የተለያዩ የእፅዋት መከላከያ ንድፈ ሐሳቦች የእፅዋትን ልዩ ሜታቦሊዝም ቅጦችን ለማብራራት አስፈላጊ የንድፈ ሐሳባዊ መመሪያ ይሰጣሉ፣ ነገር ግን ቁልፍ ትንበያዎቻቸው አሁንም መፈተሽ አለባቸው። እዚህ፣ ከግለሰብ ተክሎች እስከ ህዝብ እና በቅርብ ተዛማጅ ዝርያዎች ድረስ የትምባሆ የተዳከሙ ዝርያዎችን ሜታቦሎምን በስርዓት ለማሰስ ያልተገደበ የታንደም ማሽተ ስፔክትሮሜትሪ (MS/MS) ትንተና ተጠቅመናል፣ እና በመረጃው ውስጥ ባለው ውህድ ስፔክትራ ላይ የተመሰረቱ በርካታ የጅምላ ስፔክትሮሜትሪክ ባህሪ ንድፈ ሐሳቦችን አስተካክለናል። የአመቻች መከላከያ (OD) እና የሚንቀሳቀሱ ኢላማ (MT) ንድፈ ሐሳቦችን ቁልፍ ትንበያዎች ለመፈተሽ ማዕቀፍ። የእፅዋት ሜታቦሎሚክስ የመረጃ ክፍል ከኦዲ ንድፈ ሐሳብ ጋር የሚጣጣም ነው፣ ነገር ግን በእፅዋት ዝንቦች ምክንያት በሚከሰቱ የሜታቦሎሚክስ ተለዋዋጭነት ላይ የኤምቲ ንድፈ ሐሳብ ዋና ትንበያን ይቃረናል። ከማይክሮ እስከ ማክሮ የዝግመተ ለውጥ ሚዛን፣ የጃስሞኔት ምልክት የኦዲ ዋና መወሰኛ ሆኖ ተለይቷል፣ የኤቲሊን ምልክት ደግሞ በኤምኤስ/ኤምኤስ ሞለኪውላር ኔትወርክ የተገለጹትን የእፅዋት ዝንቦች-ተኮር ምላሽ በጥሩ ሁኔታ ማስተካከልን ሰጥቷል።
የተለያዩ መዋቅሮች ያሏቸው ልዩ ሜታቦላይቶች በተለይም ጠላቶችን በመከላከል ረገድ ተክሎችን ከአካባቢ ጋር በማላመድ ረገድ ዋና ተሳታፊዎች ናቸው (1)። በእፅዋት ውስጥ የሚገኘው ልዩ ሜታቦሊዝም አስደናቂ ልዩነት በብዙ የስነ-ምህዳር ተግባሮቹ ላይ ለአስርተ ዓመታት ጥልቅ ምርምርን አነሳስቷል፣ እና የእፅዋት መከላከያ ንድፈ ሐሳቦች ረጅም ዝርዝር ፈጥሯል፣ እነዚህም የእፅዋት-ነፍሳት መስተጋብር የዝግመተ ለውጥ እና የስነ-ምህዳር እድገት ናቸው። ተጨባጭ ምርምር አስፈላጊ መመሪያ ይሰጣል (2)። ሆኖም፣ እነዚህ የእፅዋት መከላከያ ንድፈ ሐሳቦች የግምታዊ ቅነሳ አመክንዮ መደበኛ መንገድን አልተከተሉም፣ በዚህ ውስጥ ቁልፍ ትንበያዎች በተመሳሳይ የትንታኔ ደረጃ (3) ላይ የነበሩ እና የሚቀጥለውን የቲዎሬቲካል ልማት ዑደት ለማራመድ በሙከራ የተፈተኑበት (4)። የቴክኒክ ገደቦች የውሂብ መሰብሰብን ለተወሰኑ የሜታቦሊዝም ምድቦች ይገድባሉ እና የልዩ ሜታቦላይቶች አጠቃላይ ትንተናን አያካትትም፣ በዚህም ለቲዎሬቲካል ልማት አስፈላጊ የሆኑ የምድብ-ምድብ ንጽጽሮችን ይከላከላል (5)። በተለያዩ የእፅዋት ቡድኖች መካከል ያለውን የሜታቦሊዝም ቦታ የማቀነባበሪያ የስራ ፍሰት ለማነፃፀር አጠቃላይ የሜታቦሎሚክስ መረጃ አለመኖር እና የጋራ ምንዛሪ አለመኖሩ የመስኩን ሳይንሳዊ ብስለት ያደናቅፋል።
በታንደም ጅምላ ስፔክትሮሜትሪ (MS/MS) ሜታቦሎሚክስ መስክ የቅርብ ጊዜ እድገቶች በአንድ የተወሰነ የስርዓት ክላድ ውስጥ እና ዝርያዎች መካከል ያለውን የሜታቦሊዝም ለውጦችን በተሟላ ሁኔታ ሊገልጹ ይችላሉ፣ እና በእነዚህ ውስብስብ ድብልቆች መካከል ያለውን መዋቅራዊ ተመሳሳይነት ለማስላት ከስሌት ዘዴዎች ጋር ሊጣመሩ ይችላሉ። የኬሚስትሪ ቅድመ እውቀት (5)። በትንታኔ እና በኮምፒዩተር ውስጥ የላቁ ቴክኖሎጂዎች ጥምረት በሜታቦሊዝም ልዩነት ሥነ-ምህዳራዊ እና የዝግመተ ለውጥ ንድፈ ሐሳቦች የተደረጉ ብዙ ትንበያዎችን ለረጅም ጊዜ ለመፈተሽ አስፈላጊ ማዕቀፍ ይሰጣል። ሻነን (6) በ1948 በዋና ጽሑፋቸው ውስጥ ለመጀመሪያ ጊዜ የመረጃ ንድፈ ሐሳብን አስተዋውቀዋል፣ ይህም ከመጀመሪያው አተገባበር ውጪ በብዙ መስኮች ጥቅም ላይ ውሏል። በጂኖሚክስ፣ የመረጃ ንድፈ ሐሳብ ቅደም ተከተል ወግ አጥባቂ መረጃን ለመለካት በተሳካ ሁኔታ ተተግብሯል (7)። በትራንስክሪፕቶሚክስ ምርምር፣ የመረጃ ንድፈ ሐሳብ በትራንስክሪፕቶሜም ውስጥ ያሉትን አጠቃላይ ለውጦች ይተነትናል (8)። በቀደመው ጥናት፣ በእፅዋት ውስጥ ያለውን የቲሹ ደረጃ ሜታቦሊዝም እውቀት ለመግለጽ የመረጃ ንድፈ ሐሳብን ስታቲስቲካዊ ማዕቀፍ ለሜታቦሎሚክስ ተግባራዊ አድርገናል (9)። እዚህ፣ በኤምኤስ/ኤምኤስ ላይ የተመሠረተ የስራ ፍሰትን በጋራ ምንዛሬ ውስጥ ባለው የሜታቦሎሜሽን ልዩነት የሚታወቀውን የመረጃ ንድፈ ሐሳብ ስታቲስቲካዊ ማዕቀፍ እናጣምራለን፣ ይህም በእፅዋት አፍቃሪዎች የሚፈጠረውን የሜታቦሎሜ የእፅዋት መከላከያ ንድፈ ሐሳብ ቁልፍ ትንበያዎችን ለማነፃፀር ነው።
የዕፅዋት መከላከያ ቲዎሬቲካል ማዕቀፎች ብዙውን ጊዜ እርስ በእርስ የሚዋሃዱ ሲሆኑ በሁለት ምድቦች ሊከፈሉ ይችላሉ፡- እንደ ምርጥ መከላከያ (OD) (10)፣ የሚንቀሳቀስ ኢላማ (MT) (11) እና ገጽታ (12) ቲዎሪ ባሉ የመከላከያ ተግባራት ላይ ተመስርተው የእፅዋት-ተኮር ሜታቦላይቶችን ስርጭት ለማብራራት የሚሞክሩ፣ ሌሎች ደግሞ እንደ ካርቦን ያሉ የሀብት አቅርቦት ለውጦች የእፅዋትን እድገት እና የልዩ ሜታቦላይቶችን ክምችት እንዴት እንደሚነኩ ሜካኒካል ማብራሪያዎችን ይፈልጋሉ፡ የንጥረ ነገር ሚዛን መላምት (13)፣ የእድገት መጠን መላምት (14) እና የእድገት እና የልዩነት ሚዛን መላምት (15)። ሁለቱ የቲዎሬዎች ስብስቦች በተለያዩ የትንታኔ ደረጃዎች ላይ ይገኛሉ (4)። ሆኖም፣ በተግባራዊ ደረጃ የመከላከያ ተግባራትን የሚያካትቱ ሁለት ንድፈ ሐሳቦች ስለ ተክል ተዋጽኦ እና ሊዳሰሱ የሚችሉ መከላከያዎች ውይይትን ይቆጣጠራሉ፡ የኦዲ ቲዎሪ፣ ይህም ተክሎች ውድ በሆኑ የኬሚካል መከላከያዎቻቸው ላይ ኢንቨስት እንደሚያደርጉ የሚገምት ሲሆን ለምሳሌ ሲዋጡ፣ የሣር እንስሳ ጥቃት ሲሰነዝር፣ ለወደፊቱ ጥቃት በሚፈጠርበት ጊዜ፣ የመከላከያ ተግባር ያለው ውህድ ይመደባል (10)፤ የኤምቲ መላምት የአቅጣጫ ሜታቦላይት ለውጥ ዘንግ እንደሌለ ይጠቁማል፣ ነገር ግን ሜታቦላይቱ በዘፈቀደ ስለሚለዋወጥ፣ የእፅዋት አፍቃሪዎችን የሚያጠቁትን የሜታቦሊክ “የእንቅስቃሴ ኢላማ” የመከልከል እድል ይፈጥራል። በሌላ አነጋገር፣ እነዚህ ሁለት ንድፈ ሐሳቦች የእፅዋት አፍቃሪዎችን ጥቃት ከፈጸሙ በኋላ ስለሚከሰተው የሜታቦሊክ ዳግም ግንባታ ተቃራኒ ትንበያዎችን ይሰጣሉ፡- በመከላከያ ተግባር (OD) እና ባልተመሩ የሜታቦላይቶች ለውጦች (MT) መካከል ያለው ግንኙነት (11)።
የኦዲ እና ኤምቲ መላምቶች በሜታቦሎሜ ውስጥ የሚከሰቱ ለውጦችን ብቻ ሳይሆን የእነዚህ ሜታቦላይቶች ክምችት የሚያስከትሉትን ሥነ-ምህዳራዊ እና የዝግመተ ለውጥ ውጤቶችንም ያካትታሉ፣ ለምሳሌ በተወሰነ ሥነ-ምህዳራዊ አካባቢ ውስጥ የእነዚህ ሜታቦላይቶች ለውጦች ጥቅሞች (16)። ምንም እንኳን ሁለቱም መላምቶች ውድ ሊሆኑ ወይም ላይሆኑ የሚችሉ ልዩ ሜታቦላይቶችን የመከላከያ ተግባር ቢገነዘቡም፣ የኦዲ እና ኤምቲ መላምቶችን የሚለየው ቁልፍ ትንበያ በተፈጠሩት የሜታቦሊክ ለውጦች አቅጣጫ ላይ ነው። የኦዲ ቲዎሪ ትንበያ እስካሁን ድረስ ከፍተኛ የሙከራ ትኩረት አግኝቷል። እነዚህ ሙከራዎች በግሪንሀውስ እና በተፈጥሮ ሁኔታዎች ውስጥ ያሉ የተወሰኑ ውህዶች የተለያዩ ሕብረ ሕዋሳት ቀጥተኛ ወይም ቀጥተኛ ያልሆነ የመከላከያ ተግባራትን ጥናት እንዲሁም በእፅዋት ልማት ደረጃ ላይ ያሉ ለውጦችን ያካትታሉ (17-19)። ሆኖም፣ እስካሁን ድረስ፣ ለማንኛውም ኦርጋኒክ የሜታቦሊክ ልዩነት ዓለም አቀፍ አጠቃላይ ትንተና የስራ ፍሰት እና የስታቲስቲክስ ማዕቀፍ ባለመኖሩ፣ በሁለቱ ንድፈ ሐሳቦች (ማለትም የሜታቦሊክ ለውጦች አቅጣጫ) መካከል ያለው ዋና ልዩነት ትንበያ ሊፈተን ይገባል። እዚህ ላይ እንዲህ ዓይነቱን ትንተና እናቀርባለን።
ከእፅዋት-ተኮር ሜታቦላይቶች በጣም ጉልህ ከሆኑ ባህሪያት አንዱ ከነጠላ ተክሎች፣ ከሕዝብ ብዛት እስከ ተመሳሳይ ዝርያዎች (20) ድረስ በሁሉም ደረጃዎች ያላቸው እጅግ በጣም ከፍተኛ የሆነ መዋቅራዊ ልዩነት ነው። በልዩ ሜታቦላይቶች ላይ ብዙ የቁጥር ለውጦች በሕዝብ ብዛት ሊታዩ ይችላሉ፣ ጠንካራ የጥራት ልዩነቶች ግን ብዙውን ጊዜ በዝርያ ደረጃ ይጠበቃሉ (20)። ስለዚህ የእፅዋት ሜታቦሊዝም ልዩነት የተግባራዊ ልዩነት ዋና ገጽታ ሲሆን፣ ለተለያዩ ልዩ ቦታዎች፣ በተለይም በልዩ ነፍሳት እና በጋራ እፅዋት አራዊት የተለያዩ የወረራ እድሎች ካሏቸው አካባቢዎች ጋር መላመድን የሚያንፀባርቅ ነው። የፍራንኬል (22) በእፅዋት-ተኮር ሜታቦላይቶች መኖር ምክንያቶች ላይ ባወጣው አዲስ ጽሑፍ፣ ከተለያዩ ነፍሳት ጋር ያለው መስተጋብር እንደ አስፈላጊ የምርጫ ግፊቶች ተቆጥሯል፣ እና እነዚህ መስተጋብሮች በዝግመተ ለውጥ ወቅት እፅዋትን እንደቀረጹ ይታመናል። የሜታቦሊክ መንገድ (23)። በልዩ ሜታቦላይቶች ልዩነት ውስጥ ያሉ የዝርያ ልዩነቶች ከዕፅዋት አራዊት ስልቶች ጋር በተያያዘ ከተዋሃደ እና ከሚዳሰስ የእፅዋት መከላከያ ጋር የተያያዘውን የፊዚዮሎጂ ሚዛን ሊያንፀባርቁ ይችላሉ፣ ምክንያቱም ሁለቱ ዝርያዎች ብዙውን ጊዜ እርስ በእርስ አሉታዊ በሆነ መልኩ የተገናኙ ናቸው (24)። ምንም እንኳን ሁልጊዜ ጥሩ መከላከያን መጠበቅ ጠቃሚ ሊሆን ቢችልም፣ ከመከላከያ ጋር የተያያዙ ወቅታዊ የሜታቦሊክ ለውጦች ተክሎች ለሌሎች የፊዚዮሎጂ ኢንቨስትመንቶች ጠቃሚ ሀብቶችን እንዲመድቡ (19፣ 24) እና የሲምባዮሲስን አስፈላጊነት እንዲያስወግዱ በማድረግ ግልጽ ጥቅሞችን ይሰጣሉ። የጋራ ጉዳት (25)። በተጨማሪም፣ እነዚህ በነፍሳት እፅዋት አራዊት ምክንያት የሚከሰቱ ልዩ ሜታቦላይቶች እንደገና ማደራጀት በሕዝቡ ውስጥ ወደ አጥፊ ስርጭት ሊያመራ ይችላል (26)፣ እና በሕዝቡ ውስጥ ሊቆይ የሚችል በጃስሞኒክ አሲድ (JA) ምልክት ላይ ከፍተኛ የተፈጥሮ ለውጦችን ቀጥተኛ ንባብ ሊያንፀባርቁ ይችላሉ። ከፍተኛ እና ዝቅተኛ የJA ምልክቶች ከእፅዋት አራዊት ጋር በመከላከል እና ከተወሰኑ ዝርያዎች ጋር በመወዳደር መካከል ያሉ መገበያያዎች ናቸው (27)። በተጨማሪም፣ ልዩ የሜታቦላይት ባዮሲንተቲክ መንገዶች በዝግመተ ለውጥ ወቅት ፈጣን ኪሳራ እና ለውጥ ያጋጥማቸዋል፣ ይህም በቅርብ ተዛማጅ ዝርያዎች መካከል ያልተስተካከለ የሜታቦሊክ ስርጭት ያስከትላል (28)። እነዚህ ፖሊሞርፊዝም ለተለዋዋጭ የእፅዋት አራዊት ቅጦች ምላሽ በፍጥነት ሊመሰረቱ ይችላሉ (29)፣ ይህም ማለት የእፅዋት አራዊት ማህበረሰቦች መለዋወጥ የሜታቦሊክ ልዩነትን የሚያመጣ ቁልፍ ነገር ነው ማለት ነው።
እዚህ ላይ፣ የሚከተሉትን ችግሮች በተለይ ፈትተናል። (I) የእፅዋት ቅጠላ ቅጠሎች የእፅዋትን ሜታቦሎምን እንዴት እንደገና ያዋቅራሉ? (Ii) የረጅም ጊዜ የመከላከያ ንድፈ ሐሳብ ትንበያዎችን ለመፈተሽ ሊለኩ የሚችሉ የሜታቦሊዝም ፕላስቲክነት ዋና ዋና የመረጃ ክፍሎች ምንድናቸው? (Iii) የእፅዋትን ሜታቦሎምን ለአጥቂው በተለየ መንገድ እንደገና ፕሮግራም ማድረግ ወይም አለማድረግ፣ ከሆነ፣ የእፅዋት ሆርሞን የተወሰነ የሜታቦሊዝም ምላሽን በማበጀት ረገድ ምን ሚና ይጫወታል፣ እና የትኞቹ ሜታቦላይቶች የመከላከያ ዝርያዎችን ልዩነት አስተዋጽኦ ያደርጋሉ? (Iv) በብዙ የመከላከያ ንድፈ ሐሳቦች የተነገሩት ትንበያዎች በሁሉም የባዮሎጂካል ቲሹ ደረጃዎች ሊራዘሙ ስለሚችሉ፣ ከውስጣዊ ንፅፅር እስከ ዝርያዎች መካከል ያለው ንፅፅር ምን ያህል ወጥነት እንዳለው ጠይቀን ነበር? ለዚህም ሲባል፣ የትንባሆ ኒኮቲን የቅጠል ሜታቦሎምን በስርዓት አጥንተናል፣ ይህም የበለፀገ ልዩ ሜታቦሊዝም ያለው ሥነ-ምህዳራዊ ሞዴል ተክል ሲሆን፣ እና በሁለት ተወላጅ የእፅዋት ዝርያዎች እጭዎች ላይ ውጤታማ የሆነውን ሌፒዶፕቴራ ዳቱራ (ኤምኤስ) (በጣም ኃይለኛ፣ በዋናነት የሚበላ) በሶላኔሴ እና ስፖዶፕቴራ ሊቶራሊስ (ኤስኤል) ላይ፣ የጥጥ ቅጠል ትሎች የሶላኔሴ እና የሌሎች ሌሎች ዝርያዎች እና ቤተሰቦች አስተናጋጆች ያሉት “ጂነስ” አይነት ናቸው። የእፅዋት ምግብ። የ MS/MS ሜታቦሎሚክስ ስፔክትረም እና የተወጣጡ የመረጃ ቲዎሪ ስታቲስቲክስ ገለጻዎችን ተነተን የኦዲ እና ኤምቲ ንድፈ ሐሳቦችን ለማነፃፀር። የቁልፍ ሜታቦላይቶችን ማንነት ለማሳየት የልዩነት ካርታዎችን ይፍጠሩ። ትንታኔው ለተወላጅ ኤን. ናሲ እና በቅርበት ለተያያዙ የትምባሆ ዝርያዎች ተዘርግቷል፣ ይህም በእፅዋት ሆርሞን ምልክት እና በኦዲ ኢንዳክሽን መካከል ያለውን ተመሳሳይነት የበለጠ ለመተንተን።
ስለ እፅዋት ትምባሆ የቅጠል ሜታቦሎሜ አጠቃላይ ካርታ ለመያዝ፣ ከእፅዋት ተዋጽኦዎች ከፍተኛ ጥራት ያለው የMS/MS ስፔክትራ መረጃን ሙሉ በሙሉ ለመሰብሰብ እና ለማስወገድ ቀደም ሲል የተዘጋጀ ትንታኔ እና የስሌት የስራ ፍሰት ተጠቅመናል (9)። ይህ ያልተለየ ዘዴ (MS/MS ተብሎ የሚጠራው) ያልተቀላቀለ የውህድ ስፔክትራ መገንባት ይችላል፣ ይህም እዚህ ለተገለጹት ሁሉም የተዋሃደ ደረጃ ትንታኔዎች ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። እነዚህ የተዋሃደ የእፅዋት ሜታቦላይቶች የተለያዩ ዓይነቶች ሲሆኑ በመቶዎች እስከ ሺዎች የሚቆጠሩ ሜታቦላይቶችን (እዚህ 500-1000-s/MS/MS አካባቢ) ያካተቱ ናቸው። እዚህ፣ በመረጃ ቲዎሪ ማዕቀፍ ውስጥ ሜታቦሊዝም ፕላስቲክነትን እንመለከታለን፣ እና በሜታቦሊዝም ድግግሞሽ ስርጭት ሻነን ኢንትሮፒ ላይ በመመስረት የሜታቦሎሜ ልዩነትን እና ሙያዊነትን እንለካለን። ቀደም ሲል የተተገበረውን ቀመር (8) በመጠቀም፣ የሜታቦሎሜ ልዩነትን (Hj አመልካች)፣ የሜታቦሊዝም መገለጫ ስፔሻሊቲ (δj አመልካች) እና የአንድ ነጠላ ሜታቦላይት (Si አመልካች) ሜታቦሊዝም ስፔሻሊቲነትን ለመለካት የሚያገለግሉ የአመላካቾች ስብስብ አስልተናል። በተጨማሪም፣ የእፅዋት ዝርያዎችን ሜታቦሎሜ ኢንዳክቲቭነት ለመለካት አንጻራዊ የርቀት ፕላስቲክነት መረጃ ጠቋሚ (RDPI) ተግብረናል (ምስል 1A) (30)። በዚህ የስታቲስቲክስ ማዕቀፍ ውስጥ፣ MS/MS ስፔክትረምን እንደ መሰረታዊ የመረጃ ክፍል እንቆጥረዋለን፣ እና የMS/MS አንጻራዊ ብዛትን ወደ ድግግሞሽ ስርጭት ካርታ እናስኬዳለን፣ ከዚያም የሜታቦሎሜ ልዩነትን ለመገመት ሻነን ኢንትሮፒን እንጠቀማለን። የሜታቦሎሜ ስፔሻሊቲ የሚለካው በአንድ MS/MS ስፔክትረም አማካይ ልዩነት ነው። ስለዚህ፣ የእፅዋት ዝርያዎችን ከማነሳሳት በኋላ የአንዳንድ MS/MS ክፍሎች ብዛት መጨመር ወደ ስፔክትራል ኢንዳክቲቭ፣ RDPI እና ስፔሻሊቲ፣ ማለትም የδj መረጃ ጠቋሚ መጨመር ይለወጣል፣ ምክንያቱም የበለጠ ልዩ ሜታቦላይቶች ስለሚመረቱ እና ከፍተኛ የSi መረጃ ጠቋሚ ስለሚመረት ነው። የHj ልዩነት መረጃ ጠቋሚ መቀነስ የሚመነጨው MS/MS ብዛት እንደሚቀንስ ወይም የመገለጫው ድግግሞሽ ስርጭት በአነስተኛ ወጥነት አቅጣጫ እንደሚለወጥ ያሳያል፣ አጠቃላይ እርግጠኛ አለመሆንን ይቀንሳል። በሲ ኢንዴክስ ስሌት አማካኝነት፣ በተወሰኑ የእፅዋት አፍቃሪዎች የትኞቹ MS/MS እንደሚቀሰቀሱ ማጉላት ይቻላል፣ በተቃራኒው፣ MS/MS ለኢንዱክሽን ምላሽ የማይሰጥ ሲሆን ይህም የኤምቲ እና የኦዲ ትንበያን ለመለየት ቁልፍ አመላካች ነው።
(ሀ) ለዕፅዋት የተቀመሙ (H1 እስከ Hx) MS/MS የውሂብ-ኢንዳክቲቭ (RDPI)፣ ልዩነት (Hj ኢንዴክስ)፣ ልዩ ባለሙያነት (δj ኢንዴክስ) እና ለሜታቦላይት ስፔሲፊኬሽን (Si ኢንዴክስ) የሚያገለግሉ የስታቲስቲክስ ገላጮች። የልዩ ባለሙያነት ደረጃ መጨመር (δj) በአማካይ፣ ተጨማሪ የእፅዋት የተቀመሙ ሜታቦላይቶች እንደሚመረቱ ያሳያል፣ የብዝሃነት መቀነስ (Hj) ደግሞ በስርጭት ካርታ ውስጥ የሜታቦላይቶች ምርት ወይም ያልተመጣጠነ የሜታቦላይቶች ስርጭት መቀነስን ያሳያል። የ Si እሴት ሜታቦላይት ለተወሰነ ሁኔታ (እዚህ፣ እፅዋት የበዛበት) ወይም በተቃራኒው በተመሳሳይ ደረጃ የተጠበቀ መሆኑን ይገመግማል። (ለ) የመረጃ ቲዎሪ ዘንግ በመጠቀም የመከላከያ ቲዎሪ ትንበያ ፅንሰ-ሀሳብ ዲያግራም። የኦዲ ቲዎሪ የእፅዋት ጥገኛ ጥቃት የመከላከያ ሜታቦላይቶችን እንደሚጨምር ይተነብያል፣ በዚህም δj ይጨምራል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የ Hj መጠን ይቀንሳል ምክንያቱም መገለጫው ወደ ሜታቦሊክ መረጃ እርግጠኛ አለመሆን በመቀነሱ ምክንያት። የኤምቲ ቲዎሪ የእፅዋት አፍቃሪዎች ጥቃት በሜታቦሎሙ ላይ አቅጣጫዊ ለውጦችን እንደሚያመጣ ይተነብያል፣ በዚህም ምክንያት የሂሞግሎቢን መጠን መጨመር የሜታቦሊዝም መረጃ እርግጠኛ አለመሆንን የሚያሳይ አመላካች እና የዘፈቀደ የSi ስርጭትን ያስከትላል። እንዲሁም ከፍተኛ የመከላከያ እሴቶች ያላቸው አንዳንድ ሜታቦላይቶች በተለይ የሚጨምሩበት (ከፍተኛ የSi እሴት)፣ ሌሎች ደግሞ የዘፈቀደ ምላሾችን (ዝቅተኛ የSi እሴት) የሚያሳዩበት የተደባለቀ ሞዴል፣ ምርጡን ኤምቲ አቅርበናል።
የመረጃ ቲዎሪ ገላጮችን በመጠቀም፣ የኦዲ ቲዎሪን ተርጉመንታል፣ ባልተነሳሳ የተዋሃደ ሁኔታ ውስጥ በእፅዋት የሚመጣ ልዩ የሜታቦላይት ለውጦች (i) የሜታቦሎጂ ስፔሲፊኬሽን (Si ኢንዴክስ) መጨመር፣ የሜታቦኖሚክ ስፔሲፊኬሽን (δj ኢንዴክስ) መጨመር፣ እና (ii) የሜታቦሎሚ ድግግሞሽ ስርጭት ወደ ተጨማሪ የሌፕቲን የሰውነት ስርጭት በመቀየር ምክንያት የሜታቦሎሚ ልዩነት (Hj ኢንዴክስ) መቀነስ። በአንድ ሜታቦላይት ደረጃ፣ የተደረደረ የSi ስርጭት ይጠበቃል፣ ሜታቦላይት የSi እሴትን በመከላከያ እሴቱ መሰረት ይጨምራል (ምስል 1B)። በዚህ መስመር፣ የኤምቲ ቲዎሪን መነቃቃት (i) በሜታቦላይቶች ላይ አቅጣጫዊ ያልሆኑ ለውጦች የδj ኢንዴክስ መቀነስ እና (ii) በሜታቦላይት አለመረጋጋት መጨመር ምክንያት የHj ኢንዴክስ መጨመርን እንደሚያስከትል ለመተንበይ እንገልፃለን። ወይም የዘፈቀደነት፣ ይህም በአጠቃላይ ልዩነት መልክ በሻነን ኢንትሮፒ ሊለካ ይችላል። ስለ ሜታቦሊክ ስብጥር፣ የኤምቲ ቲዎሪ የSi የዘፈቀደ ስርጭትን ይተነብያል። የተወሰኑ ሜታቦላይቶች በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ መሆናቸውን እና ሌሎች ሁኔታዎች በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ አለመኖራቸውን እና የመከላከያ እሴታቸው በአካባቢው ላይ የተመሰረተ መሆኑን ከግምት ውስጥ በማስገባት፣ δj እና Hj በሁለቱም አቅጣጫዎች በ Si Increase በኩል የሚከፋፈሉበትን የተደባለቀ የመከላከያ ሞዴል አቅርበናል፣ ከፍተኛ የመከላከያ እሴቶች ያላቸው የተወሰኑ የሜታቦላይት ቡድኖች ብቻ Siን በተለይም ይጨምራሉ፣ ሌሎች ደግሞ የዘፈቀደ ስርጭት ይኖራቸዋል (ምስል 1B)።
በመረጃ ቲዎሪ ገላጭ ዘንግ ላይ እንደገና የተገለጸውን የመከላከያ ቲዎሪ ትንበያ ለመፈተሽ፣ በኔፔንቴስ ፓለንስ ቅጠሎች ላይ የባለሙያ (ኤምኤስ) ወይም አጠቃላይ (ኤስኤል) የእፅዋት ዝርያ እጭዎችን አሳድገናል (ምስል 2A)። የኤምኤስ/ኤምኤስ ትንተናን በመጠቀም፣ አባጨጓሬ ከተመገበ በኋላ ከተሰበሰበው የቅጠል ቲሹ ሜታኖል ተዋጽኦዎች 599 ያልተደጋገሙ MS/MS ስፔክትራ (የውሂብ ፋይል S1) አግኝተናል። በኤምኤስ/ኤምኤስ ውቅር ፋይሎች ውስጥ የመረጃ ይዘት እንደገና ማዋቀርን በዓይነ ሕሊናችን ለማየት RDPI፣ Hj እና δj ኢንዴክሶችን በመጠቀም አስደሳች ቅጦችን ያሳያል (ምስል 2B)። አጠቃላይ አዝማሚያው፣ በመረጃ ገላጩ እንደተገለጸው፣ አባጨጓሬዎቹ ቅጠሎችን መመገብ ሲቀጥሉ፣ የሁሉም ሜታቦሊዝም መልሶ ማደራጀት ደረጃ ከጊዜ ወደ ጊዜ ይጨምራል፡ የእፅዋት ዝርያ ከበላ ከ72 ሰዓታት በኋላ፣ RDPI በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል። ካልተጎዳው ቁጥጥር ጋር ሲነጻጸር፣ Hj በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል፣ ይህም የሆነው በδj ኢንዴክስ በተለካው የሜታቦሊክ መገለጫ ልዩ ችሎታ መጨመር ምክንያት ነው። ይህ ግልጽ የሆነ አዝማሚያ ከኦዲ ቲዎሪ ትንበያዎች ጋር የሚጣጣም ቢሆንም፣ በሜታቦላይት መጠን ላይ የዘፈቀደ (አቅጣጫ ያልሆነ) ለውጦች እንደ መከላከያ ሽፋን ጥቅም ላይ እንደሚውሉ ከሚያምነው የኤምቲ ቲዎሪ ዋና ዋና ትንበያዎች ጋር የማይጣጣም ነው (ምስል 1ለ)። ምንም እንኳን የእነዚህ ሁለት የእፅዋት ዝርያዎች የአፍ ውስጥ ፈሳሽ (OS) ማነቃቂያ ይዘት እና የአመጋገብ ባህሪ የተለያዩ ቢሆኑም፣ ቀጥተኛ መመገባቸው በ24 ሰዓት እና በ72 ሰዓት የመከር ጊዜዎች በHj እና δj አቅጣጫዎች ላይ ተመሳሳይ ለውጦች አስከትሏል። ብቸኛው ልዩነት የተከሰተው በ72 ሰዓታት RDPI ነው። በMs አመጋገብ ምክንያት ከተከሰተው ጋር ሲነጻጸር፣ በSl አመጋገብ ምክንያት የተፈጠረው አጠቃላይ ሜታቦሊዝም ከፍተኛ ነበር።
(ሀ) የሙከራ ዲዛይን፡- የተለመደው የአሳማ ሥጋ (S1) ወይም ባለሙያ (Ms) የእፅዋት ዝርያዎች በፒቸር ተክሎች የጨው መጠን በተቀነሰባቸው ቅጠሎች ይመገባሉ፣ ለተመሰለው የእፅዋት ዝርያዎች ደግሞ የMs (W + OSMs) ስርዓተ ክወና ደረጃውን የጠበቀ የቅጠል አቀማመጥ ቁስልን ለመበሳት ይጠቅማል። S1 (W + OSSl) እጮች ወይም ውሃ (W + W)። መቆጣጠሪያው (C) ያልተጎዳ ቅጠል ነው። (B) ለልዩ የሜታቦላይት ካርታ (599 MS/MS፤ የውሂብ ፋይል S1) የተሰላ ኢንዳክቲቭ (RDPI ከቁጥጥር ገበታ ጋር ሲነጻጸር)፣ ልዩነት (Hj ኢንዴክስ) እና ልዩ ባለሙያነት (δj ኢንዴክስ) ኢንዴክስ። ኮከቦች በቀጥታ የእፅዋት ዝርያዎች አመጋገብ እና በቁጥጥር ቡድን መካከል ጉልህ ልዩነቶችን ያመለክታሉ (የተማሪው የቲ-ሙከራ ከተጣመሩ የቲ-ሙከራ፣ *P<0.05 እና ***P<0.001)። ns፣ አስፈላጊ አይደለም። (ሐ) የተመሰለ የእፅዋት ዝርያ ህክምና ከተደረገ በኋላ የዋና (ሰማያዊ ሳጥን፣ አሚኖ አሲድ፣ ኦርጋኒክ አሲድ እና ስኳር፤ የውሂብ ፋይል S2) እና ልዩ የሜታቦላይት ስፔክትረም (ቀይ ሳጥን 443 MS/MS፤ የውሂብ ፋይል S1) የጊዜ ጥራት መረጃ ጠቋሚ። የቀለም ባንዱ የ95% የመተማመን ክፍተትን ያመለክታል። የኮከብ ምልክቱ በሕክምናው እና በቁጥጥር [የልዩነት ኳድራቲክ ትንተና (ANOVA)] መካከል ያለውን ጉልህ ልዩነት ያሳያል፣ ከዚያም የቱኪ እውነተኛ ጉልህ ልዩነት (HSD) ለድህረ-ጊዜ ብዙ ንጽጽሮች፣ *P<0.05፣ **P<0.01 እና *** P <0.001]። (መ) የተበተኑ ፕላቶች እና ልዩ የሜታቦላይት መገለጫዎች ልዩ ትኩረት መስጠት (የተደጋገሙ ናሙናዎች ከተለያዩ ህክምናዎች ጋር)።
በሜታቦሎሜ ደረጃ ላይ የእፅዋት ዝርያ የሚፈጠረው እድሳት በግለሰብ ሜታቦሎሜቶች ደረጃ ላይ በሚደረጉ ለውጦች ላይ ይንጸባረቅ እንደሆነ ለመመርመር፣ በመጀመሪያ ቀደም ሲል በኔፔንቴስ ፓለንስ ቅጠሎች ላይ በተመረመሩት ሜታቦላይቶች ላይ ትኩረት አድርገን የተረጋገጠ የእፅዋት ዝርያ መቋቋም ችለዋል። ፊኖሊክ አሚዶች በነፍሳት የእፅዋት ዝርያ ሂደት ወቅት የሚከማቹ እና የነፍሳትን አፈፃፀም እንደሚቀንሱ የሚታወቁ ሃይድሮክሲሲናማሚድ-ፖሊአሚን ውህዶች ናቸው (32)። ተጓዳኝ MS/MS ቅድመ ሁኔታዎችን ፈልገን ድምር ኪኔቲክ ኩርባዎቻቸውን አስፍተናል (ምስል S1)። እንደ ክሎሮጂኒክ አሲድ (CGA) እና ሩቲን ያሉ የእፅዋት ዝርያዎችን በመከላከል ረገድ በቀጥታ የማይሳተፉ የፊኖል ተዋጽኦዎች ከእፅዋት ዝርያ በኋላ ዝቅተኛ ቁጥጥር ይደረግባቸዋል። በተቃራኒው የእፅዋት ዝርያዎች የፊኖል አሚዶችን በጣም ኃይለኛ ሊያደርጉ ይችላሉ። የሁለቱ የእፅዋት ዝርያዎች ቀጣይነት ያለው አመጋገብ ተመሳሳይ የሆነ የፊኖልአሚዶችን የማነቃቃት ስፔክትረም አስከትሏል፣ እና ይህ ንድፍ በተለይ ለፌኖላሚዶች ዲ ኖቮ ውህደት ግልጽ ነበር። ተመሳሳይ ክስተት የሚታየው ውጤታማ የፀረ-እፅዋት ተግባራትን (33) ያላቸውን በርካታ አሲክሊክ ዲተርፔንስ የሚያመነጨውን 17-ሃይድሮክሲጀራንይል ኖናኔዲዮል ዲተርፔን ግላይኮሳይዶች (17-HGL-DTGs) መንገድ ሲቃኙ ሲሆን ከእነዚህም ውስጥ Ms Feeding with Sl ተመሳሳይ አገላለጽ መገለጫ አስነስቷል (ምስል S1)።
የቀጥታ የእፅዋት ዝርያዎችን የመመገብ ሙከራዎች ሊያስከትሉ የሚችሉት ጉዳት የቅጠል ፍጆታ መጠን እና የእፅዋት ዝርያዎችን የመመገብ ጊዜ ልዩነት ሲሆን ይህም በቁስሎች እና በእፅዋት ዝርያዎች ምክንያት የሚከሰቱ የእፅዋት ዝርያዎችን የተወሰኑ ተፅእኖዎችን ለማስወገድ አስቸጋሪ ያደርገዋል። የተፈጠረውን የቅጠል ዘይቤ ምላሽ የእፅዋት ዝርያዎችን ልዩነት በተሻለ ሁኔታ ለመፍታት፣ አዲስ የተሰበሰበውን OS (OSM እና OSS1) ወደ መደበኛ የቅጠል አቀማመጥ መደበኛ የመውጋት W በመተግበር የኤምኤስ እና የኤስኤል እጮችን መመገብ አስመስለናል። ይህ አሰራር የW + OS ሕክምና ይባላል፣ እና በቲሹ መጥፋት ፍጥነት ወይም ብዛት ላይ ልዩነቶች ግራ የሚያጋቡ ውጤቶችን ሳያመጣ በእፅዋት ዝርያዎች የሚፈጠረውን ምላሽ መጀመሪያ በትክክል በመወሰን ኢንዳክሽንን መደበኛ ያደርገዋል (ምስል 2A) (34)። የኤምኤስ/ኤምኤስ ትንተና እና የስሌት ቧንቧን በመጠቀም፣ ቀደም ሲል ከቀጥታ የምግብ ሙከራዎች ከተሰበሰበው ስፔክትራ ጋር የተደራረበውን 443 MS/MS ስፔክትራ (የውሂብ ፋይል S1) አግኝተናል። የዚህ የኤምኤስ/ኤምኤስ የውሂብ ስብስብ የመረጃ ንድፈ ሐሳብ ትንተና እንደሚያሳየው የእፅዋት ዝርያዎችን በማስመሰል በቅጠል ልዩ የሆኑ ሜታቦሎሞችን እንደገና ማረም የOS-ተኮር ማበረታቻዎችን ያሳያል (ምስል 2C)። በተለይም ከ OSS1 ሕክምና ጋር ሲነጻጸር፣ OSM በ4 ሰዓታት ውስጥ የሜታቦሎሜ ስፔሻሊቲዝምን አሻሽሏል። ከቀጥታ የእፅዋት አራዊት አመጋገብ የሙከራ የውሂብ ስብስብ ጋር ሲነጻጸር፣ በሁለት-ልኬት ቦታ ላይ Hj እና δjን በመጠቀም ሜታቦሎሜ ስፔሻሊቲዝም እንደ መጋጠሚያዎች እና በጊዜ ሂደት ለተመሳሳይ የእፅዋት አራዊት ህክምና ምላሽ የሜታቦሎሜ ስፔሻሊቲዝም አቅጣጫን በመጠቀም የሚታዩት ሜታቦሎሜ ኪንታሮቶች ወጥነትን ያሳድጉ (ምስል 2D)። በተመሳሳይ ጊዜ፣ ይህ የታለመ የሜታቦሎሜ እውቀት መጨመር ለተመሰሉ የእፅዋት አራዊት ምላሽ ማዕከላዊ የካርቦን ሜታቦሊዝም እንደገና በማዋቀር ምክንያት መሆኑን ለመመርመር የአሚኖ አሲዶች፣ የኦርጋኒክ አሲዶች እና የስኳር (የውሂብ ፋይል S2) ይዘት ለካን (ምስል S2)። ይህንን ንድፍ በተሻለ ሁኔታ ለማብራራት፣ ቀደም ሲል የተብራራውን የፊኖላሚድ እና የ17-HGL-DTG መንገዶችን የሜታቦሎሜ ስፔሻሊቲዝም ኪነቲክስን የበለጠ ተከታተለናል። የ OS-ተኮር የእፅዋት አራዊት መነሳሳት በፊኖላሚድ ሜታቦሊዝም ውስጥ ወደ ልዩነት ዳግም ማደራጀት ንድፍ ይለወጣል (ምስል S3)። ኩማሪን እና ካፌዮይል ክፍሎችን የያዙ ፊኖሊክ አሚዶች በOSS1 ቅድሚያ የሚሰጣቸው ሲሆኑ፣ OSMዎች ደግሞ የፌሩሊል ኮንጁጌቶችን የተወሰነ ኢንዳክሽን ያስነሳሉ። ለ17-HGL-DTG መንገድ፣ የታችኛው ማሎኒሌሽን እና የዲማሎኒሌሽን ምርቶች የሚፈጥሩት ልዩነት ያለው የስርዓተ ክወና ኢንዳክሽን ተገኝቷል (ምስል S3)።
ቀጥሎም፣ በስርዓተ ክወና የተፈጠረውን የትራንስክሪፕቶሜ ፕላስቲክነት በጊዜ ሂደት ማይክሮአሬይ የውሂብ ስብስብ በመጠቀም አጥንተናል፣ ይህም የሮዜት ተክል ቅጠሎችን ቅጠሎች በእፅዋት መራቢያ ውስጥ ለማከም የ OSMs አጠቃቀምን ያስመስላል። የናሙና ኪነቲክስ በመሠረቱ በዚህ ሜታቦሎሚክስ ጥናት (35) ውስጥ ጥቅም ላይ ከሚውሉት ኪነቲክስ ጋር ይደራረባል። ሜታቦሎሜቲክ ፕላስቲክነት ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ ከሚሄደው የሜታቦሎሜ ድጋሚ ማዋቀር ጋር ሲነጻጸር፣ በ Ms በተፈጠሩ ቅጠሎች ውስጥ ጊዜያዊ የትራንስክሪፕሽን ፍንዳታዎችን እናያለን፣ የት ትራንስክሪፕቶሜ ኢንዳሲቢሊቲ (RDPI) እና ስፔሻሊቲ (δj) 1 ላይ ይገኛሉ። በዚህ ጊዜ በሰዓቶች ላይ ጉልህ ጭማሪ ታይቷል፣ እና ልዩነት (Hj)፣ የ BMP1 አገላለጽ በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል፣ ከዚያም የትራንስክሪፕቶሜ ስፔሻሊቲዝም ዘና ብሏል (ምስል S4)። የሜታቦሊክ ጂን ቤተሰቦች (እንደ P450፣ glycosyltransferase እና BAHD acyltransferase ያሉ) ከላይ የተጠቀሰውን የመጀመሪያ ከፍተኛ-ስፔሻላይዜሽን ሞዴል በመከተል ከዋና ሜታቦሊዝም የተገኙ መዋቅራዊ አሃዶች ልዩ ሜታቦላይቶችን በማሰባሰብ ሂደት ውስጥ ይሳተፋሉ። እንደ የጉዳይ ጥናት፣ የፌኒላላንይን መንገድ ተተነተነ። ትንታኔው እንደሚያረጋግጠው በፌኖላሚድ ሜታቦሊዝም ውስጥ ያሉት ዋና ዋና ጂኖች ከማይሳቡ ተክሎች ጋር ሲነፃፀሩ በእፅዋት ዝርያዎች ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ በስርዓተ ክወና (OS) የሚመነጩ ሲሆን በመግለጫ ዘይቤዎቻቸውም በቅርበት የተሳሰሩ ናቸው። በዚህ መንገድ ላይ ያለው የመገልበጫ ፋክተር MYB8 እና መዋቅራዊ ጂኖች PAL1፣ PAL2፣ C4H እና 4CL የትራንስክሪፕሽን መጀመሪያ መጀመሩን አሳይተዋል። እንደ AT1፣ DH29 እና ​​CV86 ያሉ የፊኖላሚድ የመጨረሻ ስብሰባ ላይ ሚና የሚጫወቱት አሲልትራንስፈረሴዎች የተራዘመ የቁጥጥር ንድፍ ያሳያሉ (ምስል S4)። ከላይ ያሉት ምልከታዎች እንደሚያመለክቱት የትራንስክሪፕቶሜ ልዩ ሙያ ቀደም ብሎ መጀመር እና በኋላ ላይ የሜታቦሎሚክስ ልዩ ሙያ ማሻሻል የተጣመረ ሁነታ ናቸው፣ ይህም ኃይለኛ የመከላከያ ምላሽ በሚጀምር የሲንክሮናይዝድ የቁጥጥር ስርዓት ምክንያት ሊሆን ይችላል።
በእፅዋት ሆርሞን ምልክት ማድረጊያ ውስጥ ያለው ዳግም ማዋቀር የእፅዋትን መረጃ በማዋሃድ የእፅዋትን ፊዚዮሎጂ እንደገና ለማቀድ እንደ የቁጥጥር ንብርብር ሆኖ ያገለግላል። የእፅዋትን ምስል ከጨረስን በኋላ፣ የቁልፍ እፅዋት ሆርሞን ምድቦችን ድምር ተለዋዋጭነት ለክነን እና በመካከላቸው ያለውን የጊዜያዊ የጋራ አገላለጽ በዓይነ ሕሊናችን ተመልክተናል [የፒርሰን ትስስር ኮፊሸንት (PCC)> 0.4] (ምስል 3A)። እንደተጠበቀው፣ ከባዮሲንተሲስ ጋር የተያያዙ የእፅዋት ሆርሞኖች በእፅዋት ሆርሞን የጋራ አገላለጽ አውታረ መረብ ውስጥ የተገናኙ ናቸው። በተጨማሪም፣ የሜታቦሊክ ስፔሲፊኒቲ (Si ኢንዴክስ) በተለያዩ ህክምናዎች የሚመነጩ የእፅዋት ሆርሞኖችን ለማጉላት ከዚህ አውታረ መረብ ጋር ተቀርጿል። ሁለት ዋና ዋና የእፅዋት ልዩ ምላሽ ዘርፎች ይሳላሉ፡ አንደኛው በጄኤ ክላስተር ውስጥ ሲሆን JA (ባዮሎጂያዊ ንቁ ቅርፁ JA-Ile) እና ሌሎች የጄኤ ተዋጽኦዎች ከፍተኛውን የSi ነጥብ ያሳያሉ፤ ሌላኛው ደግሞ ኤቲሊን (ET) ነው። ጊቤሬሊን በእፅዋት ላይ ስፔሲፊኒቲ ላይ መጠነኛ ጭማሪ ብቻ አሳይቷል፣ እንደ ሳይቶኪኒን፣ ኦክሲን እና አብሲሲክ አሲድ ያሉ ሌሎች የእፅዋት ሆርሞኖች ደግሞ ለዕፅዋት ላይ ዝግመተ ለውጥ ዝቅተኛ የኢንዳክሽን ልዩነት ነበራቸው። ከW + W ብቻ ጋር ሲነጻጸር፣ በOS አፕሊኬሽን (W + OS) በኩል የJA ተዋጽኦዎች ከፍተኛ እሴት ማጉላት በመሠረቱ ወደ ጠንካራ የተወሰነ የJAs አመላካች ሊለወጥ ይችላል። ባልተጠበቀ ሁኔታ፣ የተለያዩ የኤሊኬተር ይዘት ያላቸው OSM እና OSS1 ተመሳሳይ የJA እና JA-Ile ክምችት እንደሚፈጥሩ ይታወቃል። ከ OSS1 በተቃራኒ OSM በተለይ እና በጠንካራ ሁኔታ በ OSMs የሚነሳሳ ሲሆን OSS1 ደግሞ የመሠረታዊ ቁስሎችን ምላሽ አያጎላም (ምስል 3B)።
(ሀ) በእፅዋት ውስጥ የሚፈጠረውን የእፅዋት ሆርሞን ክምችት ኪነቲክስ ማስመሰል PCC ስሌት ላይ የተመሠረተ የጋራ-አገላለጽ አውታረ መረብ ትንተና። ኖዱ አንድ የእፅዋት ሆርሞንን ይወክላል፣ እና የኖዱ መጠን በሕክምናዎች መካከል ለእፅዋት ሆርሞን የተወሰነውን የSi ኢንዴክስ ይወክላል። (ለ) በተለያዩ ቀለሞች በተገለጹ የተለያዩ ሕክምናዎች ምክንያት በቅጠሎች ውስጥ የJA፣ JA-Ile እና ET ክምችት፡ አፕሪኮት፣ W + OSM፤ ሰማያዊ፣ W + OSSl፤ ጥቁር፣ W + W፤ ግራጫ፣ C (ቁጥጥር)። ኮከቦች በሕክምና እና በቁጥጥር መካከል ጉልህ ልዩነቶችን ያመለክታሉ (ባለሁለት መንገድ ANOVA እና ከዚያ በኋላ የTukey HSD ድህረ-ብዙ ንጽጽር፣ *** P <0.001)። በJA ባዮሲንተሲስ እና የተዳከመ ግንዛቤ ስፔክትረም (irAOC እና irCOI1) እና (D)585 MS/MS (የውሂብ ፋይል S1) በETR1 ውስጥ ከተጎዳ የET ምልክት ጋር ሁለት የተመሰሉ የእፅዋት ዝርያዎች ሕክምናዎች የእፅዋት መስመሮችን እና ባዶ ተሽከርካሪ (EV) መቆጣጠሪያ ተክሎችን አስነስተዋል። ኮስተሮች በW+OS ሕክምና እና ባልተጎዳ ቁጥጥር መካከል ጉልህ ልዩነቶችን ያመለክታሉ (ሁለት መንገድ ANOVA እና ከዚያ በኋላ የቱኪ HSD ድህረ ሆክ ባለብዙ ንፅፅር፣ *P<0.05፣ **P<0.01 እና ***P<0.001)። (ሠ) ለልዩነት የተበታተኑ ተቃውሞዎች የተበታተኑ ግራፎች። ቀለሞቹ የተለያዩ በጄኔቲክ የተሻሻሉ ዝርያዎችን ይወክላሉ፤ ምልክቶቹ የተለያዩ የሕክምና ዘዴዎችን ይወክላሉ፡ ትሪያንግል፣ W + OSS1፤ አራት ማዕዘን፣ W + OSM፤ ክብ C
ቀጥሎ፣ በጄኔቲክ የተሻሻለ የተዳከመ የኔፔንቴዝ (irCOI1 እና sETR1) ዝርያን በጄኔቲክ የተሻሻለ ዝርያን በጄኔቲክ የተሻሻለ ዝርያን በጄኔቲክ የተሻሻለ ዝርያን በጄኔቲክ የተሻሻለ ዝርያን በጄኔቲክ የተሻሻለ ዝርያን በጄኔቲክ የተሻሻለ ዝርያን በጄኔቲክ የተሻሻለ ዝርያን በጄኔቲክ የተሻሻለ ዝርያን በጄኔቲክ የተሻሻለ ዝርያን በመጠቀም በእፅዋት ዝርያዎች ላይ የዳግም ፕሮግራሚንግ አንጻራዊ አስተዋፅዖ። ከቀደሙት ሙከራዎች ጋር በሚስማማ መልኩ፣ በባዶ ተሸካሚ (EV) ተክሎች ውስጥ የእፅዋት ዝርያዎች-OS መነሳሳትን (ምስል 3፣ C እስከ D) እና በ OSM ምክንያት የተፈጠረውን የ Hj ኢንዴክስ አጠቃላይ ቅነሳ አረጋግጠናል፣ የ δj ኢንዴክስ ጨምሯል። ምላሹ በ OSS1 ከተቀሰቀሰው ምላሽ የበለጠ ግልጽ ነው። Hj እና δj እንደ መጋጠሚያዎች የሚጠቀም ባለ ሁለት መስመር ግራፍ የተወሰነውን የቁጥጥር ቅነሳ ያሳያል (ምስል 3E)። በጣም ግልፅ የሆነው አዝማሚያ የ JA ምልክት በሌላቸው ዝርያዎች ውስጥ በእፅዋት ዝርያዎች ምክንያት የሚከሰቱ የሜታቦሎሜ ልዩነት እና የልዩነት ለውጦች ሙሉ በሙሉ ይወገዳሉ (ምስል 3C)። በተቃራኒው፣ በ sETR1 ተክሎች ውስጥ ያለው ጸጥ ያለ የ ET ግንዛቤ፣ ምንም እንኳን በእፅዋት መለዋወጥ ላይ በሚደረጉ ለውጦች ላይ ያለው አጠቃላይ ተጽእኖ ከ JA ምልክት ማድረጊያ በጣም ያነሰ ቢሆንም፣ በ OSM እና OSS1 ማነቃቂያዎች መካከል ያለውን የ Hj እና δj ኢንዴክሶች ልዩነት ይቀንሳል (ምስል 3D እና ምስል S5)። . ይህ የሚያሳየው ከ JA ምልክት ማስተላለፍ ዋና ተግባር በተጨማሪ የ ET ምልክት ማስተላለፍ የእፅዋት መብዛት ዝርያዎችን የሚመለከቱ የሜታቦሊዝም ምላሾችን በጥሩ ሁኔታ ለማስተካከል ነው። ከዚህ የማጣራት ተግባር ጋር በሚስማማ መልኩ፣ በ sETR1 ተክሎች ውስጥ በአጠቃላይ የሜታቦሎሜ ኢንዳክቲቭ ላይ ምንም ለውጥ አልነበረም። በሌላ በኩል፣ ከ sETR1 ተክሎች ጋር ሲነፃፀሩ፣ የ irACO ተክሎች በእፅዋት መብዛት ምክንያት የሚከሰቱ ተመሳሳይ አጠቃላይ የሜታቦሊዝም ለውጦችን አስገኝተዋል፣ ነገር ግን በ OSM እና OSS1 ተግዳሮቶች መካከል በእጅጉ የተለያዩ የ Hj እና δj ውጤቶችን አሳይተዋል (ምስል S5)።
ለዕፅዋት ዝርያዎች ልዩ ምላሽ አስፈላጊ አስተዋጽኦ ያላቸውን ልዩ ሜታቦላይቶች ለመለየት እና ምርታቸውን በET ምልክቶች በኩል በትክክል ለማስተካከል፣ ቀደም ሲል የተዘጋጀውን መዋቅራዊ የ MS/MS ዘዴ ተጠቅመናል። ይህ ዘዴ የሜታቦሊክ ቤተሰብን ከ MS/MS ቁርጥራጮች [መደበኛ የነጥብ ምርት (NDP)] እና በገለልተኛ ኪሳራ (NL) ላይ የተመሠረተ ተመሳሳይነት ነጥብን እንደገና ለመገመት በሁለት-ክላስተር ዘዴ ላይ የተመሠረተ ነው። የ ET ትራንስጀኒክ መስመሮችን በመተንተን የተገነባው የ MS/MS የውሂብ ስብስብ 585 MS/MS (የውሂብ ፋይል S1) አፍርቷል፣ ይህም በሰባት ዋና ዋና የ MS/MS ሞጁሎች (M) (ምስል 4A) በመከፋፈል ተፈትቷል። ከእነዚህ ሞጁሎች ውስጥ አንዳንዶቹ ቀደም ሲል ተለይተው በሚታወቁ ልዩ ሜታቦላይቶች በብዛት የተሞሉ ናቸው፡ ለምሳሌ፣ M1፣ M2፣ M3፣ M4 እና M7 በተለያዩ የፌኖል ተዋጽኦዎች (M1)፣ ፍላቮኖይድ ግላይኮሳይዶች (M2)፣ አሲል ስኳር (M3 እና M4) እና 17-HGL-DTG (M7) የበለፀጉ ናቸው። በተጨማሪም፣ በእያንዳንዱ ሞጁል ውስጥ የአንድ ነጠላ ሜታቦላይት ሜታቦላይት መረጃ (Si ኢንዴክስ) ይሰላል፣ እና የSi ስርጭቱ በብልሃት ሊታይ ይችላል። ባጭሩ፣ ከፍተኛ የእፅዋት ዝርያ እና የጂኖታይፕ ልዩነት የሚያሳዩ የMS/MS ስፔክትራዎች በከፍተኛ የSi እሴቶች ተለይተው ይታወቃሉ፣ እና የኩርቶሲስ ስታቲስቲክስ በቀኝ ጅራት ጥግ ላይ ያለውን የሱፍ ስርጭት ያመለክታሉ። እንደዚህ አይነት ቀጭን ኮሎይድ ስርጭት በM1 ውስጥ ተገኝቷል፣ በዚህ ውስጥ ፌኖል አሚድ ከፍተኛውን የSi ክፍልፋይ አሳይቷል (ምስል 4B)። ቀደም ሲል የተጠቀሰው የእፅዋት ዝርያ ኢንዳሲቭ 17-HGL-DTG መካከለኛ የSi ነጥብ አሳይቷል፣ ይህም በሁለቱ የOS ዓይነቶች መካከል መካከለኛ የልዩነት ቁጥጥር ደረጃን ያሳያል። በተቃራኒው፣ እንደ ሩቲን፣ CGA እና አሲል ስኳር ያሉ አብዛኛዎቹ በህጋዊ መንገድ የሚመረቱ ልዩ ሜታቦላይቶች ዝቅተኛው የSi ውጤቶች መካከል ናቸው። በልዩ ሜታቦላይቶች መካከል ያለውን መዋቅራዊ ውስብስብነት እና የSi ስርጭትን በተሻለ ሁኔታ ለማሰስ፣ ለእያንዳንዱ ሞጁል የሞለኪውላር ኔትወርክ ተገንብቷል (ምስል 4B)። የኦዲ ቲዎሪ አስፈላጊ ትንበያ (በስእል 1ለ ላይ የተጠቃለለው) ከእፅዋት በኋላ የሚደረጉ ልዩ ሜታቦላይቶች እንደገና ማደራጀት ከፍተኛ የመከላከያ እሴት ባላቸው ሜታቦላይቶች ላይ የአንድ አቅጣጫ ለውጦችን ሊያስከትል እንደሚችል ነው፣ በተለይም በኤምቲ ቲዎሪ የተተነበየው ልዩነታቸውን (በዘፈቀደ ስርጭት በተቃራኒ) የመከላከያ ሜታቦላይት ሁነታ በመጨመር። በኤም1 ውስጥ የተከማቹ አብዛኛዎቹ የፊኖል ተዋጽኦዎች ከነፍሳት አፈጻጸም መቀነስ ጋር በተግባራዊነት የተያያዙ ናቸው (32)። በ24 ሰዓታት ውስጥ በተፈጠሩት ቅጠሎች እና በኢቪ መቆጣጠሪያ ተክሎች ውስጥ ባሉ የኤቪ መቆጣጠሪያ ተክሎች መካከል ባሉት የኤም1 ሜታቦላይቶች ውስጥ ያሉትን የSi እሴቶችን ስናወዳድር፣ ከእፅዋት ነፍሳት በኋላ የብዙ ሜታቦላይቶች ሜታቦሊዝም ልዩነት ጉልህ የሆነ እየጨመረ የመጣ አዝማሚያ እንዳለው አስተውለናል (ምስል 4C)። የSi እሴት ልዩ ጭማሪ የተገኘው በመከላከያ ፊኖላሚዶች ላይ ብቻ ነው፣ ነገር ግን በዚህ ሞጁል ውስጥ አብረው በሚኖሩ ሌሎች ፊኖሎች እና ባልታወቁ ሜታቦላይቶች ውስጥ የSi እሴት ጭማሪ አልተገኘም። ይህ ከኦዲ ቲዎሪ ጋር የተያያዘ ልዩ ሞዴል ነው። በእፅዋት ዝርያዎች ምክንያት የሚከሰቱ የሜታቦሊዝም ለውጦች ዋና ትንበያዎች ወጥነት አላቸው። የፊኖላሚድ ስፔክትረም ይህ ልዩነት በOS-specific ET የተፈጠረ መሆኑን ለመፈተሽ፣ የሜታቦላይት Si ኢንዴክስን አስቀምጠን በEV እና sETR1 ጂኖታይፖች ውስጥ በ OSM እና OSS1 መካከል ልዩነት ያለው የአገላለጽ እሴት አስገኝተናል (ምስል 4D)። በ sETR1 ውስጥ፣ በ OSM እና OSS1 መካከል ያለው የፌናሚድ-የተፈጠረ ልዩነት በእጅጉ ቀንሷል። የሁለት-ክላስተር ዘዴ ከ JA-regulated ሜታቦሊክ ስፔሻሊቲ ጋር የተያያዙ ዋና ዋና የ MS/MS ሞጁሎችን ለመገመት በቂ ባልሆነ የ JA ዝርያዎች ውስጥ በተሰበሰበው የ MS/MS መረጃ ላይም ተተግብሯል (ምስል S6)።
(ሀ) በተጋራ ክፍልፋይ (NDP ተመሳሳይነት) እና በተጋራ ገለልተኛ ኪሳራ (NL ተመሳሳይነት) ላይ የተመሰረቱ የ585 MS/MS የክላስተር ውጤቶች ሞጁሉ (M) ከሚታወቀው ውህድ ቤተሰብ ጋር የሚጣጣም ወይም በማይታወቅ ወይም በደንብ ባልተሰራ የሜታቦላይት ቅንብር እንዲመጣጠን ያደርጋሉ። ከእያንዳንዱ ሞጁል ቀጥሎ፣ የሜታቦላይት (MS/MS) የተወሰነ (Si) ስርጭት ይታያል። (ለ) ሞዱላር ሞለኪውላዊ አውታረ መረብ፡ ኖዶች MS/MS እና ጠርዞችን፣ NDP (ቀይ) እና NL (ሰማያዊ) MS/MS ውጤቶችን (መቁረጥ፣> 0.6) ይወክላሉ። በሞጁሉ (ግራ) ላይ የተመሠረተ እና ከሞለኪውላዊ አውታረ መረብ (ቀኝ) ጋር የተሳሰረው ደረጃ የተሰጠው የሜታቦላይት ልዩ መረጃ ጠቋሚ (Si)። (ሐ) በ24 ሰዓታት ውስጥ በተዋሃደ (ቁጥጥር) እና በተነሳሽነት ሁኔታ (የተመሰለ የእፅዋት ዝርያ) ውስጥ የኢቪ ተክል ሞዱል M1፡ ሞለኪውላዊ አውታረ መረብ ንድፍ (የSi እሴት የኖድ መጠን ነው፣ የመከላከያ ፊኖላሚድ በሰማያዊ ጎልቶ ይታያል)። (መ) የተጎዳ የኢቪ እና የኢቲ ግንዛቤ ያለው የስፔክትረም መስመር sETR1 የM1 ሞለኪውላዊ አውታረ መረብ ዲያግራም፡ በአረንጓዴው ክብ ኖድ የሚወከለው የፊኖሊክ ውህድ እና በW + OSM እና W + OSS1 ሕክምናዎች መካከል ያለው ጉልህ ልዩነት (P እሴት) እንደ ኖድ መጠን። CP፣ N-caffeoyl-tyrosine፤ CS፣ N-caffeoyl-spermidine፤ FP፣ N-ferulic acid ester-uric acid፤ FS፣ N-ferulyl-spermidine፤ CoP፣ N'፣ N “-Coumarolyl-tyrosine፤ DCS፣ N'፣ N”-dicaffeoyl-spermidine፤ CFS፣ N'፣ N”-caffeoyl፣ feruloyl-spermidine፤ በዎልፍቤሪ ሶን ውስጥ ሊሲየም ባርባረም፤ ኒክ. O-AS፣ O-acyl sugar።
በተጨማሪም ትንታኔውን ከአንድ የተዳከመ የኔፔንቴስ ጂኖታይፕ ወደ ተፈጥሯዊ ህዝቦች አራዝመናል፣ እዚያም በእንስሳት እርባታ ደረጃዎች እና በተወሰኑ የሜታቦላይት ደረጃዎች ላይ ጠንካራ ውስጣዊ-ተኮር ለውጦች በተፈጥሯዊ ህዝቦች ውስጥ ቀደም ሲል ተገልጸዋል (26)። ይህንን የውሂብ ስብስብ 43 ጀርምፕላዝሞችን ለመሸፈን ይጠቀሙ። እነዚህ ጀርምፕላዝሞች ከኤን. ፓለንስ 123 የእፅዋት ዝርያዎችን ያካትታሉ። እነዚህ እፅዋት የተወሰዱት በዩታ፣ ኔቫዳ፣ አሪዞና እና ካሊፎርኒያ ውስጥ በተለያዩ የአገሬው ተወላጅ መኖሪያዎች ውስጥ ከተሰበሰቡ ዘሮች ነው (ምስል S7)፣ የሜታቦሎሜ ልዩነት (እዚህ የህዝብ ደረጃ ይባላል) β ልዩነት) እና በ OSM ምክንያት የተፈጠረውን ልዩ ትኩረት አስልተናል። ከቀደሙት ጥናቶች ጋር በሚስማማ መልኩ፣ በ Hj እና δj ዘንጎች ላይ ሰፊ የሜታቦሊክ ለውጦችን ተመልክተናል፣ ይህም ጀርምፕላዝሞች ለእንስሳት እርባታዎች ባላቸው የሜታቦሊክ ምላሽ የፕላስቲክነት ላይ ከፍተኛ ልዩነቶች እንዳላቸው ያሳያል (ምስል S7)። ይህ ድርጅት ቀደም ሲል በእፅዋት እርባታዎች ምክንያት ስለሚከሰቱት የJAs ተለዋዋጭ ክልል ምልከታዎች የሚያስታውስ ሲሆን በአንድ ህዝብ ውስጥ በጣም ከፍተኛ እሴት አስጠብቋል (26፣ 36)። በHj እና δj መካከል ያለውን አጠቃላይ ደረጃ ትስስር ለመፈተሽ JA እና JA-Ileን በመጠቀም፣ በJA እና በሜታቦሎሜ β ልዩነት እና በልዩነት መረጃ ጠቋሚ መካከል ጉልህ የሆነ አዎንታዊ ትስስር እንዳለ ደርሰንበታል (ምስል S7)። ይህ የሚያመለክተው በሕዝብ ደረጃ የተገኘው የእፅዋት ዝርያ በJAዎች መነሳሳት ውስጥ የሚከሰተው ልዩነት በነፍሳት እፅዋት አራዊት መመረጥ ምክንያት በሚከሰቱ ቁልፍ የሜታቦሊክ ፖሊሞርፊዝም ምክንያት ሊሆን እንደሚችል ነው።
ቀደም ሲል የተደረጉ ጥናቶች የትምባሆ ዓይነቶች በተነሳሱ እና በተዋሃደ የሜታቦሊክ መከላከያዎች ላይ በዓይነት እና አንጻራዊ ጥገኝነት በእጅጉ እንደሚለያዩ አሳይተዋል። እነዚህ ፀረ-እፅዋት ምልክት ማስተላለፍ እና የመከላከያ ችሎታዎች ላይ የሚደረጉ ለውጦች የሚቆጣጠሩት በነፍሳት ብዛት ግፊት፣ በእፅዋት የህይወት ዑደት እና አንድ የተወሰነ ዝርያ በሚበቅልበት ቦታ ላይ ባለው የመከላከያ ምርት ወጪዎች እንደሆነ ይታመናል። በሰሜን አሜሪካ እና በደቡብ አሜሪካ ተወላጅ በሆኑ ስድስት የኒኮቲያና ዝርያዎች የእፅዋት ዝርያዎች ምክንያት የሚፈጠረውን የቅጠል ሜታቦሎሜ መልሶ ማቋቋም ወጥነት አጥንተናል። እነዚህ ዝርያዎች ከኔፔንቴስ ሰሜን አሜሪካ ጋር በቅርበት የተቆራኙ ናቸው፣ እነሱም ኒኮላስ ቦሲፍሎ ናቸው። ላ፣ ኤን. ኒኮቲኒስ፣ ኒኮቲና ኤን. የተዳከመ ሣር፣ ኒኮቲና ታባኩም፣ መስመራዊ ትምባሆ፣ ትምባሆ (ኒኮቲና ስፔጋዚኒ) እና የትምባሆ ቅጠል ትምባሆ (ኒኮቲና ኦብቱሲፎሊያ) (ምስል 5A) (37)። ከእነዚህ ዝርያዎች ውስጥ ስድስቱ፣ በደንብ የተገለጹትን ዝርያዎች N. please ጨምሮ፣ የፔቱኒያ ክላድ አመታዊ ተክሎች ሲሆኑ፣ ኦብቱሲፎሊያ ኤን. ደግሞ የእህት ክላድ ትሪጎኖፊላ (38) ቋሚ ተክሎች ናቸው። በመቀጠልም፣ የነፍሳት አመጋገብን በዝርያ ደረጃ የሜታቦሊክ መልሶ ማዋቀር ለማጥናት በእነዚህ ሰባት ዝርያዎች ላይ W + W፣ W + OSM እና W + OSS1 ኢንዳክሽን ተካሂዷል።
(ሀ) ከፍተኛ እድልን መሰረት ያደረገ የቡትስትራፕ ፊሎጄኔቲክ ዛፍ [ለኑክሌር ግሉታሚን ውህደት (38)] እና በሰባት የቅርብ ተዛማጅ የኒኮቲያና ዝርያዎች (የተለያዩ ቀለሞች) ጂኦግራፊያዊ ስርጭት ላይ የተመሠረተ። (ለ) ለሰባት የኒኮቲያና ዝርያዎች ሜታቦሊዝም መገለጫዎች ልዩ የልዩነት ስትራክቸር (939 MS/MS፤ የውሂብ ፋይል S1)። በዝርያዎቹ ደረጃ፣ የሜታቦሎሜ ልዩነት ከልዩነት ደረጃ ጋር አሉታዊ በሆነ መልኩ የተቆራኘ ነው። በሜታቦሊዝም ልዩነት እና በልዩነት እና በJA ክምችት መካከል ያለው የዝርያ ደረጃ ትስስር ትንተና በስእል 2 ላይ ይታያል። S9። ቀለም፣ የተለያዩ ዓይነቶች፤ ትሪያንግል፣ W + OSS1፤ አራት ማዕዘን፣ W + OSM፤ (ሐ) የኒኮቲያና JA እና JA-Ile ዳይናሚክስ በOS excitation amplitude (ባለሁለት መንገድ ANOVA እና Tukey HSD ድህረ-ብዙ ንጽጽር፣ * P <0.05፣ ** P <0.01 እና * ** የW + OS እና W + W፣ P <0.001 ን ለማነፃፀር) ደረጃ ተሰጥቷቸዋል። የእፅዋት ዝርያ እና ሜቲል JA (MeJA) ከተመሳሰሉ በኋላ የእያንዳንዱ ዝርያ የብዝሃነት እና (E) ልዩ ትኩረት የሳጥን ሴራ። የኮከብ ምልክቱ በ W + OS እና W + W ወይም ላኖሊን ሲደመር W (Lan + W) ወይም Lan plus MeJA (Lan + MeJa) እና Lan መቆጣጠሪያ መካከል ያለውን ጉልህ ልዩነት ያሳያል (የልዩነት ባለሁለት አቅጣጫ ትንተና፣ ከዚያም የቱኪ HSD ድህረ ሆክ ብዙ ንጽጽር፣ *P<0.05፣ **P<0.01 እና ***P<0.001)።
ባለሁለት ክላስተር ዘዴን በመጠቀም፣ የ939 MS/MS ሞጁሎችን (የውሂብ ፋይል S1) ለይተናል። በተለያዩ ህክምናዎች እንደገና የተዋቀረው የMS/MS ቅንብር በዝርያዎች መካከል ባሉ የተለያዩ ሞጁሎች መካከል በእጅጉ ይለያያል (ምስል S8)። Hj (እዚህ እንደ ዝርያ ደረጃ γ-ልዩነት ተብሎ የሚጠራው) እና δj በዓይነ ሕሊናችን ስንመለከት የተለያዩ ዝርያዎች በሜታቦሊዝም ቦታ ውስጥ በጣም የተለያዩ ቡድኖችን እንደሚቀላቀሉ ያሳያል፣ የዝርያ ደረጃ ክፍፍል ብዙውን ጊዜ ከማነቃቂያ የበለጠ ጎልቶ ይታያል። ከN. ሊኒያር እና N. obliquus በስተቀር፣ ሰፊ ተለዋዋጭ የኢንዳክሽን ውጤቶች ክልል ያሳያሉ (ምስል 5B)። በተቃራኒው፣ እንደ N. purpurea እና N. obtusifolia ያሉ ዝርያዎች ለህክምና ብዙም ግልጽ ያልሆነ የሜታቦሊዝም ምላሽ አላቸው፣ ነገር ግን ሜታቦሎሜ የበለጠ የተለያየ ነው። የተፈጠረው የሜታቦሊዝም ምላሽ በዘር-ተኮር ስርጭት በልዩነት እና በጋማ ልዩነት መካከል ከፍተኛ አሉታዊ ትስስር አስከትሏል (PCC = -0.46፣ P = 4.9×10-8)። በስርዓተ ክወና (OS) ምክንያት የሚከሰቱ የJAs ደረጃዎች ለውጦች ከሜታቦሎሜ ስፔሻሊቲንግ ጋር በአዎንታዊ መልኩ የተቆራኙ ሲሆኑ፣ በእያንዳንዱ ዝርያ ከሚታየው የሜታቦሎሜቲክ ጋማ ልዩነት ጋር አሉታዊ በሆነ መልኩ የተቆራኙ ናቸው (ምስል 5B እና ምስል S9)። በምስል 5C ውስጥ እንደ ኔፔንቴስ ኔማቶድስ፣ ኔፔንቴስ ኔፔንቴስ፣ ኔፔንቴስ አክዩት እና ኔፔንቴስ የተዳከሙ ዝርያዎች በ30 ደቂቃዎች ውስጥ "የምልክት ምላሽ" ዝርያዎች ተብለው የሚጠሩት ዝርያዎች በ30 ደቂቃዎች ውስጥ ጉልህ ምልክቶችን እንዳስከተሉ ልብ ሊባል ይገባል። በቅርብ ጊዜ የተከሰቱት የስርዓተ ክወና-ተኮር JA እና JA-Ile ወረርሽኞች፣ ሌሎች "የምልክት ምላሽ የማይሰጡ" ባክቴሪያዎች ደግሞ እንደ ኔፔንቴስ ወፍጮዎች፣ ኔፔንቴስ ዱቄት እና ኔ. ኦብቱሲፎሊያ ያሉ "የምልክት ምላሽ የማይሰጡ" ባክቴሪያዎች የJA-Ile Edge ኢንዳክሽንን ያለ ምንም የስርዓተ ክወና ልዩነት ብቻ ያሳያሉ (ምስል 5C)። ከላይ እንደተጠቀሰው፣ ለተዳከሙ ኔፔንቴስ፣ በሜታቦሊዝም ደረጃ፣ የምልክት ምላሽ ሰጪ ንጥረ ነገሮች የስርዓተ ክወና-ተኮርነት አሳይተው δj በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል፣ Hjን በመቀነስ። ይህ የስርዓተ ክወና-ተኮር ፕሪሚንግ ውጤት እንደ ምልክት-ያልሆኑ ዝርያዎች በተመደቡ ዝርያዎች ውስጥ አልተገኘም (ምስል 5፣ D እና E)። የስርዓተ ክወና (OS-specific metabolites) በምልክት ምላሽ ሰጪ ዝርያዎች መካከል በተደጋጋሚ ይጋራሉ፣ እና እነዚህ የምልክት ክላስተሮች ደካማ የምልክት ምላሽ ባላቸው ዝርያዎች ይከማቻሉ፣ ደካማ የምልክት ምላሽ ያላቸው ዝርያዎች ደግሞ አነስተኛ እርስ በርስ መተሳሰር ያሳያሉ (ምስል S8)። ይህ ውጤት የስርዓተ ክወና (OS-specific) የስርዓተ ክወና (JAs) መነሳሳት እና የታችኛው ሜታቦሎሜ (OS-specific) እንደገና ማዋቀር በዝርያ ደረጃ ላይ እንደሚጣመሩ ያሳያል።
ቀጥሎም፣ እነዚህ የመገጣጠሚያ ሁነታዎች በውጫዊ JA በሚተገበረው የJA አቅርቦት የተገደቡ መሆናቸውን ለመመርመር እፅዋትን ለማከም ሜቲል JA (MeJA) የያዘ የላኖሊን ፓስታ ተጠቅመናል፣ ይህም በእፅዋት ሳይቶፕላዝም ውስጥ ይሆናል። ፈጣን ዲስቴራይዜሽን JA ነው። በJA ቀጣይነት ባለው አቅርቦት ምክንያት ከምልክት-ምላሽ ሰጪ ዝርያዎች ወደ ምልክት-ያልሆኑ ዝርያዎች ቀስ በቀስ የመቀየር አዝማሚያ ተመሳሳይ አዝማሚያ አግኝተናል (ምስል 5፣ D እና E)። በአጭሩ፣ የMeJA ሕክምና የሊኒየር ኔማቶዶች፣ N. obliquus፣ N. aquaticus፣ N. pallens እና N. mikimotoi ሜታቦሎሞችን በጥብቅ እንደገና ፕሮግራም አድርጓል፣ ይህም በδj ላይ ከፍተኛ ጭማሪ እና በHj. N. purpurea ላይ መቀነስ በδj ላይ ብቻ ጭማሪ አሳይቷል፣ ነገር ግን ከዚህ በፊት እጅግ በጣም ዝቅተኛ የJAs ደረጃዎችን እንደሚያከማች የታየው Hj. N. obtusifolia እንዲሁ ለMeJA ሕክምና በሜታቦሎም ዳግም ማዋቀር ረገድ ደካማ ምላሽ ይሰጣል። እነዚህ ውጤቶች እንደሚያሳዩት የJA ምርት ወይም የሲግናል ትራንስዱክሽን በምልክት ምላሽ በማይሰጡ ዝርያዎች ውስጥ ፊዚዮሎጂያዊ በሆነ መልኩ የተገደበ ነው። ይህንን መላምት ለመፈተሽ፣ በW + W፣ W + OSMs እና W + OSS1 ትራንስክሪፕቶሜ (39) የተፈጠሩትን አራቱን ዝርያዎች (N. pallens፣ N. mills፣ N. pink እና N. microphylla) አጥንተናል። ከሜታቦሎሜ ዳግም ማደስ ንድፍ ጋር በሚስማማ መልኩ፣ ዝርያዎቹ በትራንስክሪፕቶሜም ቦታ በደንብ ተለያይተዋል፣ ከእነዚህም ውስጥ N. የተዳከመ ከፍተኛውን OS-induced RDPI አሳይቷል፣ N. gracilis ደግሞ ዝቅተኛው ነበረው (ምስል 6A)። ሆኖም፣ ቀደም ሲል በሰባት ዝርያዎች ውስጥ ከታየው ከፍተኛ የN. oblonga ሜታቦኖሚክ ልዩነት በተቃራኒ በN. oblonga የተፈጠረው የትራንስክሪፕቶሜም ልዩነት ከአራቱ ዝርያዎች መካከል ዝቅተኛው እንደሆነ ተገኝቷል። ቀደም ሲል የተደረጉ ጥናቶች እንደሚያሳዩት ከቀደምት የመከላከያ ምልክቶች ጋር የተያያዙ የጂኖች ስብስብ፣ የJA ምልክቶችን ጨምሮ፣ በኒኮቲያና ዝርያዎች ውስጥ ከዕፅዋት አፍቃሪዎች ጋር በተያያዙ አነቃቂዎች የሚመነጩትን የመጀመሪያ የመከላከያ ምላሾች ልዩነት ያብራራል (39)። በእነዚህ አራት ዝርያዎች መካከል የJA ምልክት መንገዶችን ማወዳደር አስደሳች ንድፍ አሳይቷል (ምስል 6B)። በዚህ መንገድ ውስጥ ያሉ አብዛኛዎቹ ጂኖች፣ እንደ AOC፣ OPR3፣ ACX እና COI1፣ በእነዚህ አራት ዝርያዎች ውስጥ በአንጻራዊ ሁኔታ ከፍተኛ የሆነ የኢንዳክሽን መጠን አሳይተዋል። ሆኖም፣ አንድ ቁልፍ ጂን JAR4፣ JAን ወደ ባዮሎጂያዊ ንቁ የJA-Ile የተከማቹ ግልባጮች ይለውጠዋል፣ እና የመገልበጥ ደረጃው በጣም ዝቅተኛ ነው፣ በተለይም በN. mills፣ Nepenthes pieris እና N. microphylla። በተጨማሪም፣ የሌላ ጂን AOS ግልባጭ ብቻ በN. bifidum ውስጥ አልተገኘም። እነዚህ በጂን አገላለጽ ላይ የሚደረጉ ለውጦች በምልክት አኔርጂክ ዝርያዎች ውስጥ ዝቅተኛ የJA ምርት እና የN. gracilis መነሳሳት ምክንያት ለሚመጡት እጅግ በጣም ብዙ ፊኖታይፖች ተጠያቂ ሊሆኑ ይችላሉ።
(ሀ) ከዕፅዋት ዝርያ ቅስቀሳ በኋላ ከ30 ደቂቃዎች በኋላ የተወሰዱ አራት በቅርብ የተያያዙ የትምባሆ ዝርያዎች ቀደምት የፅሁፍ ግልባጭ ምላሾችን እንደገና በፕሮግራም የማቅረብ የመረጃ ቲዎሪ ትንተና። RDPI የሚሰላው በእፅዋት ዝርያ ኦፕሬተር ኦፕሬተር የሚፈጠሩትን ቅጠሎች ከቁስል መቆጣጠሪያ ጋር በማነፃፀር ነው። ቀለሞቹ የተለያዩ ዝርያዎችን ያመለክታሉ፣ ምልክቶቹም የተለያዩ የሕክምና ዘዴዎችን ያመለክታሉ። (ለ) በአራት ዝርያዎች መካከል በJA ምልክት መንገዶች ውስጥ የጂን አገላለጽ ትንተና። ቀለል ያለው የJA መንገድ ከሳጥኑ ሴራ አጠገብ ይታያል። የተለያዩ ቀለሞች የተለያዩ የማቀነባበሪያ ዘዴዎችን ያመለክታሉ። የኮከብ ምልክቱ በW + OS ሕክምና እና በW + W ቁጥጥር መካከል ጉልህ የሆነ ልዩነት እንዳለ ያሳያል (ለተማሪው የጥንድ ልዩነት t-test፣ *P<0.05፣ **P<0.01 እና ***P<0.001)። OPDA፣ 12-oxophytodienoic አሲድ፤ OPC-8: 0,3-oxo-2(2′(Z)-pentenyl)-cyclopentane-1-octanoic አሲድ።
በመጨረሻው ክፍል፣ የተለያዩ የእፅዋት ዝርያዎች ሜታቦሎምን በነፍሳት ዝርያዎች ላይ ማደስ ከእፅዋት ዝርያዎች እንዴት መቋቋም እንደሚችል አጥንተናል። ቀደም ሲል የተደረጉ ጥናቶች የኒኮቲያና ዝርያን አፅንዖት ሰጥተዋል። ለኤምኤስ እና እጭ ያላቸው የመቋቋም አቅም በእጅጉ ይለያያል (40)። እዚህ፣ በዚህ ሞዴል እና በሜታቦሎማቸው መካከል ያለውን ግንኙነት አጥንተናል። ከላይ የተጠቀሱትን አራት የትምባሆ ዝርያዎች በመጠቀም፣ እና በእፅዋት ዝርያዎች ምክንያት በሚፈጠረው የሜታቦሎሜ ልዩነት እና ልዩ ልዩነት እና ተክሎች ለኤምኤስ እና ኤስ የመቋቋም አቅም መካከል ያለውን ትስስር በመፈተሽ፣ ለአጠቃላይ Sl All ያለው የመቋቋም፣ ልዩነት እና ልዩ ልዩነት በአዎንታዊ መልኩ የተቆራኙ መሆናቸውን አግኝተናል፣ ነገር ግን ለባለሙያ ሴቶች እና ለልዩነት ያለው የመቋቋም እና ለብዝሃነት ያለው ትስስር ደካማ ሲሆን፣ እና ከብዝሃነት ጋር ያለው ትስስር ጉልህ አይደለም (ምስል S10)። ከS1 መቋቋም አንፃር፣ ቀደም ሲል የJA ምልክት ማስተላለፊያ ደረጃዎችን እና የሜታቦሎሜ ፕላስቲክነትን እንደሚያሳዩ የታዩት ሁለቱም የተዳከመው N. chinensis እና N. gracilis ለዕፅዋት ዝርያዎች መነሳሳት በጣም የተለያዩ ምላሾች ነበሯቸው፣ እና ተመሳሳይ ከፍተኛ የመቋቋም አቅም አሳይተዋል። ወሲብ።
ባለፉት ስልሳ ዓመታት ውስጥ የእፅዋት መከላከያ ቲዎሪ ተመራማሪዎች የእፅዋት ልዩ ሜታቦላይቶች ብዛት ያላቸውን የዝግመተ ለውጥ እና ተግባራትን የተነበዩበትን የቲዎሬቲካል ማዕቀፍ አቅርቧል። አብዛኛዎቹ እነዚህ ቲዎሪዎች የጠንካራ ግምቶችን መደበኛ ሂደት አይከተሉም (41)። በተመሳሳይ የትንታኔ ደረጃ ቁልፍ ትንበያዎችን (3) ያቀርባሉ። የቁልፍ ትንበያዎች ሙከራ የተወሰኑ ቲዎሪዎች እንዲተነተኑ ሲፈቅድ፣ ይህ መስኩ ወደፊት እንዲራመድ ያደርገዋል። ይደገፉ፣ ግን ሌሎችን ይቃወሙ (42)። በምትኩ፣ አዲሱ ቲዎሪ በተለያዩ የትንታኔ ደረጃዎች ትንበያዎችን ያደርጋል እና አዲስ ገላጭ ግምት ንብርብር ይጨምራል (42)። ሆኖም፣ በተግባራዊ ደረጃ የቀረቡት ሁለቱ ቲዎሪዎች፣ ኤምቲ እና ኦዲ፣ በእፅዋት አፍቃሪዎች ምክንያት ስለሚከሰቱ ልዩ የሜታቦሊክ ለውጦች አስፈላጊ ትንበያዎች በቀላሉ ሊብራሩ ይችላሉ፡ የኦዲ ቲዎሪ በልዩ ሜታቦሊክ “ቦታ” ላይ የሚደረጉ ለውጦች ከፍተኛ አቅጣጫዊ እንደሆኑ ያምናል። የኤምቲ ቲዎሪ እነዚህ ለውጦች አቅጣጫ-አልባ እና በዘፈቀደ በሜታቦሊክ ቦታ ውስጥ እንደሚገኙ እና ከፍተኛ የመከላከያ እሴት ሜታቦላይቶች እንዳላቸው ያምናል። ቀደም ሲል የኦዲ እና ኤምቲ ትንበያዎች ምርመራዎች በጠባብ የቅድሚያ “መከላከያ” ውህዶች በመጠቀም ተፈትነዋል። እነዚህ ሜታቦሎሚ-ተኮር ሙከራዎች በእፅዋት ዝርያ ወቅት የሜታቦሎሚ ዳግም ማዋቀር መጠን እና አቅጣጫ የመተንተን ችሎታን ይከለክላሉ፣ እና በተጣጣመ የስታቲስቲክስ ማዕቀፍ ውስጥ ሙከራ እንደ አጠቃላይ ሊቆጠሩ የሚችሉ ቁልፍ ትንበያዎችን እንዲፈልግ አይፈቅዱም። እዚህ፣ በኮምፒውቲሽናል ኤምኤስ ላይ የተመሠረተ በሜታቦሎሚክስ ውስጥ ያለውን ፈጠራ ቴክኖሎጂ ተጠቅመን በዓለም አቀፍ ሜታቦሎሚክስ ደረጃ በቀረቡት ሁለቱ መካከል ያለውን ልዩነት ለመፈተሽ በመረጃ ቲዎሪ ገላጮች አጠቃላይ ምንዛሬ ዲኮንቮሉሽን ኤምኤስ ትንተና አድርገናል። የዚህ ቲዎሪ ቁልፍ ትንበያ። የመረጃ ቲዎሪ በብዙ መስኮች፣ በተለይም በባዮሎጂካል ልዩነት እና በንጥረ ነገር ፍሰት ምርምር አውድ ውስጥ ተተግብሯል (43)። ሆኖም፣ እስከምናውቀው ድረስ፣ ይህ የእፅዋትን ሜታቦሊዝም የመረጃ ቦታ ለመግለጽ እና ለአካባቢያዊ ምልክቶች ምላሽ በመስጠት ጊዜያዊ የሜታቦሊዝም ለውጦች ጋር የተያያዙ ሥነ-ምህዳራዊ ችግሮችን ለመፍታት የሚያገለግል የመጀመሪያው መተግበሪያ ነው። በተለይም፣ የዚህ ዘዴ ችሎታ በእፅዋት ዝርያዎች ውስጥ እና መካከል ቅጦችን በማነፃፀር የእፅዋት ዝርያዎች በተለያዩ የዝግመተ ለውጥ ደረጃዎች ውስጥ ከተለያዩ ዝርያዎች ወደ የተለያዩ ዝርያዎች ማክሮኢቮሉሽን ቅጦች እንዴት እንደተሻሻሉ ለመመርመር ባለው ችሎታ ላይ የተመሠረተ ነው። ሜታቦሊዝም።
ዋና የክፍል ትንተና (PCA) የብዙ ተለዋዋጭ መረጃዎችን ስብስብ ወደ ልኬት ቅነሳ ቦታ ይለውጠዋል ስለዚህም የመረጃው ዋና አዝማሚያ ሊገለጽ ይችላል፣ ስለዚህ ብዙውን ጊዜ እንደ ዲኮንቮሉሽን ሜታቦሎሜ ያሉ የውሂብ ስብስቦችን ለመተንተን እንደ የምርምር ዘዴ ጥቅም ላይ ይውላል። ሆኖም፣ የመለኪያ ቅነሳ በውሂብ ስብስብ ውስጥ ያለውን የመረጃ ይዘት በከፊል ያጣል፣ እና PCA በተለይ ለሥነ-ምህዳር ቲዎሪ ተዛማጅነት ስላላቸው ባህሪያት መጠናዊ መረጃ መስጠት አይችልም፣ ለምሳሌ፡- የእፅዋት አፍቃሪዎች በልዩ መስኮች (ለምሳሌ፣ ብልጽግና፣ ስርጭት) እና ብዛት) ሜታቦላይቶች እንዴት እንደገና ማዋቀር እንደሚችሉ? የአንድ የተወሰነ የእፅዋት አፍቃሪን የተፈጠረ ሁኔታ የሚተነብዩት የትኞቹ ሜታቦላይቶች ናቸው? ከልዩነት፣ ልዩነት እና ኢንዳክቲቭ እይታ አንጻር፣ የቅጠል-ተኮር ሜታቦላይት መገለጫ የመረጃ ይዘት ይፈርሳል፣ እና የእፅዋት አፍቃሪዎች መብላት የተወሰነ ሜታቦሊዝምን ሊያነቃ እንደሚችል ተገኝቷል። ባልተጠበቀ ሁኔታ፣ በተተገበረው የመረጃ ቲዎሪ አመልካቾች ላይ እንደተገለጸው፣ የተገኘው የሜታቦሊዝም ሁኔታ የሁለቱ የእፅዋት አፍቃሪዎች (የሌሊት አመጋገብ ጄኔራል Sl) እና የሶላኔሴ ባለሙያ ወይዘሮ ጥቃት ከደረሰ በኋላ ትልቅ መደራረብ እንዳለው አስተውለናል። ምንም እንኳን የአመጋገብ ባህሪያቸው እና ትኩረታቸው በእጅጉ የተለያዩ ቢሆኑም። በOS (31) ውስጥ የሰባ አሲድ-አሚኖ አሲድ ኮንጁጌት (FAC) አስጀማሪ። ደረጃውን የጠበቀ የመቁሰል ቁስሎችን ለማከም የእፅዋት ዝርያ ኦኤስን በመጠቀም፣ የተመሰለ የእፅዋት ዝርያ ሕክምናም ተመሳሳይ አዝማሚያ አሳይቷል። ይህ የእፅዋት ዝርያ ለአረም እንስሳት ጥቃት ምላሽ ለማስመሰል የሚረዳ መደበኛ አሰራር በእፅዋት ዝርያዎች የአመጋገብ ባህሪ ለውጦች ምክንያት የሚከሰቱ ግራ የሚያጋቡ ነገሮችን ያስወግዳል፣ ይህም በተለያዩ ጊዜያት ወደ የተለያዩ የጉዳት ደረጃዎች ይመራል (34)። የOSM ዋና መንስኤ እንደሆነ የሚታወቀው FAC በ OSS1 ውስጥ JAS እና ሌሎች የእፅዋት ሆርሞን ምላሾችን ይቀንሳል፣ OSS1 በመቶዎች የሚቆጠሩ ጊዜ ይቀንሳል (31)። ሆኖም፣ OSS1 ከ OSM ጋር ሲነጻጸር ተመሳሳይ የJA ክምችት ደረጃዎችን አስከትሏል። በተዳከመ ኔፔንቴስ ውስጥ የJA ምላሽ ለ OSM በጣም ስሜታዊ መሆኑን ቀደም ሲል ታይቷል፣ FAC 1:1000 በውሃ ቢቀልጥም እንኳን እንቅስቃሴውን ማቆየት ይችላል (44)። ስለዚህ፣ ከ OSM ጋር ሲነጻጸር፣ በ OSS1 ውስጥ ያለው FAC በጣም ዝቅተኛ ቢሆንም፣ በቂ የJA ወረርሽኝ ለማስነሳት በቂ ነው። ቀደም ሲል የተደረጉ ጥናቶች እንደሚያሳዩት ፖሪን-መሰል ፕሮቲኖች (45) እና ኦሊጎሳክራሲዴሮች (46) በ OSS1 ውስጥ የእፅዋትን የመከላከያ ምላሾችን ለማስነሳት እንደ ሞለኪውላዊ ፍንጮች ሊያገለግሉ ይችላሉ። ሆኖም ግን፣ በ OSS1 ውስጥ ያሉት እነዚህ አነቃቂዎች በአሁኑ ጥናት ውስጥ ለታየው የ JA ክምችት ተጠያቂ መሆናቸውን አሁንም ግልጽ አይደለም።
የተለያዩ የእፅዋት ዝርያዎች ወይም የውጭ ጀርሲኖጅን JA ወይም SA (ሳሊሲሊክ አሲድ) በመተግበር ምክንያት የሚከሰቱትን የተለያዩ የሜታቦሊክ አሻራዎችን የሚገልጹ ጥቂት ጥናቶች ቢኖሩም፣ በእፅዋት ሣር ኔትወርክ ውስጥ የእፅዋት ዝርያዎችን-ተኮር መዛባት እና በተወሰነው ላይ የሚያሳድረውን ተጽዕኖ ማንም አላስቸገረም። የሜታቦሊዝም አጠቃላይ ተፅእኖ በስርዓት የተጠና ነው። የግል መረጃ። ይህ ትንተና ከJAs በስተቀር ከሌሎች የእፅዋት ሆርሞኖች ጋር ያለው ውስጣዊ የሆርሞን አውታረ መረብ ግንኙነት በእፅዋት ዝርያዎች ምክንያት የሚከሰተውን የሜታቦሊክ መልሶ ማደራጀት ልዩነት እንደሚቀርጽ የበለጠ አረጋግጧል። በተለይም፣ በ OSM የተከሰተው ET ከ OSS1 ከሚፈጠረው በእጅጉ የላቀ መሆኑን ደርሰንበታል። ይህ ሁነታ በ OSM ውስጥ ካለው ተጨማሪ የ FAC ይዘት ጋር የሚጣጣም ነው፣ ይህም የ ET ፍንዳታን ለማስነሳት አስፈላጊ እና በቂ ሁኔታ ነው (48)። በእፅዋት እና በእፅዋት ዝርያዎች መካከል ባለው መስተጋብር ሁኔታ፣ የ ET በእፅዋት-ተኮር የሜታቦሊክ ተለዋዋጭነት ላይ የምልክት ተግባር አሁንም አልፎ አልፎ ነው እና አንድን የተዋሃደ ቡድን ብቻ ​​ኢላማ ያደርጋል። በተጨማሪም፣ አብዛኛዎቹ ጥናቶች የኢቲ (ET) ደንብን ለማጥናት የኢቲ (ET) ወይም ቅድመ-ተከላካዮቹን ወይም የተለያዩ አጋቾችን ከውጪ አተገባበርን ተጠቅመዋል፣ ከእነዚህም ውስጥ እነዚህ ውጫዊ የኬሚካል አተገባበር ብዙ ያልተለዩ የጎንዮሽ ጉዳቶችን ያስከትላል። እስከምናውቀው ድረስ፣ ይህ ጥናት የተጎዱ ትራንስጀኒክ ተክሎችን ለማምረት እና ለማየት የእፅዋት ሜታቦሎምን ተለዋዋጭነት ለማስተባበር የኢቲ (ET) አጠቃቀም ላይ የኢቲ (ET) ሚና የመጀመሪያውን ትልቅ ደረጃ ያለው ስልታዊ ምርመራን ይወክላል። የእፅዋት-ተኮር የኢቲ (ET) ኢንዳክሽን በመጨረሻ የሜታቦሎምን ምላሽ ሊቀይር ይችላል። በጣም ጉልህ የሆነው የእፅዋት-ተኮር የፊኖላሚዶች ክምችትን የገለጹት የኢቲ (ET) ባዮሲንተሲስ (ACO) እና ግንዛቤ (ETR1) ጂኖች ትራንስጀኒክ ማኔጅመንት ነው። ቀደም ሲል ኢቲ (ET) የፑትሬሲን ኤን-ሜቲልትራንስፋሴስን በመቆጣጠር በጄኤ (JA) የኒኮቲን ክምችትን በጥሩ ሁኔታ ማስተካከል እንደሚችል ታይቷል (49)። ሆኖም፣ ከሜካኒካል እይታ አንጻር፣ ኢቲ የፌናሚድ ኢንዳክሽንን እንዴት በጥሩ ሁኔታ እንደሚያስተካክል ግልጽ አይደለም። ከኢቲ የምልክት ትራንስዱክሽን ተግባር በተጨማሪ፣ የሜታቦሊክ ፍሰቱ ወደ ኤስ-አዴኖሲል-1-ሜቲዮኒን ሊተላለፍ ይችላል፣ ይህም በፖሊአሚኖፌኖል አሚዶች ላይ የሚደረገውን ኢንቨስትመንት ለመቆጣጠር ይረዳል። ኤስ-አዴኖሲል-1-ሜቲዮኒን ኢቲ እና የፖሊአሚን ባዮሲንተቲክ መንገድ የተለመደ መካከለኛ ነው። የኢቲ ሲግናል የፊኖላሚድን መጠን የሚቆጣጠርበት ዘዴ ተጨማሪ ጥናት ያስፈልገዋል።
ለረጅም ጊዜ፣ ያልታወቀ መዋቅር ያላቸው ልዩ ሜታቦላይቶች ብዛት በመኖሩ፣ ለተወሰኑ የሜታቦሊዝም ምድቦች ከፍተኛ ትኩረት ከባዮሎጂካል መስተጋብር በኋላ የሜታቦሊዝም ልዩነት ጊዜያዊ ለውጦችን በጥብቅ መገምገም አልቻለም። በአሁኑ ጊዜ፣ በመረጃ ቲዎሪ ትንተና ላይ በመመስረት፣ በገለልተኛ ሜታቦላይቶች ላይ የተመሠረተ የMS/MS ስፔክትረም ማግኛ ዋና ውጤት የእፅዋት ዝርያዎችን የሚመገቡ ወይም የሚያስመስሉ የእፅዋት ዝርያዎችን የሚመገቡ ወይም የሚያስመስሉ የእፅዋት ዝርያዎችን የቅጠል ሜታቦሎሙን አጠቃላይ የሜታቦሎሙን ልዩነት በመቀነስ የልዩነት ደረጃውን እየጨመሩ መሄዳቸው ነው። ይህ በእፅዋት ዝርያዎች ምክንያት የሚፈጠረው የሜታቦሎሜ ልዩነት ጊዜያዊ ጭማሪ በትራንስክሪፕቶሜ ልዩነት ላይ ካለው ሲነርጂስቲክ ጭማሪ ጋር የተቆራኘ ነው። ለዚህ ትልቅ ሜታቦሎሜ ልዩነት (ከፍተኛ የSi እሴት ያለው) ከፍተኛ አስተዋጽኦ የሚያደርገው ባህሪ ቀደም ሲል ተለይቶ የተገለጸው የእፅዋት ዝርያዎች ተግባር ያለው ልዩ ሜታቦላይት ነው። ይህ ሞዴል ከ OD ቲዎሪ ትንበያ ጋር የሚጣጣም ነው፣ ነገር ግን ከሜታቦሎሜ ዳግም ፕሮግራም ጋር የተያያዘው የ MT ትንበያ ወጥነት የለውም። ሆኖም፣ ይህ መረጃ ከተደባለቀው ሞዴል ትንበያ ጋር የሚስማማ ነው (ምርጥ ኤምቲ፤ ምስል 1B)፣ ምክንያቱም የማይታወቁ የመከላከያ ተግባራት ያላቸው ሌሎች ያልተለዩ ሜታቦላይቶች አሁንም የዘፈቀደ የSi ስርጭትን ሊከተሉ ይችላሉ።
በዚህ ጥናት የበለጠ ትኩረት የሚስብ ንድፍ ከማይክሮ-ዝግመተ ለውጥ ደረጃ (ነጠላ ተክል እና የትምባሆ ህዝብ) እስከ ትልቅ የዝግመተ ለውጥ ደረጃ (በቅርብ የተያያዙ የትምባሆ ዝርያዎች) ድረስ የተለያዩ የዝግመተ ለውጥ አደረጃጀት ደረጃዎች “በምርጥ መከላከያ” ውስጥ መሆናቸው ነው። በእፅዋት አፍቃሪዎች ችሎታ ላይ ጉልህ ልዩነቶች አሉ። ሙር እና ሌሎች (20) እና ኬስለር እና ካልስኬ (1) በዊትታከር (50) መጀመሪያ ላይ የተለዩትን ሶስት ተግባራዊ የብዝሃ ሕይወት ደረጃዎች ወደ ተዋጽኦ እና በተነሳሱ የጊዜያዊ የኬሚካል ልዩነት ለውጦች ለመቀየር በተናጥል ሀሳብ አቅርበዋል፤ እነዚህ ደራሲዎች አላጠቃለሉም። ለትልቅ ደረጃ ሜታቦሎሜ መረጃ አሰባሰብ ሂደቶች ከእነዚህ መረጃዎች የሜታቦሎሜሽን ልዩነትን እንዴት ማስላት እንደሚቻል አይገልጹም። በዚህ ጥናት፣ በዊትታከር ተግባራዊ ምደባ ላይ ጥቃቅን ማስተካከያዎች α-ሜታቦሊክ ልዩነትን በአንድ የተወሰነ ተክል ውስጥ እንደ የMS/MS ስፔክትራ ልዩነት እና β-ሜታቦሊክ ልዩነት እንደ የህዝብ ቡድን መሰረታዊ ውስጣዊ ሜታቦሊዝም አድርገው ይቆጥሩታል። ቦታ፣ እና γ-ሜታቦሊክ ልዩነት ተመሳሳይ ዝርያዎችን ትንተና ማራዘሚያ ይሆናል።
የJA ምልክት ለተለያዩ የእፅዋት ዝርያዎች ሜታቦሊዝም ምላሾች አስፈላጊ ነው። ሆኖም ግን፣ የJA ባዮሲንተሲስ ውስጣዊ ቁጥጥር ለሜታቦሎሚ ልዩነት አስተዋጽኦ የሚያደርገውን ጥብቅ የቁጥር ምርመራ እጥረት፣ እና የJA ምልክት በከፍተኛ ማክሮኢቮሉሽን ሚዛን ላይ ለጭንቀት ምክንያት ለሆነ የሜታቦሊዝም ልዩነት አጠቃላይ ቦታ መሆኑን ወይም አለመሆኑን አሁንም ለመረዳት አስቸጋሪ ነው። የኔፔንቴስ የእፅዋት ዝርያዎች የእፅዋት ዝርያዎች ባህሪ ሜታቦሎሚ ስፔሻሊቲንግ እንደሚያመጣ እና በኒኮቲያና ዝርያዎች ህዝብ እና በቅርብ በተያያዙ የኒኮቲያና ዝርያዎች መካከል ያለው የሜታቦሎሚ ስፔሻሊቲ ልዩነት ከJA ምልክት ጋር በስርዓት አዎንታዊ በሆነ መልኩ እንደሚዛመድ አስተውለናል። በተጨማሪም፣ የJA ምልክት ሲስተጓጎል፣ በአንድ የጂኖታይፕ የእፅዋት ዝርያዎች የሚፈጠረው የሜታቦሊዝም ስፔሻሊቲ ይሰረዛል (ምስል 3፣ C እና E)። በተፈጥሮ የተዳከሙት የኔፔንቴስ ህዝቦች የሜታቦሊዝም ስፔሻሊቲ ለውጦች በአብዛኛው መጠናዊ ስለሆኑ፣ በዚህ ትንተና ውስጥ በሜታቦሊዝም β ልዩነት እና ስፔሻሊቲ ላይ የሚደረጉ ለውጦች በአብዛኛው የሚከሰቱት በሜታቦሊዝም የበለፀጉ የውህድ ምድቦች ጠንካራ መነቃቃት ምክንያት ሊሆን ይችላል። እነዚህ የተዋሃዱ ክፍሎች የሜታቦሎሚ መገለጫውን ክፍል ይቆጣጠራሉ እና ከJA ምልክቶች ጋር አወንታዊ ትስስር ይፈጥራሉ።
ከትንባሆ ዝርያዎች ጋር በቅርበት የተያያዙት የባዮኬሚካላዊ ዘዴዎች በጣም የተለያዩ ስለሆኑ፣ ሜታቦላይቶቹ በጥራት ገጽታ ተለይተው ይታወቃሉ፣ ስለዚህ የበለጠ ትንታኔ ነው። የተያዘው የሜታቦሊክ መገለጫ የመረጃ ንድፈ ሐሳብ ሂደት የእፅዋት ኢንዳክሽን በሜታቦሊክ ጋማ ልዩነት እና በልዩነት መካከል ያለውን ልውውጥ ያባብሰዋል። የጄኤ ምልክት በዚህ ልውውጥ ውስጥ ማዕከላዊ ሚና ይጫወታል። የሜታቦሎሜ ስፔሻሊቲ መጨመር ከዋናው የኦዲ ትንበያ ጋር የሚጣጣም እና ከጄኤ ምልክት ጋር በአዎንታዊ መልኩ የተቆራኘ ሲሆን የጄኤ ምልክት ደግሞ ከሜታቦሊዝም ጋማ ልዩነት ጋር አሉታዊ በሆነ መልኩ የተቆራኘ ነው። እነዚህ ሞዴሎች የእፅዋት የኦዲ አቅም በዋናነት የሚወሰነው በማይክሮኢቮሉሽን ሚዛን ወይም በትልቁ የዝግመተ ለውጥ ሚዛን ላይ ይሁን በጄኤ ፕላስቲክነት መሆኑን ያመለክታሉ። የጄኤ ባዮሲንተሲስ ጉድለቶችን የሚያልፉ ውጫዊ የጄኤ አፕሊኬሽን ሙከራዎች በቅርበት የተያያዙ የትምባሆ ዝርያዎች ልክ እንደ ጄኤ ሁነታቸው እና በእፅዋት አፍቃሪዎች የሚፈጠረው የሜታቦሎሜ ፕላስቲክነት ወደ ምልክት ምላሽ ሰጪ እና ምልክት-አልባ ዝርያዎች ሊለዩ እንደሚችሉ ያሳያሉ። የምልክት ምላሽ የማይሰጡ ዝርያዎች ውስጣዊ ጄኤ ለማምረት ባለመቻላቸው ምላሽ መስጠት አይችሉም እና ስለዚህ ለፊዚዮሎጂያዊ ገደቦች ተገዢ ናቸው። ይህ በጄኤ ሲግናል መንገድ (AOS እና JAR4 በN. crescens) ውስጥ ባሉ አንዳንድ ቁልፍ ጂኖች ላይ በሚከሰቱ ሚውቴሽኖች ምክንያት ሊከሰት ይችላል። ይህ ውጤት እነዚህ የዝርያዎች መካከል ያሉ ማክሮኢቮሉሽን ቅጦች በዋናነት በውስጣዊ የሆርሞን ግንዛቤ እና ምላሽ ሰጪነት ለውጦች ምክንያት ሊሆኑ እንደሚችሉ ያሳያል።
በእፅዋትና በእፅዋት አፍቃሪዎች መካከል ካለው መስተጋብር በተጨማሪ የሜታቦሊክ ልዩነትን መመርመር ከአካባቢያዊ ጋር ባለው ባዮሎጂካል መላመድ እና ውስብስብ የፊኖታይፕ ባህሪያት ዝግመተ ለውጥ ምርምር ውስጥ ካሉት አስፈላጊ የቲዎሬቲካል እድገቶች ሁሉ ጋር የተያያዘ ነው። በዘመናዊ የኤምኤስ መሳሪያዎች የተገኘው የውሂብ መጠን እየጨመረ በመምጣቱ፣ በሜታቦሊክ ልዩነት ላይ የሚደረጉ መላምቶች አሁን የግለሰብ/የምድብ ሜታቦላይት ልዩነቶችን ማለፍ እና ያልተጠበቁ ቅጦችን ለማሳየት ዓለም አቀፍ ትንተና ማካሄድ ይችላሉ። በትልልቅ ትንተና ሂደት ውስጥ፣ አስፈላጊ ዘይቤ ውሂብን ለማሰስ ጥቅም ላይ ሊውሉ የሚችሉ ትርጉም ያላቸው ካርታዎችን የመፍጠር ሀሳብ ነው። ስለዚህ፣ የአሁኑ ገለልተኛ የኤምኤስ/ኤምኤስ ሜታቦሎሚክስ እና የመረጃ ንድፈ ሐሳብ ጥምረት አስፈላጊ ውጤት በተለያዩ የታክሶኖሚክ ሚዛን ላይ የሜታቦሊክ ልዩነትን ለማሰስ ካርታዎችን ለመገንባት የሚያገለግል ቀላል መለኪያ መስጠቱ ነው። የዚህ ዘዴ መሠረታዊ መስፈርት ነው። የማይክሮ/ማክሮ ዝግመተ ለውጥ እና የማህበረሰብ ሥነ-ምህዳር ጥናት።
በማክሮ-ዝግመተ ለውጥ ደረጃ፣ የእፅዋት-ነፍሳት የጋራ-ዝግመተ ለውጥ ንድፈ ሐሳብ እምብርት የእፅዋት ዝርያዎች ልዩነት ልዩነት የእፅዋት ዝርያዎች ልዩነት መንስኤ መሆኑን መተንበይ ነው። ሆኖም፣ ይህ ሴሚናል ሥራ ከታተመበት ጊዜ ጀምሮ ባሉት ሃምሳ ዓመታት ውስጥ፣ ይህ መላምት እምብዛም አልተፈተነም (52)። ይህ በአብዛኛው የሚከሰተው በረጅም ርቀት የእፅዋት ዝርያዎች ላይ ባሉ ተመሳሳይ የሜታቦሊክ ባህሪያት ፊሎጄኔቲክ ባህሪያት ምክንያት ነው። ብርቅዬው የዒላማ ትንተና ዘዴዎችን ለመገጣጠም ሊያገለግል ይችላል። በመረጃ ንድፈ ሐሳብ የሚሠራው የአሁኑ የMS/MS የስራ ፍሰት የማይታወቁ ሜታቦላይቶችን የMS/MS መዋቅራዊ ተመሳሳይነት (ያለቅድመ-ሜታቦላይት ምርጫ) ይለካዋል እና እነዚህን MS/MS ወደ MS/MS ስብስብ ይለውጣል፣ ስለዚህ በሙያዊ ሜታቦሊዝም ውስጥ እነዚህ ማክሮ-ዝግመተ ለውጥ ሞዴሎች በምደባ ልኬት ይወዳደራሉ። ቀላል የስታቲስቲክስ አመልካቾች። ሂደቱ ከፊሎጄኔቲክ ትንተና ጋር ተመሳሳይ ነው፣ ይህም ያለቅድመ ትንበያ የልዩነት ወይም የባህሪ ዝግመተ ለውጥ መጠን ለመለካት ቅደም ተከተል አሰላለፍን ሊጠቀም ይችላል።
በባዮኬሚካላዊ ደረጃ፣ የፈርን እና ጆንስ (53) የማጣሪያ መላምት እንደሚያሳየው የሜታቦሊክ ልዩነት በተለያዩ ደረጃዎች እንደሚጠበቅ እና ቀደም ሲል ያልተገናኙ ወይም የተተኩ ሜታቦላይቶችን ባዮሎጂያዊ እንቅስቃሴዎችን ለማከናወን ጥሬ እቃዎችን ለማቅረብ በተለያዩ ደረጃዎች ይጠበቃል። የመረጃ ቲዎሪ ዘዴዎች በሜታቦላይት ስፔሻሊቲ ወቅት የሚከሰቱት እነዚህ የሜታቦላይት-ተኮር የዝግመተ ለውጥ ሽግግሮች እንደ የታቀደው የዝግመተ ለውጥ የማጣሪያ ሂደት አካል ሊለኩ የሚችሉበትን ማዕቀፍ ያቀርባሉ፡ ከዝቅተኛ ልዩነት ወደ ከፍተኛ ልዩነት ባዮሎጂያዊ ንቁ መላመድ የተወሰነ አካባቢ የተከለከሉ ሜታቦላይቶች።
በአጠቃላይ፣ በሞለኪውላር ባዮሎጂ የመጀመሪያ ቀናት ውስጥ አስፈላጊ የእፅዋት መከላከያ ንድፈ ሐሳቦች ተዘጋጅተዋል፣ እና በዲሴንቲቭ ሂውማቲዝ የሚመሩ ዘዴዎች በሰፊው የሳይንስ እድገት ብቸኛው መንገድ እንደሆኑ ይታሰባሉ። ይህ በአብዛኛው የሚከሰተው ሙሉውን ሜታቦሎሜ ለመለካት ባለው ቴክኒካዊ ገደቦች ምክንያት ነው። ምንም እንኳን በመላምት የሚመሩ ዘዴዎች ሌሎች የምክንያት ዘዴዎችን በመምረጥ ረገድ በተለይ ጠቃሚ ቢሆኑም፣ ስለ ባዮኬሚካላዊ አውታረ መረቦች ያለንን ግንዛቤ የማሳደግ ችሎታቸው በአሁኑ ጊዜ በዘመናዊ መረጃ-ተኮር ሳይንስ ውስጥ ከሚገኙት የኮምፒዩተር ዘዴዎች የበለጠ የተገደበ ነው። ስለዚህ፣ ሊተነብዩ የማይችሉ ንድፈ ሐሳቦች ከሚገኘው መረጃ ወሰን በላይ ናቸው፣ ስለዚህ በምርምር መስክ ውስጥ ያለው የግምታዊ ቀመር/የሙከራ ዑደት ሊወገድ አይችልም (4)። እዚህ የቀረበው የሜታቦሎሚክስ የኮምፒውተር ሂደት በቅርብ ጊዜ (እንዴት) እና የመጨረሻ (ለምን) የሜታቦሊዝም ልዩነት ጉዳዮች ላይ ፍላጎትን እንደገና ሊያነቃቃ እንደሚችል እና በንድፈ ሀሳብ የሚመራ የውሂብ ሳይንስ አዲስ ዘመን አስተዋጽኦ ሊያደርግ እንደሚችል እንገምታለን። ዘመኑ ቀደም ሲል የነበሩትን ትውልዶች ያነሳሱትን አስፈላጊ ንድፈ ሐሳቦች እንደገና መርምሯል።
ቀጥተኛ የእፅዋት ዝርያዎችን መመገብ የሚከናወነው በአንድ የጽጌረዳ አበባ ተክል ላይ ባለ አንድ ፈዛዛ ቀለም ያለው የፒቸር ተክል ቅጠል ላይ ሁለተኛ የእንቁላል እጭ ወይም የስል እጭ በማንሳት ሲሆን በእያንዳንዱ ተክል 10 የእፅዋት ቅጂዎች ይባዛሉ። የነፍሳት እጮች በክላምፕስ ተጣብቀዋል፣ የቀረው የቅጠል ሕብረ ሕዋስ በበሽታው ከተያዘ ከ24 እና 72 ሰዓታት በኋላ ተሰብስቦ በፍጥነት ከቀዘቀዘ በኋላ ሜታቦላይቶቹ ተወግደዋል።
የእፅዋት ዝርያ ሕክምናን በከፍተኛ ሁኔታ በተመሳሰለ መንገድ አስመስሉ። ዘዴው በጨርቁ የአበባ ጉንጉን የእድገት ደረጃ ላይ በተክሉ ሶስት ሙሉ በሙሉ የተስፋፉ ቅጠሎች መሃል ላይ በእያንዳንዱ ጎን ሶስት ረድፍ እሾህ ለመበሳት የጨርቅ ንድፍ ጎማዎችን መጠቀም እና ወዲያውኑ 1፡5 የተደባለቀ ወ/ሮ ይተግብሩ ወይም የS1 OS ን ወደ ቀዳዳ ቁስሉ ለማስገባት ጓንት ጣቶችን ይጠቀሙ። ከላይ እንደተገለጸው ቅጠልን ሰብስበው ያቀነባብሩ። ዋና ሜታቦላይቶችን እና የእፅዋት ሆርሞኖችን ለማውጣት ቀደም ሲል የተገለጸውን ዘዴ ይጠቀሙ (54)።
ለውጫዊ የጄኤ አፕሊኬሽኖች፣ የእያንዳንዱ ዝርያ ስድስት የጽጌረዳ አበባ ተክሎች እያንዳንዳቸው ሦስቱ የፔቲዮል ቅጠሎች 150μg MeJA (ላን + MeJA) እና 20μl የላኖሊን እና የቁስል ህክምና (ላን + W) በያዙ 20μl የላኖሊን ፓስታ ይታከማሉ፣ ወይም 20μl ንፁህ ላኖሊን እንደ መቆጣጠሪያ ይጠቀሙ። ቅጠሎቹ ከህክምናው በኋላ ከ72 ሰዓታት በኋላ ተሰብስበው በፈሳሽ ናይትሮጅን ውስጥ ቀዝቅዘው እስኪጠቀሙ ድረስ በ-80°ሴ ውስጥ ይቀመጣሉ።
በምርምር ቡድናችን ውስጥ አራት የJA እና የET ትራንስጀኒክ መስመሮች ተለይተዋል፤ እነሱም irAOC (36)፣ irCOI1 (55)፣ irACO እና sETR1 (48)። irAOC በJA እና JA-Ile ደረጃዎች ላይ ከፍተኛ ቅናሽ አሳይቷል፣ irCOI1 ደግሞ ለJAs ስሜታዊ አልነበረም። ከEV ጋር ሲነጻጸር የJA-Ile ክምችት ጨምሯል። በተመሳሳይ፣ irACO የET ምርትን ይቀንሳል፣ እና ከEV ጋር ሲነጻጸር፣ ለET ስሜታዊ ያልሆነው sETR1 የET ምርትን ይጨምራል።
የፎቶኮስቲክ ሌዘር ስፔክትሮሜትር (ሴንሰር ሴንስ ETD-300 real-time ET ዳሳሽ) ያለ ወራሪ የET መለኪያ ለማከናወን ጥቅም ላይ ይውላል። ከህክምናው በኋላ ወዲያውኑ ግማሾቹ ቅጠሎች ተቆርጠው ወደ 4-ሚሊ ሊትር የታሸገ የመስታወት ጠርሙስ ተላልፈዋል፣ እና የጭንቅላት ክፍተት በ5 ሰዓታት ውስጥ እንዲከማች ተፈቅዶለታል። በመለኪያው ወቅት፣ እያንዳንዱ ጠርሙስ ለ8 ደቂቃዎች በ2 ሊትር/ሰዓት ንጹህ አየር ፈሳሽ ታጥቧል፣ ይህም ቀደም ሲል በሴንሰር ሴንስ የቀረበ ካታሊስትን በመጠቀም CO2 እና ውሃ ያስወግዳል።
የማይክሮአሬይ መረጃው መጀመሪያ ላይ የታተመው በ(35) ሲሆን በብሔራዊ የባዮቴክኖሎጂ መረጃ ማዕከል (NCBI) የጂን ኤክስፕሬሽን ኮምፕረሲቭ ዳታቤዝ (የመዳረሻ ቁጥር GSE30287) ውስጥ ተቀምጧል። በW + OSMs ህክምና እና ባልተጎዳው ቁጥጥር ምክንያት ከሚመጡት ቅጠሎች ጋር የሚዛመደው መረጃ ለዚህ ጥናት ተለይቷል። ጥሬው ጥንካሬ log2 ነው። ከስታቲስቲክስ ትንተና በፊት፣ የመነሻ መስመሩ በR ሶፍትዌር ፓኬጅ በመጠቀም ወደ 75ኛው ፐርሰንታይል ተቀይሮ መደበኛ እንዲሆን ተደርጓል።
የኒኮቲያና ዝርያዎች የመጀመሪያው የRNA ቅደም ተከተል (RNA-seq) መረጃ ከNCBI አጭር የንባብ ማህደሮች (SRA) የተገኘ ሲሆን የፕሮጀክቱ ቁጥር PRJNA301787 ሲሆን ይህም በዡ እና ሌሎች (39) ሪፖርት የተደረገ ሲሆን በ (56) እንደተገለጸው ይቀጥላል። ከኒኮቲያና ዝርያዎች ጋር የሚዛመዱ W + W፣ W + OSM እና W + OSS1 የተሰሩ ጥሬ መረጃዎች በዚህ ጥናት ውስጥ ለመተንተን ተመርጠዋል እና በሚከተለው መንገድ ተሰርተዋል፡ በመጀመሪያ፣ ጥሬ የRNA-seq ንባቦች ወደ FASTQ ቅርጸት ተቀይረዋል። HISAT2 FASTQን ወደ SAM ይለውጣል፣ እና SAMtools የSAM ፋይሎችን ወደ ተደርድረው የBAM ፋይሎች ይቀይራል። StringTie የጂን አገላለጽን ለማስላት ጥቅም ላይ ይውላል፣ እና የመግለጫ ዘዴው በሚሊዮን ቅደም ተከተል የተገለበጡ የጽሑፍ ቁርጥራጮች በሺዎች የሚቆጠሩ መሰረታዊ ቁርጥራጮች መኖራቸው ነው።
በመተንተን ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው የአክሌም ክሮማቶግራፊክ አምድ (150 ሚሜ x 2.1 ሚሜ፤ የቅንጣት መጠን 2.2 μm) እና 4 ሚሜ x 4 ሚሜ የጥበቃ አምድ ተመሳሳይ ቁሳቁስን ይይዛሉ። የሚከተለው ሁለትዮሽ ግራዲየንት በዲዮንክስ ኡልቲሜት 3000 እጅግ በጣም ከፍተኛ አፈፃፀም ፈሳሽ ክሮማቶግራፊ (UHPLC) ስርዓት ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል፡ ከ0 እስከ 0.5 ደቂቃዎች፣ ኢሶክራቲክ 90% A [ዲዮንየይዝድ ውሃ፣ 0.1% (v/v) አሴቶኒትሪል እና 0.05% ፎርሚክ አሲድ]፣ 10% B (አሴቶኒትሪል እና 0.05% ፎርሚክ አሲድ)፤ ከ0.5 እስከ 23.5 ደቂቃዎች፣ የግራዲየንት ደረጃ በቅደም ተከተል 10% A እና 90% B ነው፤ ከ23.5 እስከ 25 ደቂቃዎች፣ ኢሶክራቲክ 10% A እና 90% B። የፍሰት መጠኑ 400 μl/ደቂቃ ነው። ለሁሉም የኤምኤስ ትንታኔዎች፣ አምድ ኤሉተንን በአዎንታዊ አዮኒዜሽን ሁነታ (ካፒላሪ ቮልቴጅ፣ 4500 V፤ ካፕላሪ ሶኬት 130 V፤ የማድረቂያ ሙቀት 200°ሴ፤ የማድረቂያ የአየር ፍሰት 10 ሊትር/ደቂቃ) ውስጥ ወደ ኳድሩፖል እና የበረራ ጊዜ (qTOF) ተንታኝ ውስጥ ያስገቡ።
ስለ አጠቃላይ ሊታወቅ የሚችል የሜታቦሊክ መገለጫ መዋቅራዊ መረጃ ለማግኘት ከውሂቡ የማይለይ ወይም ከውሂቡ የማይለይ የኤምኤስ / ኤምኤስ ቁርጥራጭ ትንተና (ከዚህ በኋላ MS / MS ተብሎ የሚጠራው) ያከናውኑ። የልዩነት MS/ኤምኤስ ዘዴ ጽንሰ-ሀሳብ የተመሰረተው ኳድሩፖል በጣም ትልቅ የጅምላ ማግለያ መስኮት ስላለው ነው [ስለዚህ ሁሉንም የጅምላ-ወደ-ቻርጅ ጥምርታ (m/z) ምልክቶች እንደ ቁርጥራጮች ያስቡበት]። በዚህ ምክንያት፣ የኢምፓክት II መሳሪያ የ CE ማዘንበል መፍጠር ስላልቻለ፣ በርካታ ገለልተኛ ትንታኔዎች የተከናወኑት በተጨመረ የግጭት-የሚፈጠር የመከፋፈል ግጭት ኃይል (CE) እሴቶች በመጠቀም ነው። በአጭሩ፣ በመጀመሪያ ናሙናውን በ UHPLC-ኤሌክትሮስፕሬይ ionization/qTOF-MS በመጠቀም ነጠላ የጅምላ ስፔክትሮሜትሪ ሁነታን (በምንጭ ውስጥ መከፋፈል የሚመነጩ ዝቅተኛ የመከፋፈል ሁኔታዎች) ይተንትኑ፣ ከ m/z 50 እስከ 1500 በ 5 Hz ድግግሞሽ ይቃኙ። ለኤምኤስ/ኤምኤስ ትንተና ናይትሮጅንን እንደ ግጭት ጋዝ ይጠቀሙ፣ እና በሚከተሉት አራት የተለያዩ የግጭት-የሚፈጥሩ የመከፋፈል ቮልቴጆች ላይ ገለልተኛ መለኪያዎችን ያከናውኑ፡ 20፣ 30፣ 40 እና 50 eV። በመለኪያ ሂደቱ ውስጥ፣ ኳድሩፖል ከ m/z 50 እስከ 1500 ያለው ትልቁ የጅምላ ማግለያ መስኮት አለው። የፊት አካል m/z እና የማግለያ ስፋት ሙከራ ወደ 200 ሲቀናበር፣ የጅምላ ክልሉ በራስ-ሰር በመሳሪያው ኦፕሬቲንግ ሶፍትዌር እና 0 Da ይነቃል። እንደ አንድ የጅምላ ሁነታ የጅምላ ቁርጥራጮችን ይቃኙ። ለጅምላ መለካት የሶዲየም ፎርማት (50 ሚሊ ሊትር ኢሶፕሮፓኖል፣ 200 μl ፎርሚክ አሲድ እና 1 ሚሊ ሊትር 1M NaOH የውሃ መፍትሄ) ይጠቀሙ። የብሩከርን ከፍተኛ ትክክለኛነት የመለኪያ ስልተ ቀመር በመጠቀም፣ የውሂብ ፋይሉ በተወሰነ የጊዜ ገደብ ውስጥ አማካይ ስፔክትረም ካሄደ በኋላ ይስተካከላል። ጥሬ የውሂብ ፋይሎችን ወደ NetCDF ቅርጸት ለመቀየር የውሂብ ትንተና v4.0 ሶፍትዌር (ብሩክ ዳልተን፣ ብሬመን፣ ጀርመን) የኤክስፖርት ተግባርን ይጠቀሙ። የMS/MS የውሂብ ስብስብ በክፍት ሜታቦሎሚክስ ዳታቤዝ MetaboLights (www.ebi.ac.uk) ውስጥ ከተደራሽነት ቁጥር ጋር ተቀምጧል። MTBLS1471።
የMS/MS ስብሰባ ለዝቅተኛ እና ከፍተኛ የግጭት ኃይል እና አዲስ በተተገበሩ ህጎች መካከል በMS1 እና በMS/MS የጥራት ምልክቶች መካከል ባለው የግንኙነት ትንተና ሊከናወን ይችላል። የR ስክሪፕት የፕሪከርደሩን ስርጭት ወደ ምርቱ ለማዛወር የትስስር ትንተናን ለማሳካት ይጠቅማል፣ እና የC# ስክሪፕት (https://github.com/MPI-DL/indiscriminant-MS-MS-assembly-pipeline) ደንቦቹን ለመተግበር ይጠቅማል።
በጥቂት ናሙናዎች ውስጥ የተወሰኑ የ m/z ባህሪያትን በመለየት ምክንያት የሚከሰቱ የበስተጀርባ ጫጫታ እና የውሸት ትስስር የሚያስከትሉ የውሸት አወንታዊ ስህተቶችን ለመቀነስ፣ የ R ጥቅል XCMS (ለዳራ ጫጫታ ማስተካከያ) "የተሞላ ጫፍ" ተግባርን እንጠቀማለን። የ "NA" (ያልታወቀ ጫፍ) ጥንካሬን ለመተካት ጥቅም ላይ መዋል አለበት። የመሙያ ጫፍ ተግባር ጥቅም ላይ ሲውል፣ በውሂብ ስብስብ ውስጥ አሁንም የግንኙነት ስሌትን የሚነኩ ብዙ "0" የጥንካሬ እሴቶች አሉ። ከዚያም፣ የተሞላው ጫፍ ተግባር ጥቅም ላይ ሲውል እና የተሞላው ጫፍ ተግባር ጥቅም ላይ በማይውልበት ጊዜ የተገኙትን የውሂብ ሂደት ውጤቶች እናነፃፅራለን፣ እና በአማካይ የተስተካከለው የተገመተ እሴት ላይ በመመስረት የጀርባ ጫጫታ እሴትን እናሰላለን፣ እና ከዚያም እነዚህን 0 የጥንካሬ እሴቶች በተሰላው የጀርባ እሴት እንተካለን። እንዲሁም ጥንካሬያቸው ከበስተጀርባ እሴቱ ሶስት እጥፍ የሚበልጡ ባህሪያትን ብቻ ተመልክተናል እና እንደ "እውነተኛ ጫፎች" አድርገን ተመልክተናቸዋል። ለ PCC ስሌቶች፣ የናሙና ቀዳሚው (MS1) የ m/z ምልክቶች እና ቢያንስ ስምንት እውነተኛ ጫፎች ያላቸው የክፍልፋይ ውሂብ ስብስቦች ብቻ ይወሰዳሉ።
በጠቅላላው ናሙና ውስጥ ያለው የቅድመ-ቀዳሚ ጥራት ባህሪ ጥንካሬ ለዝቅተኛ ወይም ለከፍተኛ የግጭት ኃይል ከተጋለጠው ተመሳሳይ የጥራት ባህሪ መቀነስ ጥንካሬ ጋር በእጅጉ የተቆራኘ ከሆነ እና ባህሪው በCAMERA እንደ ኢሶቶፕ ጫፍ ካልተሰየመ፣ የበለጠ ሊገለጽ ይችላል። ከዚያም፣ በ3 ሰከንዶች ውስጥ ሊሆኑ የሚችሉ ሁሉንም የቅድመ-ቀዳሚ-ምርት ጥንዶችን በማስላት (ለከፍተኛ ማቆየት የሚገመተው የማቆያ ጊዜ መስኮት)፣ የትስስር ትንተና ይከናወናል። የ m/z እሴት ከቅድመ-ቀዳሚው እሴት ያነሰ ሲሆን እና የ MS/MS መከፋፈል ከተገኘበት የውሂብ ስብስብ ውስጥ በተመሳሳይ የናሙና ቦታ ላይ ሲከሰት ብቻ ነው፣ እንደ ክፍልፋይ ይቆጠራል።
በእነዚህ ሁለት ቀላል ደንቦች ላይ በመመስረት፣ ከተለየው ቅድመ-ቅጥያ m/z የሚበልጥ የ m/z እሴቶች ያላቸውን የተወሰኑ ቁርጥራጮችን እና ቅድመ-ቅጥያው በሚታይበት የናሙና አቀማመጥ እና በተጠቀሰው ክፍልፋዮች ላይ በመመስረት እናስወግዳለን። እንዲሁም በ MS1 ሁነታ የተፈጠሩ ብዙ የምንጭ ክፍሎች የሚመነጩትን የጥራት ባህሪያት እንደ እጩ ቅድመ-ቅጥያዎች መምረጥ ይቻላል፣ በዚህም ምክንያት ተደጋጋሚ የ MS/MS ውህዶችን ያመነጫሉ። ይህንን የውሂብ ድግግሞሽ ለመቀነስ፣ የስፔክትራው የ NDP ተመሳሳይነት ከ 0.6 በላይ ከሆነ እና በ CAMERA በተብራራው የክሮማቶግራም "pcgroup" ውስጥ ከሆኑ፣ እናዋህዳቸዋለን። በመጨረሻም፣ ከቅድመ-ቅጥያ እና ከክፍሎቹ ጋር የተያያዙትን አራት የ CE ውጤቶች በሙሉ በተለያዩ የግጭት ሀይሎች ላይ ተመሳሳይ የ m/z እሴት ካላቸው ሁሉም እጩ ጫፎች መካከል ከፍተኛውን የጥንካሬ ጫፍ በመምረጥ ወደ መጨረሻው የተወገደ የተቀናጀ ስፔክትረም እናዋህዳለን። የሚቀጥሉት የሂደት ደረጃዎች በተቀናጀ ስፔክትረም ጽንሰ-ሀሳብ ላይ የተመሰረቱ ናቸው እና የመከፋፈል እድልን ከፍ ለማድረግ የሚያስፈልጉትን የተለያዩ የ CE ሁኔታዎችን ግምት ውስጥ ያስገባሉ፣ ምክንያቱም አንዳንድ ቁርጥራጮች በተወሰነ የግጭት ኃይል ስር ብቻ ሊገኙ ይችላሉ።
RDPI (30) የሜታቦሊክ ፕሮፋይል ኢንዳክቲቭነትን ለማስላት ጥቅም ላይ ውሏል። የሜታቦሊክ ስፔክትረም ልዩነት (Hj ኢንዴክስ) የተገኘው ማርቲኔዝ እና ሌሎች (8) የገለጹትን የሚከተለውን እኩልታ በመጠቀም የMS/MS ድግግሞሽ ስርጭት ሻነን ኢንትሮፒን በመጠቀም ከሚጠቀሙባቸው የMS/MS ቅድመ-ቅጦች ብዛት ነው። Hj = ∑i = 1mPijlog2(Pij) Pij በ j-th ናሙና ውስጥ ካለው i-th MS/MS አንጻራዊ ድግግሞሽ ጋር የሚዛመድበት ቦታ (j = 1, 2,…, m) (i = 1, 2, …, m) t)።
የሜታቦሊክ ስፔሲፊኬሽን (Si ኢንዴክስ) የሚገለጸው ከሚታሰቡት ናሙናዎች መካከል ካለው ድግግሞሽ አንፃር የአንድ የተወሰነ MS/MS አገላለጽ ማንነት ነው። የMS/MS ስፔሲፊኬሽን የሚሰላው እንደ Si = 1t (∑j = 1tPijPilog2PijPi) ነው
የእያንዳንዱን የj ናሙና ሜታቦሎሜ-ተኮር δj ኢንዴክስ እና የMS/MS ልዩነት አማካኝ δj = ∑i = 1mPijSi ለመለካት የሚከተለውን ቀመር ይጠቀሙ።
የMS/MS ስፔክትራዎች በጥንድ የተደረደሩ ሲሆኑ፣ ተመሳሳይነቱ የሚሰላው በሁለቱ ነጥቦች ላይ በመመስረት ነው። በመጀመሪያ፣ መደበኛ NDP (እንዲሁም የኮሳይን ትስስር ዘዴ በመባልም ይታወቃል) በመጠቀም፣ በስፔክትራ NDP = (∑iS1 እና S2WS1፣ iWS2፣ i2) መካከል ያለውን የክፍል ተመሳሳይነት ለመመዘን የሚከተለውን እኩልታ ይጠቀሙ 2∑iWS1፣ i2∑iWS2፣ i2፣ S1 እና S2 በተመሳሳይ፣ ለስፔክትረም 1 እና ስፔክትረም 2፣ እንዲሁም WS1፣ i እና WS2፣ i በሁለቱ ስፔክትራዎች መካከል ያለው የi-th የጋራ ጫፍ ልዩነት ከ0.01 Da በታች መሆኑን በፒክ ጥንካሬ ላይ በመመስረት ክብደቱን ይወክላል። ክብደቱ እንደሚከተለው ይሰላል፡ W = [ከፍተኛ ጥንካሬ] m [ጥራት] n፣ m = 0.5፣ n = 2፣ በማሳባንክ እንደተጠቆመው።
ሁለተኛ የውጤት አሰጣጥ ዘዴ ተተግብሯል፣ ይህም በMS/MS መካከል የተጋራውን NL መተንተንን ያካትታል። ለዚህም፣ በMS መከፋፈል ሂደት ወቅት በተደጋጋሚ የሚያጋጥሟቸውን 52 NL ዝርዝሮችን በተጣመረ መልኩ እና ቀደም ሲል ለተዳከሙት የኔፔንቴስ ዝርያዎች ሁለተኛ ሜታቦላይቶች MS/MS ስፔክትረም የተብራራውን የበለጠ ልዩ NL (የውሂብ ፋይል S1) ተጠቅመናል (9፣ 26)። ለእያንዳንዱ MS/MS 1 እና 0 የሆነ ሁለትዮሽ ቬክተር ይፍጠሩ፣ ይህም ከአንዳንድ NL የአሁኑ እና የማይኖርበት ቅደም ተከተል ጋር ይዛመዳል። በዩክሊዲያን የርቀት ተመሳሳይነት ላይ በመመስረት፣ የNL ተመሳሳይነት ነጥብ ለእያንዳንዱ ጥንድ የሁለትዮሽ NL ቬክተሮች ይሰላል።
ድርብ ክላስተርቲንግ ለማከናወን፣ በWeighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA) ማራዘሚያ ላይ የተመሠረተውን የR ጥቅል DiffCoEx ተጠቅመናል። የMS/MS ስፔክትራ NDP እና NL የውጤት ማትሪክስን በመጠቀም፣ የንፅፅር ትስስር ማትሪክስን ለማስላት DiffCoExን ተጠቅመናል። የሁለትዮሽ ክላስተርቲንግ የሚከናወነው “cutreeDynamic” መለኪያን ወደ ዘዴ = “hybrid”፣ cutHeight = 0.9999፣ deepSplit = T እና minClusterSize = 10 በማቀናበር ነው። የDiffCoEx R ምንጭ ኮድ ከተጨማሪ ፋይል 1 በቴሰን እና ሌሎች (57) ወርዷል፤ የሚፈለገው የR WGCNA ሶፍትዌር ፓኬጅ በ https://horvath.genetics.ucla.edu/html/CoexpressionNetwork/Rpackages/WGCNA ውስጥ ይገኛል።
የMS/MS ሞለኪውላር ኔትወርክ ትንተና ለማከናወን፣ በNDP እና NL ተመሳሳይነት ዓይነቶች ላይ በመመስረት የተጣመሩ የስፔክትራል ግንኙነትን አስልተናል፣ እና በCyFilescape yFiles አቀማመጥ ስልተ ቀመር ቅጥያ አፕሊኬሽን ውስጥ ኦርጋኒክ አቀማመጥን በመጠቀም የኔትወርክ ቶፖሎጂን በምስል ለማየት የCytoscape ሶፍትዌርን ተጠቅመናል።
በመረጃው ላይ ስታትስቲካዊ ትንተና ለማድረግ የR ስሪት 3.0.1ን ይጠቀሙ። የስታቲስቲክስ ጠቀሜታ የተገመገመው የሁለት መንገድ የልዩነት ትንተና (ANOVA) በመጠቀም ሲሆን በመቀጠልም የቱኪ እውነተኛ ጉልህ ልዩነት (HSD) ድህረ-ሆክ ሙከራን በመጠቀም ነው። በእፅዋት አፍቃሪ ህክምና እና በቁጥጥር መካከል ያለውን ልዩነት ለመተንተን፣ ተመሳሳይ ልዩነት ያላቸው የሁለቱ የናሙና ቡድኖች ባለ ሁለት ጭራ ስርጭት የተማሪውን የቲ ፈተና በመጠቀም ተተነተነ።
ለዚህ ጽሑፍ ተጨማሪ ቁሳቁሶችን ለማግኘት እባክዎ http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/24/eaaz0381/DC1 ን ይመልከቱ።
ይህ በCreative Commons Attribution-Non-Commercial License ውል መሠረት የተሰራጨ ክፍት መዳረሻ ያለው ጽሑፍ ሲሆን የመጨረሻው አጠቃቀም ለንግድ ጥቅም ካልሆነ እና የመጀመሪያው ስራ ትክክል ከሆነ በማንኛውም ሚዲያ ውስጥ መጠቀም፣ ማሰራጨት እና ማባዛት ያስችላል። ማጣቀሻ።
ማሳሰቢያ፡ የኢሜይል አድራሻዎን እንዲያቀርቡ የምንጠይቅዎት እርስዎ ለገጹ የሚመክሩት ሰው ኢሜይሉን እንዲያዩት እንደሚፈልጉ እና አይፈለጌ መልዕክት እንዳልሆነ እንዲያውቅ ብቻ ነው። ምንም አይነት የኢሜይል አድራሻዎችን አንይዝም።
ይህ ጥያቄ ጎብኚ መሆንዎን ለመፈተሽ እና በራስ-ሰር የአይፈለጌ መልዕክት ማስገባትን ለመከላከል ይጠቅማል።
የመረጃ ቲዎሪ ልዩ ሜታቦሎሞችን ለማነፃፀር እና የሙከራ መከላከያ ቲዎሪዎችን ለመተንበይ ሁለንተናዊ ምንዛሬ ይሰጣል።
የመረጃ ቲዎሪ ልዩ ሜታቦሎሞችን ለማነፃፀር እና የሙከራ መከላከያ ቲዎሪዎችን ለመተንበይ ሁለንተናዊ ምንዛሬ ይሰጣል።
©2021 የአሜሪካ የሳይንስ እድገት ማህበር። ሁሉም መብቶች የተጠበቁ ናቸው. AAAS የHINARI፣ AGORA፣ OARE፣ CHORUS፣ CLOCKSS፣ CrossRef እና COUNTER አጋር ነው። ScienceAdvances ISSN 2375-2548.