्ट्ये शोधल्यामुळे होणाऱ्या खोट्या सहसंबंध कमी करण्यासाठी, आम्ही R पॅकेज XCMS चे "भरलेले शिखर" फंक्शन वापरतो (पार्श्वभूमी आवाज सुधारणेसाठी) "NA" (अनडिटेक्टेड पीक) तीव्रता बदलण्यासाठी वापरला पाहिजे. जेव्हा फिल पीक फंक्शन वापरले जाते, तेव्हा डेटा सेटमध्ये अजूनही अनेक "0" तीव्रता मूल्ये असतात जी सहसंबंध गणनावर परिणाम करतील. त्यानंतर, आम्ही भरलेले शिखर फंक्शन वापरल्यावर आणि भरलेले शिखर फंक्शन वापरले जात नसताना मिळालेल्या डेटा प्रोसेसिंग परिणामांची तुलना करतो आणि सरासरी दुरुस्त केलेल्या अंदाजे मूल्याच्या आधारे पार्श्वभूमी आवाज मूल्याची गणना करतो आणि नंतर ही 0 तीव्रता मूल्ये गणना केलेल्या पार्श्वभूमी मूल्यासह बदलतो. आम्ही फक्त अशा वैशिष्ट्यांचा विचार केला ज्यांची तीव्रता पार्श्वभूमी मूल्याच्या तीन पट जास्त आहे आणि त्यांना "खरे शिखर" मानले. PCC गणनेसाठी, नमुना पूर्वसूचक (MS1) आणि किमान आठ खरे शिखरांसह खंड डेटा सेटचे फक्त m/z सिग्नल विचारात घेतले जातात.
जर संपूर्ण नमुन्यातील प्रिकर्सर क्वालिटी वैशिष्ट्याची तीव्रता कमी किंवा जास्त टक्कर उर्जेच्या अधीन असलेल्या त्याच गुणवत्ते वैशिष्ट्याच्या कमी तीव्रतेशी लक्षणीयरीत्या सहसंबंधित असेल आणि CAMERA द्वारे त्या वैशिष्ट्याला समस्थानिक शिखर म्हणून लेबल केले नसेल, तर ते अधिक परिभाषित केले जाऊ शकते. नंतर, 3 सेकंदांच्या आत सर्व संभाव्य प्रिकर्सर-उत्पादन जोड्यांची गणना करून (पीक रिटेंशनसाठी अंदाजे रिटेंशन टाइम विंडो), सहसंबंध विश्लेषण केले जाते. जेव्हा m/z मूल्य प्रिकर्सर व्हॅल्यूपेक्षा कमी असते आणि MS/MS फ्रॅगमेंटेशन डेटा सेटमधील त्याच नमुना स्थानावर होते ज्यापासून ते मिळवले जाते, तेव्हाच ते फ्रॅगमेंट मानले जाते.
या दोन सोप्या नियमांच्या आधारे, आम्ही ओळखल्या गेलेल्या पूर्वसूचकाच्या m/z पेक्षा जास्त m/z मूल्ये असलेले निर्दिष्ट तुकडे वगळतो आणि पूर्वसूचक जिथे दिसतो त्या नमुना स्थानावर आणि निर्दिष्ट तुकड्यावर आधारित. MS1 मोडमध्ये निर्माण झालेल्या अनेक इन-सोर्स तुकड्यांद्वारे निर्माण केलेली गुणवत्ता वैशिष्ट्ये उमेदवार पूर्वसूचक म्हणून निवडणे देखील शक्य आहे, ज्यामुळे अनावश्यक MS/MS संयुगे निर्माण होतात. ही डेटा रिडंडंसी कमी करण्यासाठी, जर स्पेक्ट्राची NDP समानता 0.6 पेक्षा जास्त असेल आणि ते CAMERA द्वारे भाष्य केलेल्या क्रोमॅटोग्राम "pcgroup" चे असतील, तर आम्ही त्यांना विलीन करू. शेवटी, आम्ही पूर्वसूचक आणि तुकड्यांशी संबंधित सर्व चार CE निकाल अंतिम डीकॉन्व्होल्युटेड संमिश्र स्पेक्ट्रममध्ये विलीन करतो, वेगवेगळ्या टक्कर उर्जेवर समान m/z मूल्य असलेल्या सर्व उमेदवार शिखरांमधील सर्वोच्च तीव्रता शिखर निवडून. त्यानंतरचे प्रक्रिया चरण संमिश्र स्पेक्ट्रमच्या संकल्पनेवर आधारित आहेत आणि विखंडनाची संभाव्यता वाढवण्यासाठी आवश्यक असलेल्या वेगवेगळ्या CE परिस्थिती विचारात घेतात, कारण काही तुकड्यांना फक्त एका विशिष्ट टक्कर उर्जेखाली शोधता येते.
मेटाबोलिक प्रोफाइलची इंड्युसिबिलिटी मोजण्यासाठी RDPI (30) वापरण्यात आला. मार्टिनेझ आणि इतरांनी वर्णन केलेल्या खालील समीकरणाचा वापर करून MS/MS फ्रिक्वेन्सी डिस्ट्रिब्युशनच्या शॅनन एन्ट्रॉपी वापरून MS/MS प्रिकर्सर्सच्या विपुलतेवरून मेटाबोलिक स्पेक्ट्रम विविधता (Hj इंडेक्स) मिळवली जाते. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) जिथे Pij हे j-th नमुन्यातील i-th MS/MS च्या सापेक्ष वारंवारतेशी जुळते (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2, …, m) t).
चयापचय विशिष्टता (Si निर्देशांक) ही विचारात घेतल्या जाणाऱ्या नमुन्यांमधील वारंवारतेच्या संबंधात दिलेल्या MS/MS ची अभिव्यक्ती ओळख म्हणून परिभाषित केली जाते. MS/MS विशिष्टता Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi) म्हणून मोजली जाते.
प्रत्येक j नमुन्याचा चयापचय-विशिष्ट δj निर्देशांक आणि MS/MS विशिष्टतेची सरासरी δj = ∑i = 1mPijSi मोजण्यासाठी खालील सूत्र वापरा.
MS/MS स्पेक्ट्रा जोड्यांमध्ये संरेखित केले जातात आणि समानता दोन गुणांच्या आधारे मोजली जाते. प्रथम, मानक NDP (ज्याला कोसाइन सहसंबंध पद्धत देखील म्हणतात) वापरून, स्पेक्ट्रा NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 मधील सेगमेंट समानता स्कोअर करण्यासाठी खालील समीकरण वापरा जिथे S1 आणि S2 अनुरूप, स्पेक्ट्रम 1 आणि स्पेक्ट्रम 2, तसेच WS1, i आणि WS2 साठी, i हे पीक तीव्रतेवर आधारित वजन दर्शवते की दोन स्पेक्ट्रामधील i-व्या सामान्य शिखराचा फरक 0.01 Da पेक्षा कमी आहे. वजन खालीलप्रमाणे मोजले जाते: W = [पीक तीव्रता] m [गुणवत्ता] n, m = 0.5, n = 2, मासबँकने सुचवल्याप्रमाणे.
दुसरी स्कोअरिंग पद्धत लागू करण्यात आली, ज्यामध्ये MS/MS मधील सामायिक NL चे विश्लेषण करणे समाविष्ट होते. यासाठी, आम्ही MS फ्रॅगमेंटेशन प्रक्रियेदरम्यान वारंवार आढळणाऱ्या 52 NL याद्या आणि कमकुवत झालेल्या नेपेंथेस प्रजातींच्या दुय्यम मेटाबोलाइट्सच्या MS/MS स्पेक्ट्रमसाठी पूर्वी भाष्य केलेल्या अधिक विशिष्ट NL (डेटा फाइल S1) चा वापर केला (9, 26). प्रत्येक MS/MS साठी 1 आणि 0 चा बायनरी वेक्टर तयार करा, जो अनुक्रमे काही NL च्या वर्तमान आणि अस्तित्वात नसलेल्याशी संबंधित असेल. युक्लिडियन अंतर समानतेच्या आधारावर, बायनरी NL वेक्टरच्या प्रत्येक जोडीसाठी NL समानता स्कोअर मोजला जातो.
दुहेरी क्लस्टरिंग करण्यासाठी, आम्ही R पॅकेज DiffCoEx वापरले, जे वेटेड जीन को-एक्सप्रेशन अॅनालिसिस (WGCNA) च्या विस्तारावर आधारित आहे. MS/MS स्पेक्ट्राच्या NDP आणि NL स्कोअरिंग मॅट्रिक्सचा वापर करून, आम्ही तुलनात्मक सहसंबंध मॅट्रिक्सची गणना करण्यासाठी DiffCoEx वापरले. बायनरी क्लस्टरिंग "cutreeDynamic" पॅरामीटरला method = "hybrid", cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, आणि minClusterSize = 10 वर सेट करून केले जाते. DiffCoEx चा R सोर्स कोड टेसन आणि इतरांनी अतिरिक्त फाइल 1 वरून डाउनलोड केला होता. (57); आवश्यक R WGCNA सॉफ्टवेअर पॅकेज https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA मध्ये आढळू शकते.
MS/MS आण्विक नेटवर्क विश्लेषण करण्यासाठी, आम्ही NDP आणि NL समानता प्रकारांवर आधारित पेअर्ड स्पेक्ट्रल कनेक्टिव्हिटीची गणना केली आणि CyFilescape yFiles लेआउट अल्गोरिथम एक्सटेंशन अॅप्लिकेशनमध्ये ऑरगॅनिक लेआउट वापरून नेटवर्क टोपोलॉजी व्हिज्युअलायझ करण्यासाठी Cytoscape सॉफ्टवेअर वापरले.
डेटाचे सांख्यिकीय विश्लेषण करण्यासाठी R आवृत्ती 3.0.1 वापरा. ​​सांख्यिकीय महत्त्वाचे मूल्यांकन दोन-मार्गी विश्लेषण ऑफ व्हेरिअन्स (ANOVA) वापरून केले गेले, त्यानंतर टुकीची प्रामाणिकपणे महत्त्वपूर्ण फरक (HSD) पोस्ट-हॉक चाचणी केली गेली. शाकाहारी उपचार आणि नियंत्रण यांच्यातील फरकाचे विश्लेषण करण्यासाठी, समान भिन्नता असलेल्या नमुन्यांच्या दोन गटांच्या द्वि-पुच्छ वितरणाचे विश्लेषण विद्यार्थ्यांच्या t चाचणी वापरून केले गेले.
या लेखासाठी पूरक साहित्यासाठी, कृपया http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1 पहा.
हा एक मुक्त प्रवेश लेख आहे जो क्रिएटिव्ह कॉमन्स अॅट्रिब्यूशन-नॉन-कमर्शियल लायसन्सच्या अटींनुसार वितरित केला जातो, जो कोणत्याही माध्यमात वापर, वितरण आणि पुनरुत्पादन करण्यास परवानगी देतो, जोपर्यंत अंतिम वापर व्यावसायिक फायद्यासाठी नाही आणि मूळ काम योग्य आहे असा आधार आहे. संदर्भ.
टीप: आम्ही तुम्हाला फक्त तुमचा ईमेल पत्ता देण्यास सांगतो जेणेकरून तुम्ही पेजवर शिफारस केलेल्या व्यक्तीला कळेल की तुम्हाला ईमेल त्यांना दाखवायचा आहे आणि तो स्पॅम नाही. आम्ही कोणतेही ईमेल पत्ते कॅप्चर करणार नाही.
तुम्ही अभ्यागत आहात की नाही हे तपासण्यासाठी आणि स्वयंचलित स्पॅम सबमिशन रोखण्यासाठी हा प्रश्न वापरला जातो.
माहिती सिद्धांत विशेष चयापचयांची तुलना आणि चाचणी संरक्षण सिद्धांतांच्या भाकितासाठी एक सार्वत्रिक चलन प्रदान करतो.
माहिती सिद्धांत विशेष चयापचयांची तुलना आणि चाचणी संरक्षण सिद्धांतांच्या भाकितासाठी एक सार्वत्रिक चलन प्रदान करतो.
©2021 अमेरिकन असोसिएशन फॉर द ॲडव्हान्समेंट ऑफ सायन्स. सर्व हक्क राखीव. AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef आणि COUNTER चे भागीदार आहे. ScienceAdvances ISSN 2375-2548.