Ba théories ndenge na ndenge ya défense ya ba plantes epesaka guidance théorique ya ntina pona kolimbola ba modèles ya métabolisme spécialisé ya milona, ​​kasi ba prédictions na bango ya ntina etikali ya ko tester. Awa, tosalelaki analyse ya spectrométrie de masse en tandem sans bias (MS/MS) mpo na ko explorer systématiquement métabolome ya ba souches atténuées ya makaya kobanda na ba plantes individuelles na ba populations mpe ba espèces oyo ezali proche relation, mpe to traité nombre monene ya ba théories ya caractéristiques spectrométriques de masse oyo esalemi na ba spectres composés na information. Cadre ya ko tester ba prédictions clés ya ba théories ya défense optimale (OD) na cible mouvement (MT). Composante ya information ya métabolomique ya banzete ezali na boyokani na théorie ya OD, kasi ezali contre prédiction principale ya théorie ya MT na dynamique ya métabolomique oyo esalemi na ba herbivores. Kobanda na micro tii na échelle évolutionnaire macro, signal ya jasmonate e identifier lokola déterminant principal ya OD, alors que signal ya éthylène epesaki afination ya réponse spécifique ya herbivore annoté na réseau moléculaire MS/MS.
Ba métabolites spéciaux oyo ezali na ba structures ndenge na ndenge ezali ba participants principales na adaptation ya plante na environnement, surtout na défense ya ba ennemis (1). Bokeseni ya kokamwa ya métabolisme spécial oyo ezwami na banzete elamusaki bambula mingi ya bolukiluki ya mozindo na makambo na yango mingi ya misala na yango ya écologie, mpe esali liste molai ya makanisi ya bobateli banzete, oyo ezali bokoli ya évolution mpe écologique ya boyokani ya banzete mpe banyama mabe. Bolukiluki ya empirique epesaka litambwisi ya ntina (2). Kasi, ba théories wana ya défense ya ba plantes elandaki te nzela ya normative ya raisonnement déductif hypothétique, oyo ba prédictions clés ezalaki na niveau moko ya analyse (3) mpe emekamaki na ndenge ya expérimental mpo na ko avancé cycle oyo elandi ya développement théorique (4). Ba limitations techniques ezo restreindre collecte ya ba données na ba catégories métaboliques spécifiques pe ezo exclure analyse complète ya ba métabolites spécialisés, na ndenge wana ezo pekisa ba comparaisons inter-catégories oyo ezali essentielle pona développement théorique (5). Kozanga ba données métabolomiques complètes pe mbongo moko pona ko comparer flux ya traitement ya espace métabolique entre ba groupes différents ya ba plantes ezo empêcher maturité scientifique ya champ.
Ba développements ya sika na domaine ya métabolomique ya spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) ekoki ko caractériser complètement ba changements métaboliques na kati pe entre espèces ya clade ya système donnée, pe ekoki kosangisama na ba méthodes computationales pona ko calculer similarité structurelle entre ba mélanges complexes oyo. Koyeba liboso chimie (5). Kosangisa ba technologies ya liboso na analyse na informatique epesi cadre nécessaire pona ba tests ya long terme ya ba prédictions ebele oyo esalemi na ba théories écologiques pe évolutionnaires ya diversité métabolique. Shannon (6) akotisaki théorie ya information mpo na mbala ya liboso na article na ye ya seminal na 1948, mpe atie moboko ya analyse mathématique ya information, oyo esalelamaki na ba domaines ebele mosusu longola kaka application na yango ya ebandeli. Na génomique, théorie ya information esalemi malamu mpo na ko quantifier ba informations conservatrices ya séquence (7). Na bolukiluki ya transcriptomique, théorie ya information etalelaka mbongwana ya mobimba na transcriptome (8). Na bolukiluki ya kala, tosalelaki cadre statistique ya théorie ya information na métabolomique mpo na kolimbola expertise métabolique ya niveau tissulaire na ba plantes (9). Awa, tosangisi flux ya mosala oyo esalemi na MS/MS na cadre statistique ya théorie ya information, oyo ezali na diversité métabolique na monnaie commune, pona ko comparer ba prédictions clés ya théorie ya défense ya milona ya métabolome induit na ba herbivores.
Ba cadres théoriques ya défense ya milona ezalaka mingi mingi mutuellement inclusive pe ekoki kokabolama na deux catégories : oyo emekaka kolimbola distribution ya ba métabolites spécifiques ya milona oyo esalemi na ba fonctions ya défense, lokola défense optimale (OD) (10), cible mouvement (MT) (11) ) Mpe théorie ya apparence (12), alors que basusu balukaka ba explications mécaniques ya ndenge nini ba changements ya disponibilité ya ba ressources e affecter bokoli mpe bosangisi ya ba métabolites spécialisés, lokola carbone: hypothèse ya équilibre ya ba nutriments (13), hypothèse ya vitesse ya croissance (14 ), mpe hypothèse ya équilibre ya croissance mpe différenciation (15). Ba ensembles mibale ya ba théories ezali na ba niveaux différents ya analyse (4). Kasi, ba théories mibale oyo etali ba fonctions défensives na niveau fonctionnel nde e dominaka masolo sur ba défenses constitutives mpe inducibles ya banzete : théorie OD, oyo e supposer que ba plantes e investir na ba défenses chimiques na yango ya talo kaka tango esengeli, par exemple, tango e ingérer Tango nyama ya matiti e attaquer, donc, selon possibilité ya attaque na mikolo ekoya, composé oyo ezali na fonction defensive epesameli (10); hypothèse ya MT e proposer que axe ya changement directionnel ya métabolite ezali te, kasi métabolite ebongwanaka au hasard, donc ko créer possibilité Obstruire le « cible de mouvement » métabolique ya ba herbivores oyo ezo attaquer. Na maloba mosusu, ba théories oyo mibale esalaka ba prédictions opposées na oyo etali remodelage métabolique oyo esalemaka sima ya attaque ya ba herbivores : relation entre accumulation unidirectionnelle ya ba métabolites na fonction défensive (OD) na ba changements métaboliques non dirigés (MT) (11 ).
Ba hypothèses ya OD na MT esangisi kaka te ba changements induits na métabolome, kasi pe ba conséquences écologiques pe évolutionnaires ya accumulation ya ba métabolites oyo, lokola ba coûts adaptatifs pe ba avantages ya ba changements métaboliques wana na environnement écologique spécifique (16). Atako ba hypothèses nionso mibale eyebi fonction défense ya ba métabolites spécialisés, oyo ekoki kozala cher to te, prédiction clé oyo ekesenisaka ba hypothèses OD na MT ezali na directionnalité ya ba changements métaboliques induits. Prédiction ya théorie ya OD ezui attention expérimentale mingi tii sikoyo. Ba tests oyo ezali na boyekoli ya ba fonctions ya défense directe to indirecte ya ba tissus différents ya ba composés spécifiques na ba serres mpe na ba conditions naturelles, mpe lisusu ba changements na étape ya développement ya milona (17-19). Kasi, kino sikoyo, mpo na bozangi ya flux ya mosala mpe cadre statistique mpo na analyse complète mondiale ya diversité métabolique ya organisme nionso, prédiction principale ya différence entre ba théories mibale (elingi koloba direction ya ba changements métaboliques) etikali ya ko tester. Awa, tozali kopesa analyse ya boye.
Moko ya bizaleli ya ntina mingi ya ba métabolites spécifiques ya milona ezali diversité structurelle na yango ya makasi na ba niveaux nionso kobanda na milona moko, populations tii na ba espèces ya ndenge moko (20). Mbongwana mingi ya quantitative na ba métabolites spécialisés ekoki komonana na échelle ya population, alors que ba différences qualitative makasi esimbamaka mingi mingi na niveau ya espèce (20). Na yango, bokeseni ya métabolisme ya banzete ezali likambo ya ntina ya bokeseni ya misala, oyo ezali kolakisa adaptabilité na ba niches ekeseni, mingi mingi ba niches oyo ezali na ba possibilités ya invasion ekeseni na ba insectes spéciaux mpe ba herbivores communes (21). Uta lisolo ya sika ya Fraenkel (22) oyo elobelaki bantina ya bozali ya ba métabolites spécifiques ya banzete, ba interactions na ba insectes ndenge na ndenge etalelami lokola ba pressions importants ya sélection, mpe ba interactions wana nde ekanisami que ba interactions wana nde ebongisaki ba plantes na tango ya évolution. Nzela ya métabolisme (23). Bokeseni kati na lolenge ya bikelamu na bokeseni ya ba métabolites spécialisés ekoki mpe komonisa boyokani ya physiologique oyo esangisi na bobateli ya milona constitutive mpe inducible contre ba stratégies herbivores, lokola ba espèces mibale ezali mbala mingi na corrélation négative moko na mosusu (24). Atako ekoki kozala malamu kobatela bobateli malamu na tango nyonso, mbongwana ya métabolisme na tango oyo esangisi na bobateli epesaka matomba ya polele na kopesa nzela na banzete ete ekabola biloko ya motuya na misolo mosusu ya physiologique (19, 24), mpe koboya bosenga ya symbiose. Ba dégâts collatéraux (25). En plus, ba réorganisations oyo ya ba métabolites spécialisés oyo esalemi na ba herbivores ya ba insectes ekoki komema na distribution destructive na population (26), pe ekoki ko refleter ba lectures directes ya ba changements naturels ya minene na signal ya acide jasmonique (JA), oyo ekoki kozala maintenue na population. Ba signaux ya JA ya likolo pe ya se ezali ba trade-offs entre défense contre ba herbivores na concurrence na espèces spécifiques (27). En plus, ba voies spécialisées biosynthétiques ya métabolites eko subir perte rapide pe transformation na tango ya évolution, ekosala que distribution métabolique patchy entre ba espèces proches (28). Ba polymorphismes oyo ekoki kozala noki na réponse na ba changements ya ba modèles ya ba herbivores (29), elingi koloba que fluctuation ya ba communautés ya ba herbivores ezali facteur clé oyo ezali ko diriger hétérogénéité métabolique.
Awa, tosilisaki mpenza mikakatano oyo elandi. (I) Ndenge nini nyamankɛkɛ oyo elyaka matiti ebongisi lisusu métabolome ya banzete? (Ii) Nini ezali ba composantes principales ya information ya plasticité métabolique oyo ekoki ko quantifier pona ko tester ba prédictions ya théorie ya défense ya long terme? . (Iv) Lokola bisakweli oyo esalemi na ba théories mingi ya défense ekoki ko extendue na ba niveaux nionso ya ba tissus biologiques, totunaki ndenge nini réponse métabolique oyo esalemi ezali constante kobanda na comparaison interne tii na comparaison interspecies? Pona yango, toyekoli na ndenge ya système métabolome ya nkasa ya nicotine ya makaya, oyo ezali nzete ya modèle écologique oyo ezali na métabolisme spécialisé riche, mpe ezali efficace contre ba larves ya deux herbivores natifs, Lepidoptera Datura (Ms) ( Very aggressive, mainly eaten) Na Solanaceae na Spodoptera litoralis (Sl), ba ver ya nkasa ya coton ezali lolenge moko ya “genre”, na milona oyo eyambaka Solanaceae mpe ba hôtes misusu ya ba gènes mpe mabota mosusu Bilei ya milona. To parser spectre ya métabolomique MS/MS mpe to extraire ba descripteurs statistiques ya théorie ya information pona ko comparer ba théories ya OD na MT. Bosala ba cartes ya spécificité pona ko dévoiler identité ya ba métabolites clés. Analyse e extendu na population native ya N. nasi na ba espèces ya makaya oyo ezali proche relation pona ko analyser lisusu covariance entre signalisation ya hormone ya milona na induction ya OD.
Na tina ya kokanga carte globale oyo etali plasticité mpe structure ya métabolome ya nkasa ya makaya herbivore, tosalelaki flux ya mosala ya analyse mpe calcul oyo esalemaki liboso mpo na kosangisa mpe ko déconvoluer na ndenge ya mobimba ba spectres MS/MS indépendants ya ba données ya haute résolution na ba extraits ya milona ( 9 ). Méthode oyo ya différenciation te (oyo babengaka MS/MS) ekoki kotonga ba spectres composés non redundants, oyo na sima ekoki kosalelama pona ba analyses nionso ya niveau composé oyo elimbolami awa. Ba métabolites oyo ya milona déconvolués ezali ya ndenge na ndenge, ezali na ba centaines à milliers ya ba métabolites (pene na 500-1000-s/MS/MS awa). Awa, tozali kotalela plasticité métabolique na cadre ya théorie ya information, mpe tozali ko quantifier diversité mpe professionnalisme ya métabolome sur la base ya entropie ya Shannon ya distribution ya fréquence métabolique. Na kosalelaka formule oyo esalemaki liboso (8), tosalaki calcul ya ensemble ya ba indicateurs oyo ekoki kosalelama mpo na ko quantifier diversité ya métabolome (indicateur Hj), spécialisation ya profil métabolique (indicateur δj) mpe spécificité métabolique ya métabolite moko (indicateur Si) . En plus, tosalelaki Indice ya Plasticité ya Distance Relative (RDPI) pona ko quantifier inducibilité ya métabolome ya ba herbivores (Figure 1A) (30). Na kati ya cadre statistique oyo, to traite spectre ya MS/MS lokola unité ya information ya base, pe to traité ebele ya relative ya MS/MS na carte ya distribution ya fréquence, pe sima tosalelaka entropie ya Shannon pona ko estimer diversité ya métabolome à partir na yango. Spécialisation ya métabolome emekamaka na spécificité moyenne ya spectre moko ya MS/MS. Na yango, bomati ya ebele ya ba classes mosusu ya MS/MS sima ya induction ya ba herbivores ebongwanaka na inducibilité spectrale, RDPI pe spécialisation, elingi koloba bomati ya indice δj, po ba métabolites spécialisés mingi ebimaka pe indice ya Si ya likolo ebimaka. Bokiti ya indice ya diversité ya Hj elakisi ete soit motango ya MS/MS oyo esalemi ekitisami, to bopanzani ya fréquence ya profil ebongwanaka na direction moins uniforme, tango wana ekitisaka incertitude na yango mobimba. Na nzela ya calcul ya indice Si, ezali possible ya ko souligner MS/MS nini e induire na ba herbivores mosusu, au contraire, MS/MS nini ezo répondre te na induction, oyo ezali indicateur clé pona kokesenisa prédiction ya MT na OD.
(A) Ba descripteurs statistiques oyo esalelamaka pona inducibilité ya ba données ya MS/MS ya herbivore (H1 à Hx) (RDPI), diversité (indice Hj), spécialisation (indice δj) pe spécificité ya ba métabolites (indice Si). Bomati ya degré ya spécialisation (δj) elakisi ete, na mwayene, ba métabolites spécifiques ya herbivore mingi ekobima, nzokande bokiti ya diversité (Hj) elakisi bokiti ya production ya ba métabolites to distribution inégale ya ba métabolites na carte ya distribution . Valeur ya Si etalaka soki métabolite ezali spécifique na condition moko donnée (awa, herbivore) to inversement maintenu na niveau moko. (B) Diagramme conceptuel ya prédiction ya théorie ya défense na kosalelaka axe ya théorie ya information. Théorie ya OD esakoli ete attaque ya ba herbivores ekomatisa ba métabolites ya défense, na yango ekomatisa δj. Na tango moko, Hj ekiti mpo profil ebongisami lisusu vers la incertitude réduite ya information métabolique. Théorie ya MT esakoli que attaque ya ba herbivores ekosala ba changements non directionnels na métabolome, na yango ematisaka Hj lokola indicateur ya augmentation ya incertitude ya information métabolique mpe ekosala que distribution aléatoire ya Si. To proposaki pe modèle mélangé, MT ya malamu koleka, oyo ba métabolites mosusu oyo ezali na ba valeurs defensives ya likolo ekomata mingi mingi (valeur Si ya likolo), alors que misusu elakisaka ba réponses aléatoires (valeur Si ya se).
Na kosalelaka ba déscripteurs ya théorie ya information, tozali ko interpréter théorie ya OD pona ko prédire que ba changements spéciaux ya métabolites induites par herbivores na état constitutif non induit ekosala que (i) augmentation ya spécificité métabolique (indice Si) oyo ezo diriger spécificité métabonomique (indice δj) Bomati ya) certains groupes spéciaux métabolites oyo ezali na valeur ya défense ya likolo, pe (ii) diminution ya diversité ya métabolome (Hj) indice . mpo na mbongwana ya bopanzani ya fréquence métabolique na bopanzani ya nzoto ya leptin mingi. Na niveau ya métabolite moko, distribution ya Si ordonnée ezelamaka, esika métabolite ekomatisaka valeur ya Si selon valeur ya défense na yango (Figure 1B). Na nzela oyo, tozali kolimbola théorie ya MT mpo na ko prédire que excitation ekosala que (i) ba changements non directionnels na ba métabolites oyo ekosala que indice δj ekita, mpe (ii) indice Hj emata mpo na bomati ya incertitude métabolique. To randomité, oyo ekoki ko quantifier na entropie ya Shannon na forme ya diversité généralisée. Na oyo etali composition métabolique, théorie ya MT eko prédire distribution aléatoire ya Si. Na kotalaka ete ba métabolites mosusu ezali na ba conditions spécifiques na ba conditions spécifiques, mpe ba conditions mosusu ezali na conditions spécifiques te, mpe valeur ya défense na yango etali environnement, to proposaki pe modèle ya défense mixte, oyo δj na Hj ekabolami na mibale en longueur ya Si Augmentation na ba direction nionso, kaka ba groupes métabolites mosusu, oyo ezali na ba valeurs ya défense ya likolo, ekomatisaka particulièrement Si, alors que misusu ekozala na au hasard bopanzani (Figure 1B).
Pona ko tester prédiction ya théorie ya défense redéfinie na axe ya descripteur ya théorie ya information, totomboli ba larves herbivores expert (Ms) to généraliste (Sl) na nkasa ya Nepenthes pallens (Figure 2A). Na kosalelaka analyse MS/MS, tozuaki 599 spectres MS/MS non redundants (fichier ya ba données S1) na ba extraits ya méthanol ya tissus ya nkasa oyo ezuami sima ya koleisa ba caterpillars. Kosalela ba index RDPI, Hj, na δj pona ko visualiser reconfiguration ya contenus ya information na ba fichiers ya configuration MS/MS emonisaka ba modèles intéressants (Figure 2B). Tendance ya mobimba ezali ete, ndenge elimbolami na descripteur ya information, lokola ba caterpillaires ezali kokoba kolia nkasa, degré ya réorganisation métabolique nionso emati na tango : ngonga 72 sima ya herbivore kolia, RDPI emati mingi. Soki tokokanisi yango na contrôle oyo ebebaki te, Hj ekitisama mingi, oyo ezalaki mpo na bomati ya degré ya spécialisation ya profil métabolique, oyo e quantifiamaki na indice δj. Tendance oyo emonani ezali na boyokani na ba prédictions ya théorie ya OD, kasi ezali na boyokani te na ba prédictions principales ya théorie ya MT, oyo endimi que ba changements aléatoires (non directionnels) na niveau ya ba métabolites esalelamaka lokola camouflage défensif (Figure 1B). Atako contenus ya eliciteur ya sécrétion orale (OS) mpe comportement ya koleisa ya ba herbivores mibale oyo ekeseni, kolia na bango directe esalaki ba changements ya ndenge moko na ba direction ya Hj na δj na ba périodes ya mbuma ya 24 heures na 72 heures. Bokeseni bobele moko esalemaki na ngonga 72 ya RDPI. Soki tokokanisi yango na oyo euti na koleisa Ms, métabolisme mobimba oyo euti na koleisa Sl ezalaki mingi.
(A) Conception expérimentale : ba herbivores ya ngulu commun (S1) to expert (Ms) baleisamaka na nkasa ya désaliné ya ba plantes ya pitcher, alors que pona herbivoire simulé, OS ya Ms (W + OSMs) esalelamaka pona ko gérer perforation ya ba positions standardisées ya nkasa mpota. S1 (W + OSSl) larve to mayi (W + W). Contrôle (C) ezali nkasa oyo ebebi te. (B) Inducibilité (RDPI soki tokokanisi yango na tableau ya contrôle), diversité (indice Hj) pe indice ya spécialisation (indice δj) oyo ezuami pona carte spéciale ya ba métabolites (599 MS/MS; fichier ya ba données S1). Ba astérisque ezali kolakisa bokeseni ya monene kati ya bopesi ya herbivore direct na groupe témoin (test t ya élève na test t ya mibale, *P<0.05 mpe ***P<0.001). ns, ezali na ntina te. (C) Indice ya résolution ya temps ya spectre principal (boîte bleue, acide aminé, acide organique na sukali; fichier ya ba données S2) pe ya spectre ya ba métabolites spéciales (boîte rouge 443 MS/MS; fichier ya ba données S1) sima ya traitement herbivoire simulé. Bande ya couleur ezali kolobela intervalle ya confiance ya 95%. Astérisque ezali kolakisa bokeseni ya monene kati na traitement mpe contrôle [analyse quadratique de variance (ANOVA), elandi na bokeseni ya Tukey ya bosembo na bosembo (HSD) mpo na bokokanisi ebele post hoc, *P<0.05, **P<0.01 Mpe *** P <0.001]. (D) Spécialisation ya ba parcelles ya dispersion pe ba profils spéciaux ya ba métabolites (ba échantillons oyo ezongelami na ba traitements différents).
Pona koluka soki remodelage induit par herbivores na niveau ya métabolome emonanaka na ba changements ya niveau ya ba métabolites individuels, to focusaki liboso na ba métabolites oyo eyekolamaki liboso na nkasa ya Nepenthes pallens na résistance prouvée ya ba herbivores. Ba amides phénoliques ezali ba conjugués hydroxycinnamamide-polyamine oyo eyanganaka na tango ya procédé ya herbivoire ya ba insectes mpe eyebani ete ekitisaka performance ya ba insectes (32). Tolukaki ba précurseurs ya MS/MS correspondants mpe to tracé ba courbes cinétiques cumulatives na bango (Figure S1). Ezali likambo ya kokamwa te ete biloko oyo euti na phénol oyo ekɔtaka mbala moko te mpo na komibatela na banyama oyo elyaka matiti, na ndakisa acide chlorogénique (CGA) mpe rutine, ekitisaka yango nsima ya kolya matiti. Na bokeseni, banyama oyo elyaka matiti ekoki kosala ete ba amides phénol ezala makasi mingi. Koleisama ya seko ya banyama mibale oyo elyaka matiti esalaki ete spectre ya excitation ya ba phénolamides ezala pene na ndenge moko, mpe motindo oyo ezalaki komonana mingimingi mpo na synthèse de novo ya ba phénolamides. Phénomène moko wana ekomonana tango ya ko explorer nzela ya ba glycosides diterpène 17-hydroxygéranyl nonanediol (17-HGL-DTGs), oyo ebimisaka motango monene ya ba diterpènes acycliques na ba fonctions anti-herbivores efficaces (33), oyo Ms Feeding with Sl e déclenché profil d’expression ya ndenge moko (Figure S1)).
Inconvénient possible ya ba expériences ya alimentation directe ya ba herbivores ezali différence ya taux ya consommation ya nkasa mpe temps ya alimentation ya ba herbivores, oyo ekomisaka pasi pona ko éliminer ba effets spécifiques ya ba herbivores oyo ewutaka na ba blessures na ba herbivores. Pona ko résoudre malamu spécificité ya espèce herbivore ya réponse métabolique ya nkasa induite, to simuler alimentation ya ba larves ya Ms na Sl na ko appliquer mbala moko OS oyo ezuami sika (OSM na OSS1) na perforation standard W ya ba positions constantes ya nkasa. Procédure oyo babengaka yango traitement W + OS, mpe e standardiser induction na précision temps ya début ya réponse elicitée na herbivore sans ko causer ba effets confondants ya différences ya vitesse to quantité ya perte ya tissus (Figure 2A) (34). Na kosalelaka pipeline ya analyse MS/MS pe ya calcul, tozuaki ba spectres MS/MS 443 (fichier ya ba données S1), oyo ekutanaki na ba spectres oyo esangisi liboso na ba expériences ya alimentation directe. Analyse ya théorie ya information ya ensemble ya ba données oyo ya MS/MS elakisaki que reprogrammation ya ba métabolomes spécialisés na nkasa na ko simuler ba herbivores elakisaki ba incitations spécifiques ya OS (Figure 2C). Surtout, par rapport na traitement ya OSS1, OSM esalaki amélioration ya spécialisation ya métabolome na 4 heures. Ezali na tina ya koyeba ete soki tokokanisi yango na ensemble ya ba données expérimentales ya alimentation directe ya ba herbivores, ba cinétiques métabolique oyo emonanaki na espace à deux dimensions en utilisant Hj na δj lokola ba coordonnées mpe directionnalité ya spécialisation ya métabolome en réponse na traitement simulé ya ba herbivores na tango Bobakisi constant (Figure 2D). Na tango moko, to quantifiaki contenus ya ba acides aminés, ba acides organiques na ba sucres (dossier ya ba données S2) pona ko enquêter soki augmentation ciblé oyo ya expertise ya métabolome ewutaka na reconfiguration ya métabolisme central ya carbone en réponse na ba herbivores simulé ( Figure S2). Mpo na kolimbola malamu motindo oyo, tolandaki lisusu cinétique ya accumulation métabolique ya ba voies phénolamide mpe 17-HGL-DTG oyo tolobelaki liboso. Induction spécifique ya OS ya ba herbivores ebongwanaka na modèle ya réarrangement différentiel na kati ya métabolisme ya phénolamides (Figure S3). Ba amides phénoliques oyo ezali na ba fragments ya coumarine na caféoyle ezali préférentiellement induits na OSS1, alors que ba OSMs e déclenchaka induction spécifique ya ba conjugués ferulyl. Pona nzela ya 17-HGL-DTG, induction différentielle ya OS na ba produits ya malonylation na dimalonylation en aval e détecté (Figure S3).
Na sima, toyekolaki plasticité ya transcriptome induite na OS na kosalelaka ensemble ya ba données microarrays ya cours ya temps, oyo ezo simuler usage ya ba OSM pona ko traité nkasa ya nkasa ya plant rosette na ba herbivores. Cinétique ya échantillonnage essentiellement ezo superposer na cinétique oyo esalelami na études oyo ya métabolomique (35). Comparé na reconfiguration ya métabolome oyo plasticité métabolique emati surtout na tango, to observer ba explosions transitoires ya transcription na ba feuilles induites na Ms, esika inducibilité ya transcriptome (RDPI) na spécialisation (δj) ezali na 1 Ezalaki na augmentation ya significative ya ba heures, pe diversité (Hj) na point ya temps oyo, expression ya BMP1 ekiti makasi, elandami na relaxation ya spécialisation ya transcriptome (Figure S4). Ba familles ya ba gènes métaboliques (lokola P450, glycosyltransferase, na BAHD acyltransferase) e participer na processus ya kosangisa ba métabolites spéciaux oyo ewutaka na ba unités structurelles oyo ewutaka na métabolisme primaire, kolanda modèle ya haute spécialisation ya liboso oyo tolobeli liboso. Lokola boyekoli ya likambo, batalelaki nzela ya phenylalanine. Analyse e confirmaki que ba gènes ya moboko na métabolisme ya phénolamides ezali très induits na OS na ba herbivores par rapport na ba plantes oyo ebendami te, mpe ezali proche alignées na ba modèles ya expression na yango. Facteur ya transcription MYB8 mpe ba gènes structurels PAL1, PAL2, C4H mpe 4CL na amont ya nzela oyo elakisaki bobandi ya transcription na ebandeli. Ba acyltransférases oyo e jouaka rôle na assemblage final ya phénolamide, lokola AT1, DH29, na CV86, elakisaka modèle ya upregulation prolongé (Figure S4). Ba observations oyo ezali likolo ezali kolakisa que initiation ya liboso ya spécialisation ya transcriptome mpe amélioration ya sima ya spécialisation ya métabolomique ezali mode couplé, oyo ekoki kozala mpo na système régulateur synchrone oyo ebandisaka réponse ya défense ya makasi.
Reconfiguration na signalisation ya hormone ya milona esalaka lokola couche régulatrice oyo esangisaka ba informations herbivores mpo na ko reprogrammer physiologie ya ba plantes. Sima ya simulation ya ba herbivores, to mesurer dynamique cumulative ya ba catégories clés ya ba hormones ya milona pe to visualiser co-expression temporelle entre bango [coefficient de corrélation ya Pearson (PCC)> 0,4] (Figure 3A). Ndenge ekanisamaki, ba hormones ya banzete oyo etali biosynthèse ezali na boyokani na kati ya réseau ya co-expression ya ba hormones ya banzete. En plus, spécificité métabolique (indice Si) esalemi na carte na réseau oyo pona ko souligner ba hormones ya milona oyo esalemi na ba traitements différents. Ba domaines mibale ya minene ya réponse spécifique ya herbivore esalemi : moko ezali na cluster ya JA, esika JA (forme biologiquement actif na yango JA-Ile) pe ba dérivés misusu ya JA elakisaka score ya Si ya likolo; mosusu ezali éthylène (ET). Gibberellin emonisaki kaka bomati ya moke ya spécificité ya ba herbivores, alors que ba hormones misusu ya milona, ​​lokola cytokinine, auxine, na acide abscisique, ezalaki na spécificité ya induction ya moke pona ba herbivores. Soki tokokanisi yango na kosalela W + W yango moko, amplification ya valeur ya sommet ya ba dérivés ya JA na nzela ya application OS (W + OS) ekoki essentiellement ko transformer na indicateur spécifique makasi ya ba JAs. Na mbalakaka, OSM mpe OSS1 oyo ezali na contenus ya eliciteur ekeseni eyebani ete esalaka accumulation ya ndenge moko ya JA mpe JA-Ile. Na bokeseni na OSS1, OSM ezali spécifiquement mpe makasi induite na ba OSM, alors que OSS1 e amplifier réponse ya ba blessures basale te (Figure 3B).
(A) Analyse ya réseau ya co-expression oyo esalemi na calcul ya PCC ya simulation ya cinétique ya accumulation ya hormone ya milona induite na ba herbivores. Node ezali komonisa hormone moko ya molona, ​​mpe bonene ya node ezali komonisa indice Si oyo ezali spécifique na hormone ya molona kati na ba traitements. (B) Bosangisi ya JA, JA-Ile pe ET na nkasa oyo euti na ba traitements ndenge na ndenge oyo elakisami na ba couleurs ndenge na ndenge : abricot, W + OSM; ya langi ya bule, W + OSSl; moindo, W + W; gris, C (kokamba) . Ba astérisque ezali kolakisa bokeseni ya monene kati ya traitement na contrôle (ANOVA ya deux voies oyo elandi na comparaison multiple post hoc ya Tukey HSD, *** P <0.001). Analyse ya théorie ya information ya (C)697 MS/MS (dossier ya ba données S1) na biosynthèse ya JA pe spectre ya perception détériorée (irAOC pe irCOI1) pe (D)585 MS/MS (fichier ya ba données S1) na ETR1 na signal ET détérioré Ba traitements mibale ya herbivore simulé e déclenché ba lignes ya milona pe ba plantes ya contrôle ya véhicule vide (EV). Ba astérisque ezali kolakisa bokeseni ya monene kati ya traitement ya W+OS mpe contrôle oyo ebeba te (ANOVA ya deux voies oyo elandi na comparaison multiple post hoc ya Tukey HSD, *P<0.05, **P<0.01 mpe ***P<0.001). (E) Ba graphiques ya bopanzani ya opposition ya bopanzani na spécialisation. Balangi yango ezali komonisa mitindo ndenge na ndenge oyo ebongwani na ba gènes; bilembo yango ezali komonisa mayele ndenge na ndenge ya kosalisa: triangle, W + OSS1; rectangle, W + OSM, oyo ezali na kati; sɛrklɛ C
Na sima, tosalelaka souche génétiquement modifiée ya Nepenthes atténués (irCOI1 na sETR1) na ba étapes clés ya biosynthèse JA na ET (irAOC na irACO) na perception (irCOI1 na sETR1) pona ko analyser métabolisme ya ba hormones oyo mibale ya milona na ba herbivores Contribution relative ya reprogrammation. Na boyokani na ba expériences ya kala, to confirmaki induction ya herbivore-OS na ba plantes porteur vide (EV) (Figure 3, C à D) pe bokiti ya mobimba ya indice Hj oyo euti na OSM, alors que indice δj emati. Eyano ezali komonana mingi koleka eyano oyo ebandisami na OSS1. Graphique ya deux lignes oyo esalelaka Hj na δj lokola ba coordonnées ezali kolakisa dérégulation spécifique (Figure 3E). Tendance oyo ezali komonana mingi ezali ete na ba souches oyo ezangi signal JA, diversité ya métabolome pe ba changements ya spécialisation oyo esalemi na ba herbivores elongolamaka presque entièrement (Figure 3C). Na bokeseni, perception ya ET silencieuse na ba plantes sETR1, atako effet global na ba changements ya métabolisme herbivore ezali na se mingi koleka oyo ya signalisation JA, e atténue différence ya ba indices Hj na δj entre ba excitations OSM na OSS1 (Figure 3D na Figure S5). . Yango ezali kolakisa ete en plus ya fonction ya moboko ya transduction ya signal JA, transduction ya signal ET esalaka pe lokola affine-tuning ya réponse métabolique spécifique ya espèce ya ba herbivores. Na boyokani na mosala oyo ya kobongola malamu, mbongwana ezalaki te na inducibilité ya métabolome mobimba na banzete ya sETR1. Epayi mosusu, soki tokokanisi yango na milona ya sETR1, milona ya irACO esalisaki ba amplitudes globales ya ndenge moko ya mbongwana ya métabolisme oyo euti na ba herbivores, kasi elakisaki ba scores ya Hj mpe δj ekeseni mpenza kati ya mikakatano ya OSM mpe OSS1 (Figure S5).
Pona koyeba ba métabolites spécialisés oyo ezali na ba contributions importants na réponse spécifique ya espèce ya ba herbivores pe ko affiner production na yango na nzela ya ba signaux ET, tosalelaki méthode structurelle MS/MS oyo esalemaki liboso. Méthode oyo esalemi na méthode bi-clustering pona ko ré-inferer famille métabolique à partir ya ba fragments ya MS/MS [produit point normalisé (NDP)] pe score ya similarité oyo esalemi na perte neutre (NL). Ensemble ya ba données ya MS/MS oyo etongamaki na nzela ya botangi ya ba lignes transgéniques ya ET ebimisaki 585 MS/MS (fichier ya ba données S1), oyo esili na bosangisi yango na ba modules sambo ya minene ya MS/MS (M) (Figure 4A) . Ba modules mosusu oyo ezali densement emballage na ba métabolites spéciaux oyo e caractérisé liboso : par exemple, M1, M2, M3, M4 na M7 ezali riche na ba dérivés phénols ndenge na ndenge (M1), ba glycosides flavonoïdes (M2), ba sucres acyliques (M3 Na M4), na 17-HGL-DTG (M7). En plus, ba informations spécifiques métaboliques (indice Si) ya métabolite moko na module moko na moko e calculer, pe distribution na yango ya Si ekoki komonana intuitivement. Na mokuse, ba spectres ya MS/MS oyo ezali kolakisa spécificité ya herbivoire mpe génotype ya likolo ezali na ba valeurs ya Si ya likolo, mpe ba statistiques ya kurtose elakisi bopanzani ya fourrure na coin ya mokila ya droite. Moko ya bopanzani ya colloïde maigre ya boye ezwamaki na M1, na kati na yango amide ya phénol elakisaki fraction ya Si ya likolo (Figure 4B). 17-HGL-DTG inducible herbivore oyo tolobelaki liboso na M7 elakisaki score ya Si ya moyenne, oyo elakisaki degré moyenne ya régulation différentielle entre ba types mibale ya OS. Na bokeseni, ba métabolites spécialisés oyo esalemi mingi na ndenge ya constitutive, lokola rutine, CGA, mpe sukali ya acyle, ezali kati na ba scores ya Si ya nse. Pona kotala malamu complexité structurelle pe distribution ya Si entre ba métabolites spéciaux, réseau moléculaire etongamaki pona module moko moko (Figure 4B). Prédiction moko ya motuya ya théorie ya OD (na bokuse na figure 1B) ezali que réorganisation ya ba métabolites spéciaux sima ya herbivoire esengeli emema na ba changements ya direction unique na ba métabolites oyo ezali na valeur ya défense ya likolo, surtout na komatisaka spécificité na yango (contrairement na distribution aléatoire) Mode) Métabolite défensif oyo esakolamaki na théorie ya MT. Mingi ya ba dérivés ya phénol oyo esangisi na M1 ezali na boyokani na mosala na bokiti ya performance ya ba insectes (32). Tango tokokanisi ba valeurs ya Si na ba métabolites M1 entre ba feuilles induites na ba feuilles constituantes ya ba plantes contrôle EV na 24 heures, tomoni que spécificité métabolique ya ba métabolites ebele sima ya ba insectes herbivoires ezali na tendance ya bomati ya makasi (Figure 4C). Bomati ya sikisiki ya motuya ya Si ezwamaki kaka na ba phénolamides ya bobateli, kasi bomati ya motuya ya Si ezwamaki te na ba phénols mosusu mpe ba métabolites oyo eyebani te oyo ezali elongo na module oyo. Oyo ezali modèle spécialisé, oyo ezali na boyokani na théorie ya OD. Ba prédictions ya minene ya ba changements métaboliques oyo esalemi na ba herbivores ezali constant. Pona ko tester soki particularité oyo ya spectre phénolamide e induite na ET spécifique ya OS, to tracé indice ya métabolite Si pe tosala valeur ya expression différentielle entre OSM na OSS1 na ba génotipes EV na sETR1 (Figure 4D ). Na sETR1, bokeseni oyo euti na phénamide kati na OSM mpe OSS1 ekitisama mingi. Méthode ya bi-clustering esalemaki pe na ba données ya MS/MS oyo ezuami na ba souches oyo ezali na JA ekoki te pona ko inferer ba modules principales ya MS/MS oyo etali spécialisation métabolique régulée na JA (Figure S6).
. Pembeni ya module moko na moko, bopanzani ya métabolite (MS/MS) spécifique (Si) elakisami. (B) Réseau moléculaire modulaire : Ba noeuds ezali komonisa MS/MS na ba bords, ba scores ya MS/MS NDP (rouge) na NL (bleu) (cut-off,> 0,6). Indice ya spécificité ya métabolite classé (Si) e coloré selon module (na gauche) mpe e cartographié na réseau moléculaire (droite). (C) Module M1 ya nzete ya EV na état constitutif (contrôle) mpe induit (herbivore simulé) na ngonga 24 : diagramme ya réseau moléculaire (valeur Si ezali taille ya noeud, phénolamide défensif ezali souligné na bleu). (D) Diagramme ya réseau moléculaire M1 ya ligne spectre sETR1 na perception ya EV na ET oyo ebebi : composé phénolique oyo emonisami na noeud ya cercle vert, pe différence significative (valeur P) entre ba traitements W + OSM na W + OSS1 lokola taille ya Noeud. CP, N-caféoyl-tyrosine, oyo ezali na kati; CS, N-caféoyl-spermidine, oyo ezali na kati; FP, acide N-férolique ester-acide urique; FS, N-férulyle-spermidine, oyo ezali na kati; CoP, N’, N “-Coumarolyl-tyrosine;DCS, N’, N”-dikaféoyl-spermidine; CFS, N’, N”-caféoyl, feruloyle-spermidine;Lycium barbarum na Mwana ya mbuma ya loposo, Nick.O-AS, sukali O-acyle.
To extend lisusu analyse depuis génotype moko ya Nepenthes atténué na ba populations naturelles, esika ba changements intraspécifiques makasi na niveaux ya JA herbivores mpe niveau ya métabolites spécifiques elobamaki liboso na ba populations naturelles ( 26 ). Salelá ensemble ya ba données oyo mpo na ko couvrir ba germoplasmes 43. Ba germoplasmes oyo ezali na mitindo 123 ya banzete oyo euti na N. pallens. Milona oyo ezwamaki na mboto oyo ezwamaki na bisika ndenge na ndenge ya bofandi ya mboka na Utah, Nevada, Arizona, mpe Californie (Figure S7), tosalaki calcul ya bokeseni ya ba métabolomes (awa babengaka yango niveau ya population) β diversité) mpe spécialisation oyo euti na OSM. Na boyokani na boyekoli ya kala, tomonaki mbongwana ya métabolisme ya ndenge na ndenge na nzela ya ba axes Hj mpe δj, oyo ezali kolakisa ete ba germoplasmes ezali na bokeseni monene na plasticité ya biyano na yango ya métabolisme na ba herbivores (Figure S7). Bobongisi oyo ezali kokundola ba observations ya kala na oyo etali gamme dynamique ya ba changements ya JAs oyo esalemi na ba herbivores, pe e garder valeur ya likolo mingi na population moko (26, 36). Na kosalela JA na JA-Ile pona ko tester corrélation ya niveau global entre Hj na δj, tomoni que ezali na corrélation positive ya significative entre JA na indice ya diversité na spécialisation ya métabolome β (Figure S7). Yango ezali kolakisa ete hétérogénéité induite na ba herbivores na induction ya JAs oyo ezuami na niveau ya population ekoki kozala mpo na ba polymorphismes métaboliques clés oyo euti na koponama na ba herbivores ya ba insectes.
Ba études ya kala elakisaki que ba types ya makaya ekeseni mingi na type mpe na dépendance relative na ba défenses métaboliques induites mpe constitutives. Ekanisami ete mbongwana wana na transduction ya signal anti-herbivore mpe makoki ya bobateli ezali kokambama na pression ya population ya ba insectes, cycle de vie ya milona, ​​mpe ba coûts ya production ya défense na niche esika espèce moko donnée ekolaka. Toyekolaki boyokani ya remodelage ya métabolome ya nkasa oyo esalemi na ba herbivores ya ba espèces motoba ya Nicotiana oyo ewutaka na Amérique du Nord mpe na Amérique du Sud. Lolenge yango ezali na boyokani makasi na Nepenthes Amerika ya Nɔrdi, elingi koloba Nicolas Bociflo. La, N. ba nicotinis, Ba nicotiana n. matiti oyo elɛmbi, Nicotiana tabacum, makaya ya linéaire, makaya (Nicotiana spegazzinii) mpe makaya ya nkasa ya makaya (Nicotiana obtusifolia) (Figure 5A) (37). Motoba kati na mitindo yango, bakisa mpe lolenge oyo eyebani malamu N. please, ezali banzete oyo ebotaka mbula na mbula ya clade ya petunia, mpe obtusifolia N. ezali banzete oyo eumelaka mingi ya clade ya ndeko mwasi Trigonophyllae (38). Na sima, induction ya W + W, W + OSM pe W + OSS1 esalemaki na ba espèces sambo oyo pona koyekola réarrangement métabolique na niveau ya espèce ya alimentation ya ba insectes.
(A) Nzete ya phylogénétique ya bootstrap oyo etongami na probabilité maximale [mpo na synthèse ya glutamine nucléaire (38)] mpe bopanzani ya géographie ya ba espèces sambo ya Nicotiana oyo ezali na boyokani makasi (balangi ekeseni) (37). (B) Graphique ya dispersion ya diversité spécialisée pona ba profils métaboliques ya ba espèces sambo ya Nicotiana (939 MS/MS; fichier ya ba données S1). Na niveau ya espèce, diversité ya métabolome ezali na corrélation négative na degré ya spécialisation. Analyse ya corrélation ya niveau ya espèce entre diversité métabolique na spécialisation na accumulation ya JA elakisami na figure 2. S9. Langi, mitindo ndenge na ndenge; triangle, W + OSS1, oyo ezali na kati; rectangle, W + OSM, oyo ezali na kati; (C) Dynamique ya Nicotiana JA na JA-Ile e classé selon amplitude ya excitation ya OS (ANOVA ya deux voies na Tukey HSD post-multiple comparaison, * P <0.05, ** P <0.01 na * ** Pona comparaison ya W + OS na W + W, P <0.001). Graphique en encadré ya (D) diversité mpe (E) spécialisation ya espèce moko moko sima ya ko simuler JA herbivore mpe méthyl (MeJA). Astérisque ezali kolakisa bokeseni ya monene kati ya W + OS mpe W + W to lanoline bakisa W (Lan + W) to Lan bakisa MeJA (Lan + MeJa) mpe contrôle ya Lan (analyse de deux voies de variance, elandi na comparaison multiple post hoc ya HSD ya Tukey , *P<0.05, **P<0.01 mpe ***P<0.001).
Na kosalelaka méthode ya cluster double, to identifiaki ba modules 9 ya 939 MS/MS (dossier ya ba données S1). Composition ya MS/MS reconfiguré na ba traitements différents ekeseni mingi na kati ya ba modules différents entre ba espèces (Figure S8). Kotala na makanisi Hj (oyo babengaka awa γ-diversité ya niveau ya espèce) mpe δj emonisaka ete ba espèces ndenge na ndenge esanganaka na bituluku ekeseni mpenza na esika ya métabolisme, esika oyo bokabwani na niveau ya espèce ezalaka mbala mingi komonana mingi koleka excitation. Longola se N. linear na N. obliquus, elakisaka gamme dynamique ya monene ya ba effets ya induction (Figure 5B). Na bokeseni, mitindo lokola N. purpurea mpe N. obtusifolia ezali na eyano ya métabolisme oyo emonanaka mingi te na lisalisi, kasi métabolome ezali ndenge na ndenge mingi. Bopanzani ya espèce spécifique ya réponse métabolique induite esali que corrélation négative ya significative ezala entre spécialisation na diversité gamma (PCC = -0.46, P = 4.9×10-8). Mbongwana oyo euti na OS na niveau ya JAs ezali na boyokani malamu na spécialisation ya métabolome, mpe ezali na boyokani mabe na bokeseni ya gamma métabolique oyo emonisami na lolenge moko na moko (Figure 5B mpe Figure S9). Ezali na ntina koyeba ete lolenge oyo na monoko babengaka lolenge ya « eyano ya bilembo » na elilingi 5C, lokola ba nematodes ya Nepenthes, Nepenthes nepenthes, Nepenthes acute, mpe Nepenthes attenuated, epesaki bilembo ya ntina na miniti 30. Ba éruptions ya JA na JA-Ile oyo euti kosalema na OS, nzoka nde bactérie mosusu oyo babengaka « signal inresponsive », lokola ba moulins ya Nepenthes, poudre ya Nepenthes pe N. obtusifolia elakisaka kaka induction ya JA-Ile Edge sans spécificité ya OS (Figure 5C). Na niveau métabolique, ndenge tolobaki yango likolo, pona Nepenthes atténué, ba substances oyo ezo répondre na signal elakisaki spécificité ya OS pe ematisaki makasi δj, tout en réduit Hj. Effet oyo ya priming spécifique ya OS emonanaki te na ba espèces oyo e classifié lokola ba espèces non réactives ya signal (Figure 5, D et E). Ba métabolites spécifiques ya OS ekabolamaka mingi mingi kati ya ba espèces oyo ezo répondre na signal, pe ba clusters oyo ya signal ezo sangana na ba espèces oyo ezali na ba réponses ya signal ya faible, alors que ba espèces oyo ezali na ba réponses ya signal ya faible elakisaka interdépendance moke (Figure S8 ). Résultat oyo ezo lakisa que induction spécifique ya OS ya ba JA na reconfiguration spécifique ya OS ya métabolome en aval ezali couplé na niveau ya espèce.
Na sima, tosalelaki pâte ya lanoline oyo ezali na méthyl JA (MeJA) mpo na kosala ba plantes mpo na koluka koyeba soki ba modes ya couplage wana ezali restreint na disponibilité ya JA oyo esalemi na JA exogène, oyo ekozala na cytoplasme ya ba plantes. Déesterification rapide ezali JA. Tomoni tendance moko ya mbongwana mokemoke uta na ba espèces oyo ezo répondre na signal na ba espèces oyo ezo répondre na signal te oyo esalemi na fourniture continue ya JA (Figure 5, D et E). Na mokuse, traitement ya MeJA e reprogrammé makasi ba métabolomes ya ba nématodes linéaires, N. obliquus, N. aquaticus, N. pallens, na N. mikimotoi, oyo esali que δj emata makasi mpe Hj ekita. N. purpurea elakisaki kaka bomati ya δj, kasi Hj te. N. obtusifolia, oyo emonanaki liboso ete esangisi ba niveaux ya JAs ya nse mingi, eyanolaka mpe malamu te na traitement ya MeJA na oyo etali reconfiguration ya métabolome. Ba résultats oyo ezo lakisa que production ya JA to transduction ya signal ezali physiologiquement restreint na ba espèces oyo ezo répondre na signal te. Pona ko tester hypothèse oyo, to yekolaki ba espèces minei (N. pallens, N. mills, N. rose na N. microphylla) induites na W + W, W + OSMs na W + OSS1 Transcriptome (39). Na boyokani na motindo ya remodelage ya métabolome, ba espèces ekabwani malamu na espace ya transcriptome, kati na yango N. attenuated elakisaki RDPI induite na OS ya likolo, nzoka nde N. gracilis ezalaki na oyo ya nse (Figure 6A). Kasi, emonanaki ete bokeseni ya ba transcriptome oyo esalemaki na N. oblonga ezalaki ya nse koleka na kati ya lolenge minei, na bokeseni na bokeseni ya métabonomique ya likolo ya N. oblonga oyo emonisami liboso na mitindo nsambo. Ba études ya kala elakisaki que ensemble ya ba gènes oyo etali ba signaux ya défense ya liboso, y compris ba signaux ya JA, elimboli spécificité ya ba réponses ya défense ya liboso oyo esalemi na ba eliciteurs lié na ba herbivores na espèce ya Nicotiana ( 39 ). Kokokanisa banzela ya bopesi bilembo ya JA kati ya lolenge minei oyo emonisaki lolenge moko ya kosepelisa (Figure 6B). Ba gènes mingi na nzela oyo, lokola AOC, OPR3, ACX na COI1, elakisaki niveau ya induction relativement élevé na ba espèces minei oyo. Kasi, gène moko ya ntina, JAR4, ebongoli JA na lolenge na yango ya biologiquement actif ya ba transcriptions accumulées na JA-Ile, mpe niveau ya transcription na yango ezali très bas, mingi mingi na ba moulins ya N., Nepenthes pieris mpe N. microphylla. En plus, kaka transcript ya gène mosusu AOS nde e détecté te na N. bifidum. Mbongwana oyo na expression ya ba gènes ekoki kozala responsable ya ba phénotypes ya makasi oyo euti na production ya JA ya moke na ba espèces anergiques signal mpe induction ya N. gracilis.
(A) Analyse ya théorie d’information ya reprogrammation ya ba réponses transcriptionnelles ya liboso ya ba espèces minei ya makaya oyo ezali na boyokani makasi oyo ezuami na échantillon 30 minutes après induction herbivoire. RDPI ezuami na kokokanisa nkasa oyo esalemi na OS ya herbivore na contrôle ya ba mpota. Balangi yango ezali komonisa mitindo ndenge na ndenge, mpe bilembo yango ezali komonisa mayele ndenge na ndenge ya kosalisa yango. (B) Analyse ya expression ya ba gènes na ba voies ya signalisation ya JA entre ba espèces minei. Nzela ya JA oyo esalemi pete elakisami pembeni ya plot ya boîte. Ba couleurs ndenge na ndenge elakisaka ba méthodes différentes ya traitement. Astérisque ezali kolakisa ete bokeseni ya monene ezali kati na traitement W + OS mpe contrôle W + W (mpo na t-test ya Student mpo na bokeseni ya mibale mibale, *P<0.05, **P<0.01 mpe ***P<0.001). OPDA, acide 12-oxophytodienoïque, oyo ezali na kati; OPC-8: Acide 0,3-oxo-2(2′(Z)-pentenyl)-cyclopentane-1-octanoïque.
Na eteni ya nsuka, toyekolaki lolenge nini remodelage spécifique ya ba espèces ya ba insectes ya métabolome ya ba espèces différentes ya banzete ekoki kozala résistantes na ba herbivores. Bolukiluki oyo esalemaki liboso ezalaki kopesa ntina mingi na lolenge ya Nicotiana. Botelemeli na bango na Ms mpe ba larves ekeseni mingi (40). Awa, toyekolaki boyokani kati na modèle oyo mpe plasticité métabolique na bango. Na kosalelaka ba espèces minei ya makaya oyo tolobeli likolo, mpe komeka boyokani kati na bokeseni mpe spécialisation ya métabolome oyo euti na ba herbivores mpe résistance ya banzete na Ms mpe Sl, tomonaki ete résistance, diversité mpe spécialisation na Sl généraliste Nyonso ezali na boyokani malamu, nzokande boyokani kati na résistance na ba dames expertes mpe spécialisation ezali faible, mpe corrélation na diversité ezali significative te (Figure S10). Na oyo etali résistance ya S1, ezala N. chinensis atténué mpe N. gracilis, oyo liboso elakisami kolakisa niveau ya transduction ya signal JA mpe plasticité ya métabolome, ezalaki na biyano ekeseni mingi na induction ya herbivore, mpe elakisaki mpe résistance ya likolo ya ndenge moko. Kosangisa nzoto.
Na mibu ntuku motoba oyo euti koleka, théorie ya défense ya banzete epesaki cadre théorique, oyo etongami na yango balukiluki basakolaki motango monene ya évolution mpe misala ya ba métabolites spécialisés ya banzete. Mingi ya ba théories oyo elandaka te procédure normale ya ba inférences makasi (41). Ba proposer ba prédictions clés (3) na niveau moko ya analyse. Tango test ya ba prédictions clés epesi nzela ya ko analyser ba théories spécifiques, yango ekosala que The domain is goving forward. Zalá na lisungi, kasi koboya basusu (42). Au lieu ya kosala bongo, théorie ya sika esalaka ba prédictions na ba niveaux différents ya analyse mpe ebakisi couche ya sika ya ba considérations descriptives (42). Kasi, makanisi mibale oyo epesamaki na nivo ya mosala, MT mpe OD, ekoki kolimbolama na pete lokola bisakweli ya ntina ya mbongwana ya métabolisme spécialisé oyo euti na ba herbivores: théorie ya OD endimi ete mbongwana na “esika” ya métabolisme spécialisé ezali très directionnel . Théorie ya MT endimi ete mbongwana wana ekozala non-directionnelle mpe ekozala na esika ya pwasa na espace métabolique, mpe ekozala na tendance ya kozala na ba métabolites ya valeur ya défense ya likolo. Ba examens ya kala ya ba prédictions ya OD na MT emekamaki na nzela ya ensemble étroit ya ba composés « défense » a priori. Ba tests oyo etali ba métabolites epekisi makoki ya ko analyser étendue pe trajectoire ya reconfiguration ya métabolome na tango ya herbivorie, pe epesaka nzela te na ba tests na kati ya cadre statistique constant mpo na kosenga ba prédictions clés oyo ekoki kotalelama na mobimba na yango Quantifier ba changements na métabolome ya milona. Awa, tosalelaki technologie innovante na métabolomique oyo esalemi na MS computational mpe tosalaki analyse MS ya déconvolution na monnaie générale ya ba descripteurs ya théorie ya information mpo na ko tester distinction entre mibale oyo e proposer na niveau ya métabolomique mondial. Prediction ya ntina ya théorie oyo. Théorie ya information esalelami na makambo mingi, mingi mingi na contexte ya bolukiluki ya biodiversité pe flux ya ba nutriments (43). Kasi, na ndenge toyebi, oyo ezali application ya liboso oyo esalelami pona kolimbola espace ya information métabolique ya milona pe ko résoudre ba problèmes écologiques oyo etali ba changements métaboliques temporaires en réponse na ba signes environnementaux. Mingimingi, makoki ya lolenge oyo ezali na makoki na yango ya kokokanisa ba modèles na kati pe kati ya ba espèces ya milona pona kotala ndenge nini ba herbivores evoluaki depuis ba espèces différentes tii na ba modèles macroévolutionnaires inter-species na ba niveaux différents ya évolution. Métabolisme ya nzoto.
Analyse ya composante principale (PCA) ebongoli ensemble ya ba données multivariées na espace ya réduction ya dimensionnalité po tendance principale ya ba données ekoki kolimbolama, yango wana mingi mingi esalelamaka lokola technique exploratoire pona ko parser ensemble ya ba données, lokola métabolome ya déconvolution. Kasi, bokiti ya dimensionalité ekobungisa ndambo ya makambo oyo ezali na kati ya ensemble ya ba données, pe PCA ekoki te kopesa sango ya quantitative na oyo etali bizaleli oyo ezali na tina mingi na théorie écologique, lokola : ndenge nini ba herbivores ba reconfigurer diversité na ba domaines spécialisés (ndakisa, richesse, distribution) Mpe ebele) ba métabolites? Ba métabolites nini ezali ba prédicteurs ya état induit ya herbivore donnée? Na perspective ya spécificité, diversité pe inducibilité, contenus ya information ya profil métabolite spécifique ya nkasa e décomposé, pe emonanaka que kolia ba herbivores ekoki ko activer métabolisme spécifique. Na mbalakaka, tomonaki ete, ndenge elobami na ba indicateurs ya théorie ya information oyo esalemi, situation métabolique oyo euti na yango ezali na superposition monene sima ya ba attaques ya ba herbivores mibale (sl généraliste oyo baleisaka na butu) mpe experte ya Solanaceae Mme. Atako bizaleli na bango ya kolia mpe concentration na bango ekeseni mpenza. Initiateur ya acide gras-acide aminé conjugué (FAC) na OS (31). Na kosalelaka OS ya herbivore mpo na kosalisa ba mpota ya perforation standardisée, traitement simulé ya herbivore elakisaki mpe tendance ya ndenge moko. Procédure oyo ya standardisé pona ko simuler réponse ya ba plantes na ba attaques ya ba herbivores elongolaka ba facteurs confondants oyo ewutaka na ba changements ya comportement ya kolia ya ba herbivores, oyo ememaka na ba degrés ya dégâts différents na ba temps différents (34). FAC, oyo eyebani ete ezali ntina monene ya OSM, ekitisaka JAS mpe biyano mosusu ya hormone ya banzete na OSS1, nzokande OSS1 ekitisaka mbala bankama (31). Kasi, OSS1 esalaki niveau ya accumulation ya JA ya ndenge moko soki tokokanisi yango na OSM. Emonanaki liboso ete eyano ya JA na Nepenthes atténué ezali très sensible na OSM, esika FAC ekoki kobatela activité na yango ata soki e dilué 1:1000 na mayi (44). Na yango, soki tokokanisi yango na OSM, atako FAC na OSS1 ezali moke mpenza, ekoki mpo na kotinda bokono ya JA ekoki. Ba études ya kala elakisaki que ba proteines oyo ekokani na porine (45) na ba oligosaccharides (46) ekoki kosalelama lokola ba indices moléculaires pona ko déclencher ba réponses ya défense ya ba plantes na OSS1. Kasi, ezali nanu polele te soki ba eliciteurs oyo na OSS1 nde ezali responsable ya accumulation ya JA oyo emonanaki na études oyo ezali kosalema lelo.
Atako ezali na ba études moke oyo ezali kolimbola ba empreintes métaboliques différentiels oyo euti na application ya ba herbivores différents to JA to SA exogène (acide salicylique) (47), mutu moko te a perturbaki perturbation spécifique ya espèce herbivore na réseau ya matiti ya milona mpe ba effets na yango na spécifique Impact global ya métabolisme e étudier systématiquement. makambo ya moto ye moko. Analyse oyo e confirmaki lisusu que connexion ya réseau hormonal interne na ba hormones misusu ya milona oyo ezali JAs te nde e shape spécificité ya réorganisation métabolique oyo esalemaka na ba herbivores. Mingimingi, tomonaki ete ET oyo euti na OSM ezalaki monene mingi koleka oyo euti na OSS1. Mode oyo ezali na boyokani na contenus ya FAC mingi na OSM, oyo ezali condition nécessaire mpe suffisante mpo na ko déclencher explosion ya ET (48). Na contexte ya interaction entre ba plantes na ba herbivores, fonction ya signalisation ya ET na dynamique ya ba métabolites spécifiques ya plantes ezali kaka sporadique mpe etali kaka groupe composé moko. En plus, ba études mingi esalelaki application exogène ya ET to ba précurseurs na yango to ba inhibiteurs ndenge na ndenge pona koyekola régulation ya ET, parmi oyo ba applications chimiques exogènes wana ekobimisa ba effets secondaires ebele oyo ezali spécifiques te. Na boyebi na biso, boyekoli oyo ezali komonisa examen systématique ya liboso ya monene ya rôle ya ET na usage ya ET mpo na kobimisa mpe ko percevoir ba plantes transgéniques détériorées mpo na ko coordonner dynamique ya métabolome ya milona. Induction ya ET spécifique ya herbivore ekoki na suka ko moduler réponse ya métabolome. Oyo eleki ntina ezali manipulation transgénique ya ba gènes ya biosynthèse ya ET (ACO) mpe ya perception (ETR1) oyo emonisaki accumulation de novo spécifique ya ba phénolamides ya herbivore. Emonanaki liboso ete ET ekoki kobongisa malamu accumulation ya nicotine induite na JA na ko réguler putrescine N-méthyltransférase ( 49 ). Kasi, na kotalela makambo ya masini, eyebani polele te ndenge oyo ET ebongisaka malamu induction ya phénamide. En plus ya fonction ya transduction ya signal ya ET, flux métabolique ekoki pe ko shunté na S-adénosyl-1-méthionine pona ko réguler investissement na ba amides polyaminophénol. S-adénosyl-1-méthionine ezali ET mpe Intermédiaire commun ya nzela ya biosynthétique ya polyamine. Mecanisme oyo signal ET e régulaka niveau ya phénolamide esengeli koyekola lisusu.
Banda kala, mpo na motango monene ya ba métabolites spéciaux ya structure eyebani te, attention makasi na ba catégories métaboliques spécifiques ekokaki te ko évaluer strictement ba changements temporels ya diversité métabolique sima ya ba interactions biologiques. Na tango oyo, na kotalaka analyse ya théorie ya information, résultat principal ya acquisition ya spectre ya MS/MS oyo esalemi na ba métabolites sans bias ezali que ba herbivores oyo baliaka to ba simuler ba herbivores bazali kokoba ko réduire diversité métabolique globale ya métabolome ya nkasa tout en augmentation degré na yango ya spécialisation. Bomati oyo ya mwa ntango moke ya spécificité ya métabolome oyo esalemi na ba herbivores ezali na boyokani na bomati ya synergique ya spécificité ya transcriptome. Eloko oyo esalisaka mingi na spécialisation oyo ya métabolome ya monene (oyo ezali na valeur ya Si ya likolo) ezali métabolite spécial oyo ezali na fonction herbivore oyo ezalaki caractérisée liboso. Modèle oyo ezali na boyokani na prédiction ya théorie ya OD, kasi prédiction ya MT oyo etali randomité ya reprogrammation ya métabolome ezali na boyokani te. Kasi, ba données oyo ezali pe na boyokani na prédiction ya modèle mélangé (MT ya malamu koleka; Figure 1B), po ba métabolites misusu oyo ezali na caractérisé te oyo ezali na ba fonctions ya défense oyo eyebani te ekoki kaka kolanda distribution ya Si aléatoire.
Motindo moko ya koyebana oyo ezwami lisusu na bolukiluki oyo ezali ete kobanda na nivo ya micro-évolution (population ya nzete moko mpe ya makaya) kino na échelle évolutionnaire ya monene (lolenge ya makaya oyo ezali na boyokani makasi), nivo ekeseni ya ebongiseli ya évolution ezali na « défense ya malamu koleka » Ezali na bokeseni monene na makoki ya ba herbivores. Moore mpe bato mosusu. (20) mpe Kessler na Kalske (1) ba proposaki na lipanda ya kobongola ba niveaux misato ya fonctionnel ya biodiversité oyo ekesanaki na ebandeli na Whittaker (50) na ba changements temporels constitutifs mpe induits ya diversité chimique; ba auteurs oyo ba résumer te Ba procédures ya collecte ya ba données ya métabolome na échelle ya munene pe elakisaka te ndenge ya ko calculer diversité métabolique à partir ya ba données wana. Na boyekoli oyo, mbongwana ya mike mike na classification fonctionnelle ya Whittaker ekotala diversité α-métabolique lokola diversité ya spectres ya MS/MS na plant moko donnée, mpe diversité β-métabolique lokola métabolisme intraspécifique ya base ya groupe ya ba populations Space, mpe diversité γ-métabolique ekozala extension ya analyse ya ba espèces ya ndenge moko.
Signal ya JA ezali essentiel pona ba réponses métaboliques ya ba herbivores ebele. Kasi, ezali na bozangi ya ba tests quantitatifs rigours ya contribution ya régulation intraspécifique ya biosynthèse ya JA na diversité ya métabolome, mpe soki signal ya JA ezali site général ya diversification métabolique induite par stress na échelle macroévolutionnaire ya likolo ezali kaka elusive. Tomoni que nature herbivore ya Nepenthes herbivorous e induire spécialisation ya métabolome mpe variation ya spécialisation ya métabolome na kati ya population ya ba espèces ya Nicotiana mpe na kati ya ba espèces ya Nicotiana oyo ezali proche-prochement ezali systématiquement corrélation positive na signalisation ya JA. En plus, tango signal JA ebebi, spécificité métabolique induite na herbivore génotype moko eko annuler (Figure 3, C et E). Lokola mbongwana ya spectre métabolique ya ba populations ya Nepenthes atténuées naturelle ezali mingi mingi quantitative, mbongwana ya diversité mpe spécificité ya β métabolique na analyse oyo ekoki kozala mingi mingi mpo na excitation makasi ya ba catégories ya composés riches en métabolites. Ba classes composées oyo e dominaka partie ya profil ya métabolome mpe ememaka na corrélation positive na ba signaux JA.
Lokola ba mécanismes biochimiques ya espèce ya makaya oyo ezali na boyokani makasi na yango ekeseni mpenza, ba métabolites e identifier spécifiquement na aspect qualitative, yango wana ezali plus analytique. Traitement ya théorie ya information ya profil métabolique capturé emonisaka que induction herbivore e exacerber trade-off entre diversité gamma métabolique na spécialisation. Signal ya JA ezali na rôle central na trade-off oyo. Bomati ya spécialisation ya métabolome ezali na boyokani na prédiction principale ya OD mpe ezali na corrélation positive na signal JA, alors que signal JA ezali na corrélation négative na diversité gamma métabolique. Ba modèles oyo ezali kolakisa que capacité ya OD ya ba plantes ezuami mingi mingi na plasticité ya JA, ezala na échelle microévolutionnaire to na échelle évolutionnaire ya munene. Ba expériences ya application exogène ya JA oyo e contourner ba défauts ya biosynthèse ya JA emonisaka lisusu que ba espèces ya makaya oyo ezali na boyokani makasi ekoki kokesenisama na ba espèces oyo ezo répondre na signal pe ezo répondre na signal te, kaka ndenge moko na mode na bango ya JA na plasticité ya métabolome induite na ba herbivores. Ba espèces non réponses ya signal ekoki ko répondre te mpo na incapacité na yango ya kobimisa JA endogène mpe na yango ezali soumis na ba limitations physiologiques. Yango ekoki kozala mpo na ba mutations na ba gènes mosusu ya ntina na nzela ya signalisation ya JA (AOS mpe JAR4 na N. crescens) ya. Résultat oyo ezali ko souligner que ba modèles macroévolutionnaires oyo ya interspecies ekoki kozala surtout conduite na ba changements ya perception ya hormone interne mpe ya réponse.
En plus ya interaction entre ba plantes na ba herbivores, exploration ya diversité métabolique ezali na relation na ba progrès théoriques nionso ya ntina na recherche ya adaptation biologique na environnement pe évolution ya ba traits phénotypiques complexes. Na bomati ya motango ya ba données oyo ezuami na ba instruments ya MS ya mikolo oyo, ba tests ya hypothèse na diversité métabolique ekoki sikoyo koleka ba différences ya ba métabolites individuels/catégories mpe kosala analyse mondiale mpo na kobimisa ba modèles oyo ekanisamaki te. Na mosala ya botangi ya monene, lisese ya motuya ezali likanisi ya kokanisa ba cartes ya tina oyo ekoki kosalelama pona koluka ba données. Na yango, résultat moko ya motuya ya combinaison actuelle ya métabolomique MS/MS sans bias na théorie ya information ezali que epesaka métrique simple oyo ekoki kosalelama pona kotonga ba cartes pona ko naviguer na diversité métabolique na ba échelles taxonomiques différentes. Ezali esengelami ya moboko ya lolenge oyo. Boyekoli ya évolution micro/macro pe écologie communautaire.
Na niveau macro-évolutionnaire, moboko ya théorie ya co-évolution ya ba plantes-insectes ya Ehrlich na Raven (51) ezali ya ko prédire que variation ya diversité métabolique interspecies nde ezali cause ya diversification ya ba lignées ya ba plantes. Kasi, na mibu ntuku mitano uta kobimisama ya mosala oyo ya ntina, hypothèse oyo emekamaki mingi te (52). Yango euti mingi mingi na bizaleli ya phylogénétique ya bizaleli ya métabolisme oyo ekokani na kati ya milɔngɔ ya banzete oyo ezali na ntaka molai. Rareté ekoki kosalelama pona ko ancrer ba méthodes ya analyse cible. Flux ya mosala ya MS/MS ya lelo oyo esalemi na théorie ya information e quantifier similarité structurelle ya MS/MS ya ba métabolites oyo eyebani te (sans sélection préalable ya ba métabolites) pe ebongoli ba MS/MS oyo na ensemble ya MS/MS, donc na métabolisme professionnel Ba modèles macro-évolutionnaires oyo ekokanisi na échelle ya classification. Ba indicateurs statistiques ya pete. Processus ekokani na analyse phylogénétique, oyo ekoki kosalela alignment ya séquence pona ko quantifier taux ya diversification to évolution ya caractère sans prédiction prévu.
Na niveau biochimique, hypothèse ya dépistage ya Firn na Jones (53) elakisi que diversité métabolique e maintenir na ba niveaux différents pona kopesa ba matières premières pona ko exercer ba activités biologiques ya ba métabolites oyo ezalaki liboso na relation te to substituées. Ba méthodes ya théorie ya information epesaka cadre oyo ba transitions évolutionnaires spécifiques oyo esalemaka na ba métabolites oyo esalemaka na tango ya spécialisation ya ba métabolites ekoki ko quantifier lokola eteni ya processus ya dépistage évolutionnaire oyo esengami : adaptation biologiquement active depuis basse spécificité à haute spécificité Ba métabolites inhibiés ya environnement moko boye.
Na nyonso, na mikolo ya ebandeli ya biologie moléculaire, ba théories ya ntina ya défense ya banzete esalemaki, mpe ba méthodes déductives oyo etambwisami na hypothèse déductive etalelami mingi lokola nzela se moko ya progrès ya science. Yango euti mingimingi na bandelo ya tekiniki ya komeka métabolome mobimba. Atako ba méthodes dirigées par hypothèse ezali surtout utile pona kopona ba mécanismes causaux misusu, makoki na yango ya ko avancé bososoli na biso ya ba réseaux biochimiques ezali plus limité koleka ba méthodes informatiques oyo ezali lelo oyo na science contemporaine oyo esalelaka ba données mingi. Na yango, ba théories oyo ekoki ko prédire te ezali mosika koleka portée ya ba données oyo ezali, yango wana cycle hypothétique ya formule/test ya progrès na domaine ya recherche ekoki kolongolama te (4). Tomoni liboso ete flux ya mosala ya calcul ya métabolomique oyo ekotisami awa ekoki kozongisa intérêt na makambo ya sika (ndenge nini) mpe ya suka (mpo na nini) ya diversité métabolique, mpe ko contribuer na époque ya sika ya science ya ba données guidées théoriquement. Eleko yango etalelaki lisusu makanisi ya ntina oyo efulaki bankola ya kala.
Bolei ya semba ya ba herbivores esalemaka na kobɔkɔla larve ya instar ya mibale to larve Sl na nkasa moko ya molona ya pitcher ya langi ya Pale ya molona moko oyo ebimisaka fololo ya rose, na ba replicates ya milona 10 na molona moko. Bakangamaki na ba larves ya banyama mikemike na ba pinces, mpe bazwaki misisa ya nkasa oyo etikalaki ngonga 24 mpe 72 nsima ya kozwa mikrobe mpe batyaki yango nokinoki na malili, mpe babimisaki ba métabolites.
Simuler traitement herbivore na ndenge ya synchronisé makasi. Lolenge yango ezali ya kosalela ba roues ya motindo ya elamba mpo na kotɔbɔla milɔngɔ misato ya nzube na ngámbo mokomoko ya nsɔngɛ ya katikati ya nkasa misato oyo epanzani mobimba ya molona na boumeli ya eteni ya bokoli ya guirlande ya elamba, mpe mbala moko kopakola 1:5 Diluted Ms. To kosalela misapi oyo ezali na gant mpo na kokɔtisa S1 OS na mpota ya kotɔbɔla. Kobuka mpe kosala mosala ya nkasa ndenge tolobeli yango awa na likoló. Salelá mayele oyo tolobeli liboso mpo na kobimisa ba métabolites ya libosoliboso mpe ba hormones ya banzete (54).
Mpo na bosaleli ya JA exogène, nkasa misato ya pétiole ya moko na moko ya milona motoba oyo ebimisaka fololo ya rose ya lolenge moko na moko esalemi na 20μl ya pâte ya lanoline oyo ezali na 150μg ya MeJA (Lan + MeJA), mpe 20μl ya lanoline bakisa lisalisi ya mpota (Lan + W), to kosalela 20μl ya lanoline ya peto lokola contrôle. Babukaki nkasa yango ngonga 72 nsima ya kosala yango, batyaki yango na congelé mbala moko na azote ya mai, mpe babombaki yango na -80°C tii ntango bakosalela yango.
Ba lignes transgéniques minei ya JA na ET, elingi koloba irAOC (36), irCOI1 (55), irACO na sETR1 (48), ezuami na groupe ya recherche na biso. irAOC elakisaki makasi bokiti ya niveau ya JA mpe JA-Ile, nzokande irCOI1 ezalaki sensibles te na ba JAs. Soki tokokanisi yango na EV, accumulation ya JA-Ile emati. Ndenge moko mpe, irACO ekokitisa kobimisama ya ET, mpe soki tokokanisi yango na EV, sETR1, oyo ezali na boyokani te na ET, ekobakisa kobimisama ya ET.
Spectromètre laser photoacoustique (sensor Sense ETD-300 capteur ET en temps réel) esalelamaka pona kosala mesure ya ET na ndenge ya invasive te. Mbala moko nsima ya kosalisa yango, bakataki ndambo ya nkasa mpe batyaki yango na fiole ya verre oyo ekangami na 4 ml, mpe batikaki esika ya motó eyangana na boumeli ya ngonga 5. Na tango ya bomekoli, basukolaki fiole moko na moko na mopepe ya 2 litres/heure ya mopepe ya peto na boumeli ya miniti 8, oyo elekaki liboso na catalyseur oyo epesami na Sensor Sense mpo na kolongola CO2 mpe mayi.
Ba données ya microarray ebimisamaki na ebandeli na (35) mpe ebombamaki na Base de données complète d’expression génétique ya Centre national d’information biotechnologie (NCBI) (numéro d’accession GSE30287). Ba données oyo ekokani na nkasa oyo euti na traitement ya W + OSMs pe contrôle oyo ebeba te ezuami pona boyekoli oyo. Intensité brute ezali log2. Yambo ya analyse statistique, base ya base ebongwanaki pe e normaliser na 75e percentile na yango na kosalelaka logiciel R.
Ba données ya séquençage original ya ARN (ARN-seq) ya espèce ya Nicotiana ezuami na NCBI Short Reading Archives (SRA), nimero ya projet ezali PRJNA301787, oyo elobamaki na Zhou et al. (39) mpe kokende liboso ndenge elobami na (56). Ba données brutes oyo esalemi na W + W, W + OSM pe W + OSS1 oyo ekokani na ba espèces ya Nicotiana eponami pona analyse na études oyo, pe esalemi na ndenge oyo : Ya liboso, ba lectures brutes ARN-seq ebongolamaki na format FASTQ. HISAT2 ebongoli FASTQ na SAM, mpe SAMtools ebongoli ba fichiers SAM na ba fichiers BAM oyo ebongisami. StringTie esalelamaka mpo na kosala calcul ya expression ya ba gènes, mpe méthode na yango ya expression ezali que ezali na ba fragments na mille fragments ya base na million ya ba fragments ya transcription séquences.
Colonne chromatographique ya Acclaim (150 mm x 2,1 mm; taille ya particule 2,2μm) oyo esalelami na analyse pe colonne ya garde ya 4 mm x 4 mm ezali na matériel moko. Gradient binaire oyo elandi esalelami na système Dionex UltiMate 3000 Ultra High Performance Liquid Chromatographie (UHPLC): 0 à 0,5 minutes, isocratique 90% A [mai désionisée, 0,1% (v/v) acétonitrile mpe 0,05% acide formique], 10% B (Acétonitrile mpe 0,05% acide formique); 0,5 kino 23,5 minutes, phase ya gradient ezali 10% A mpe 90% B, respectivement; 23,5 kino 25 minutes, isocratique 10% A mpe 90% B. Débit ezali 400μl/min. Pona ba analyses nionso ya MS, injecter eluant ya colonne na analyseur quadrupole pe ya temps d’vol (qTOF) oyo ezali na source ya électropulvérisation oyo ezali kosala na mode ionisation positive (tension capillaire, 4500 V; sortie capillaire 130 V ; Température ya kokauka 200°C; flux ya mopepe ya kokauka 10 litres/min).
Kosala analyse ya fragment MS / MS (oyo ekobengama na sima MS / MS) oyo ezali na tina te to oyo ekoki kokesenisa te na ba données pona kozua ba informations structurelles na oyo etali profil métabolique détectable en général. Likanisi ya méthode MS/MS indiscriminée esalemi na likambo oyo ete quadrupole ezali na fenêtre ya isolement ya masse ya munene mingi [yango wana, talela ba signaux nionso ya rapport masse-charge (m/z) lokola ba fragments]. Mpo na ntina oyo, lokola esaleli ya Impact II ekokaki te kosala inclinaison ya CE, ba analyses indépendantes ebele esalemaki na nzela ya ba valeurs ya énergie ya collision ya dissociation induite par collision (CE) oyo emati. Na mokuse, kosala liboso analyse ya échantillon na nzela ya ionisation UHPLC-électrospray/qTOF-MS na kosalelaka mode spectrométrie de masse unique (ba conditions ya fragmentation ya nse oyo esalemi na fragmentation in-source), scanner kobanda m/z 50 kino 1500 na fréquence ya répétition ya 5 Hz. Salelá azote lokola gaz ya bokutani mpo na botangi ya MS/MS, mpe sala ba mesures indépendantes na ba tensions minei ekeseni oyo elandi ya dissociation induite par collision : 20, 30, 40, mpe 50 eV. Na boumeli ya mosala mobimba ya bomekoli, quadrupole ezali na fenetre ya isolement ya masse ya monene koleka, kobanda m/z 50 kino 1500. Tango expérience ya nzoto ya liboso m/z mpe ya largeur ya isolement etiamaki na 200, intervalle ya masse e activer automatiquement na logiciel ya fonctionnement ya instrument mpe 0 Da. Scan mpo na ba fragments ya masse lokola na mode masse unique. Salelá formate de sodium (50 ml ya isopropanol, 200 μl ya acide formique mpe 1 ml ya solution aqueuse ya NaOH 1M) mpo na calibration ya masse. Na kosalelaka algorithme ya Bruker ya calibration ya précision makasi, fichier ya ba données e calibré sima ya kosala spectre moyen na période ya temps donnée. Salelá fonction ya exportation ya logiciel Data Analysis v4.0 (Brook Dalton, Bremen, Allemagne) mpo na kobongola ba fichiers ya ba données brutes na format NetCDF. Ensemble ya ba données ya MS/MS ebombami na base de données ya métabolomique ouverte MetaboLights (www.ebi.ac.uk) na numéro ya accès. MTBLS1471.
Assemblage ya MS/MS ekoki kosalema na nzela ya analyse ya corrélation entre ba signaux ya qualité MS1 na MS/MS pona énergie ya collision ya se pe ya likolo pe mibeko ya sika oyo esalemi. Script R esalelamaka pona ko réaliser analyse ya corrélation ya distribution ya précurseur na produit, pe script C# (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) esalelamaka pona ko mettre en œuvre mibeko.
Pona kokitisa ba erreurs ya lokuta ya positifs oyo euti na makelele ya fond pe corrélation ya lokuta oyo euti na ko détecter ba fonctionnalités m/z mosusu kaka na mua ba échantillons, tosalelaka fonction « sommet remplir » ya paquet R XCMS (pour correction ya makelele ya fond) Esengeli kosalelama pona ko remplacer intensité ya « NA » (sommet indetecté). Tango fonction ya sommet ya kotondisa esalelami, ezali naino na ba valeurs ya intensité ya « 0′′ ebele na ensemble ya ba données oyo ekozala na effet na calcul ya corrélation.Na sima, tokokanisi ba résultats ya traitement ya ba données oyo ezuami tango fonction ya sommet remplir esalelami pe tango fonction ya sommet remplir esalelami te, pe to calculer valeur ya makelele ya fond na kotalaka valeur estimée moyenne corrigée, pe sima to remplacer ba valeurs ya intensité oyo ya 0 na valeur ya fond calculé.Tozali pe bazalaki kotalela kaka makambo oyo makasi na yango elekaki mbala misato motuya ya nsima mpe bazalaki kotalela yango lokola “nsɔngɛ ya solosolo.” Pona ba calculs ya PCC, kaka ba signaux m/z ya précurseur d’échantillon (MS1) pe ba ensembles ya ba données ya fragment oyo ezali na ba sommets ya solo ata mwambe nde etalelami.
Soki makasi ya eloko ya qualité ya précurseur na échantillon mobimba ezali na boyokani makasi na makasi oyo ekitisami ya eloko moko ya qualité oyo esalemi na énergie ya collision ya se to ya likolo, pe ezaleli yango e marqué te lokola sommet ya isotope na CAMERA, ekoki kolimbolama lisusu. Na sima, na kosala calcul ya ba paires précurseurs-produit nionso possibles na kati ya 3 s (fenêtre ya temps de rétention estimée pona rétention ya sommet), analyse ya corrélation esalemi. Kaka tango motuya ya m/z ezali na se koleka motuya ya précurseur pe bopanzani ya MS/MS esalemi na esika ya échantillon moko na ensemble ya ba données na précurseur oyo euti na yango, nde etalelami lokola fragment.
Na kotalaka mibeko mibale oyo ya pete, tolongoli biteni oyo elakisami na motuya ya m/z oyo eleki m/z ya précurseur oyo ezuami, pe na kotalaka esika ya échantillon esika précurseur ebimi pe fragment oyo elakisami. Ezali pe possible pona ba fonctionnalités ya qualité oyo esalemi na ba fragments ebele ya source oyo esalemi na mode MS1 lokola ba précurseurs candidats, na yango ko produire ba composés MS/MS redundants. Pona kokitisa redundance ya ba données oyo, soki similarité ya NDP ya ba spectres eleki 0,6, pe ezali ya chromatogramme « pcgroupe » annoté na CAMERA, tokosangisa yango. Na suka, tosangisaka ba résultats nionso minei ya CE oyo ezo sangana na précurseur na ba fragments na spectre composite déconvolué final na kopona sommet ya intensité ya likolo na kati ya ba sommets candidats nionso oyo ezali na valeur m/z moko na ba énergies ya collision différentes. Ba étapes ya traitement oyo elandi esalemi na concept ya spectre composite pe ezuami na compte ba conditions CE différentes oyo esengeli pona ko maximiser probabilité ya fragmentation, po ba fragments mosusu ekoki ko détecté kaka sous énergie spécifique ya collision.
RDPI (30) esalemaki mpo na kosala calcul ya inducibilité ya profil métabolique. Diversité ya spectre métabolique (indice Hj) ezuami na ebele ya ba précurseurs ya MS/MS na kosalelaka entropie ya Shannon ya distribution ya fréquence ya MS/MS na kosalelaka équation oyo elandi oyo elimbolami na Martínez et al. (8). Hj = −∑i = 1mPijlog2(Pij) esika Pij ekokani na fréquence relative ya i-e MS/MS na j-e échantillon (j = 1, 2,..., m) (i = 1, 2, ..., m) t).
Spécificité métabolique (indice Si) elimbolami lokola identité ya expression ya MS/MS moko donnée na oyo etali fréquence entre ba échantillons oyo ezali ko considéré. Spécificité ya MS/MS e calculer lokola Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi) .
Salelá formule oyo elandi mpo na komeka indice δj oyo etali métabolome ya échantillon j mokomoko, mpe mwayene ya spécificité ya MS/MS δj = ∑i = 1mPijSi
Ba spectres ya MS/MS esalemi mibale mibale, mpe bokokani etangami na kotalaka ba scores mibale. Ya liboso, na kosalelaka NDP standard (eyebani pe na kombo ya méthode ya corrélation cosine), salela équation oyo elandi pona ko scorer similarité ya segment entre spectres NDP = (∑iS1 & S2WS1, iWS2, i) 2∑iWS1, i2∑iWS2, i2 esika S1 na S2 En correspondance, pona spectre 1 na spectre 2, pe WS1, i na WS2, i ezali komonisa kilo oyo esalemi na kotalaka makasi ya sommet oyo bokeseni ya i-e sommet commun kati ya ba spectres mibale ezali na se ya 0,01 Da. Kilo etangami boye : W = [intensité ya sommet] m [quality] n, m = 0.5, n = 2, ndenge MassBank epesi likanisi.
Méthode ya mibale ya kopesa ba points esalemaki, oyo esengaki ko analyser NL oyo bakabolaka kati ya MS/MS. Mpo na yango, tosalelaki ba listes 52 ya NL oyo ekutanaki mingi na tango ya processus ya fragmentation ya MS en tandem, mpe NL oyo ezali spécifique mingi (fichier ya ba données S1) oyo ekomamaki liboso na annotation mpo na spectre ya MS/MS ya ba métabolites secondaires ya espèce ya Nepenthes oyo elɛmbi ( 9, 26). Bosala vecteur binaire ya 1 na 0 pona MS/MS moko moko, oyo ekokani na courant pe non-existent ya quelques NL respectivement. Na kotalaka bokokani ya ntaka ya euclidien, score ya bokokani ya NL etangami pona paire moko moko ya ba vecteurs NL binaire.
Pona kosala clustering double, tosalelaki ensemble R DiffCoEx, oyo esalemi na extension ya Analyse de co-expression des gènes pondérée (WGCNA). Na kosalelaka ba matrices ya scoring NDP na NL ya ba spectres MS/MS, tosalelaki DiffCoEx pona ko calculer matrice ya corrélation comparative. Clustering binaire esalemaka na kotiya paramètre “cutreeDynamic” na méthode = “hybride”, cutHeight = 0.9999, deepSplit = T, mpe minClusterSize = 10. Code source R ya DiffCoEx ezuami na fichier 1 ya kobakisa na Tesson et al. (57) mpe; Ensemble logiciel R WGCNA oyo esengeli ekoki kozwama na https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA.
Pona kosala analyse ya réseau moléculaire MS/MS, to calculer connectivité spectrale couplée sur la base ya ba types ya similarité NDP na NL, pe tosalelaki logiciel Cytoscape pona ko visualiser topologie ya réseau en utilisant disposition organique na application ya extension ya algorithme ya layout CyFilescape yFiles.
Salelá R version 3.0.1 mpo na kosala botangi ya statistique na ba données. Signification statistique etalemaki na nzela ya analyse ya variance à deux voies (ANOVA), elandami na test post-hoc ya différence honnêtement significative (HSD) ya Tukey. Pona ko analyser bokeseni kati ya traitement herbivore na témoin, distribution ya deux mikila ya ba groupes mibale ya ba échantillons oyo ezali na variance moko e analysé na nzela ya test t ya Student.
Mpo na biloko ya kobakisa mpo na lisolo oyo, talá http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1
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Théorie ya information epesaka mbongo ya universel pona comparaison ya ba métabolomes spéciaux na prédiction ya ba théories ya défense ya test.
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©2021 Lisangá ya Amerika mpo na botomboli siansi. makoki nyonso mazali ya yo. AAAS ezali partenaire ya HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef mpe COUNTER. Bokoli ya siansi ISSN 2375-2548.