تجزیه و تحلیل آماری از گیاه متابولیت اجازه می دهد جامد آزمایش دفاعی گیاه نظریه

آیا گیاهان حمله گیاه خوار تولید موادی که موثر در برابر مهاجمان در یک شیوه ای هدفمند و یا گیاهخوار ناشی از تغییرات در متابولیسم گیاهی تصادفی است که می تواند در خنثی کردن عملکرد گیاه خوار? دانشمندان در موسسه ماکس پلانک برای شیمیایی محیط زیست در ینا آلمان و در CNRS موسسه گیاه شناسی مولکولی/دانشگاه استراسبورگ, فرانسه, آزمایش این مدت طولانی فرضیه برای اولین بار با استفاده از کایوتی توتون Nicotiana attenuata و بستگان نزدیک آن. آنها در ترکیب گسترده ای از اندازه گیری های شناخته شده و ناشناخته متابولیت های گیاهی با استفاده از طيف سنجی جرمی با آزمون های آماری به دست آمده از تئوری اطلاعات. نتایج نشان می دهد که گیاهان خود را تنظیم سوخت و ساز بدن directionally به تولید موثر دفاع. بعلاوه یک رویکرد تطبیقی با استفاده از جمعیت های مختلف و گونه های نزدیک نشان داده است که مقدار مشخصی هورمون های گیاهی بسیار مهم است برای این جهت از این گیاه را در پاسخ به آن دشمن است. (علم پیشرفت, doi: 10.1126/sciadv.aaz0381 ژوئن 2020).

تمام موجودات زنده بر روی زمین را می توان به دو گروه عمده تقسیم: کسانی که به تولید مواد غذایی خود را از منابع زيستی مانند نور و کسانی که تغذیه در موجودات دیگر. این روش های مختلف تغذیه بر یک ارگانیسم سوخت و ساز بدن. گیاهان که به دست آوردن انرژی خود را از نور تولید و تنوع خیلی بیشتری از متابولیت از حیوانات. دانشمندان از مدت ها که فکر تکاملی نیروهای پشت این تفاوت است. به عنوان اوایل به عنوان در 1950s محققان فرض بر این است که که توانایی گیاهان برای تولید مواد خاص به دفاع از خود می تواند یک دلیل. وجود نظریه های مختلف در مورد نحوه تولید چنین دفاعی از مواد تنظیم شده در یک گیاه: یک احتمال این است که گیاهان انطباق سوخت و ساز بدن خود را در چنین راهی که آنها تولید ترکیبات با دفاعی توابع با توجه به احتمال در آینده حمله. این نظریه به نام "بهینه دفاع". در مقابل یک دوم نظریه فرض بر این است که گیاهان خود را تغییر سوخت و ساز بدن به طور تصادفی. برای گیاهخواران این تصادفی تغییر خواهد بود و نه قابل پیش بینی و در نتیجه آنها نمی توانند انطباق با یک گیاه را دفاع. این فرض است که به نام تئوری یک هدف در حال حرکت به این دلیل که استراتژی دفاع هدفمند است اما ضربات مهاجمان در تصادفی.

حتی اگر بسیاری از فردی دفاعی در گیاهان تولید مواد پس از حمله کردند که در حال حاضر شده است به خوبی مشخص می شود آن نشده است ممکن است به آزمون تجربی کدام یک از این دو نظریه امر در گسترده سوخت و ساز در مقیاس. برای پاسخ به این سوال دانشمندان از موسسه ماکس پلانک برای مواد شیمیایی, محیط زیست و CNRS موسسه گیاه شناسی مولکولی/دانشگاه استراسبورگ را مطالعه زیست محیطی مدل گیاه Nicotiana attenuata پس از حمله توسط دو گیاه خوار. لارو از توتون و تنباکو شاهین بید متخصص که تنها خوراک در تاجریزی گیاهان و به طور کلی به خوبی اقتباس به دفاع از مواد غذایی خود را از گیاهان در حالی که این کرم از پنبه leafworm کل گرا هستند و تغذیه می تواند در بسیاری از گیاهان مختلف; با این حال آنها کمتر اقتباس به فرد گونه های گیاهی و ترکیبات دفاعی خود را. دانشمندان با استفاده از اسپکترومتری جرمی برای تجزیه و تحلیل شناخته شده به عنوان به خوبی به عنوان جدید و ناشناخته متابولیت که گیاهان پس از تشکیل گیاهخوار حمله و آماری استفاده می شود اصول تئوری اطلاعات برای داده های خود را ارزیابی. روش های مدرن اسپکترومتری جرمی اجازه می دهد تا به صورت بی طرفانه اندازه گیری به عنوان بسیاری از مواد به عنوان امکان پذیر است. "چه پس از آن مورد نیاز است تعریف یک میانگین از نظر آماری به ثمر رساند متابولیک تنوع در درون یک گیاه عصاره و مقایسه آن در سراسر چندین تجربی شرایط و برای گونه های مختلف گیاهان. علاوه بر این بسیار مهم است برای شناسایی ترکیبات موجود در یک گیاه نمونه که باقی مانده یک بنای چالش در metabolomics. در این مطالعه ما با ارائه چنین رویکردی ترکیب نوآوری های محاسباتی metabolomics و استفاده از مفاهیم آماری توسعه یافته به عنوان بخشی از اطلاعات تئوری و کاربردی در این رویکرد به آزمون پیش بینی های دفاعی گیاه نظریه" توضیح می دهد که امانوئل Gaquerel یکی از رهبران مطالعه.

"محاسباتی گردش کار اجازه داده است که به صورت بی طرفانه و جامع تجزیه و تحلیل گیاه سوخت و ساز بدن شرح داده شده در مقاله ما به وضوح نشان می دهد که Nicotiana attenuata را تغییرات متابولیک و زمانی که حمله توسط هر دو عمومی و متخصص کرم بسیار جهت" ایان بالدوین یکی از نویسندگان ارشد, خلاصه نتایج حاصل از این مطالعه است. این مطالعه نتیجه پشت کردن تئوری بهینه دفاع: گیاهان سازماندهی مجدد سوخت و ساز بدن خود را در راه است که جهت نسبت به تشکیل دفاعی مواد.

"آن را به عنوان یک شگفتی به ما که با شاخصهای آمار به دست آمده برای پروفایل های متابولیک ناشی از تغذیه توسط دو گیاه خوار یک شبانه تغذیه عمومی و تاجریزی متخصص تا حد زیادی همپوشانی با وجود متمایز خود را تغذیه رفتارهای" Dapeng Li نویسنده اول این مطالعه می گوید. به منظور پیدا کردن چگونه این استراتژی دفاع و تکامل است که ترکیبات ارائه مهم سهم خود موفقیت دانشمندان با استفاده از گیاهان است که در آن یک صفت شده بود اصلاح شده ژنتیکی و همچنین به عنوان گیاه جمعیت از همان گونه و انواع گونه های نزدیک. آنها کشف کردند که تغییرات متابولیک در پاسخ به گیاهخوار حمله در درجه اول کنترل حاشیه ای تغییرات در آبشار سیگنالینگ از هورمون های گیاهی به ویژه از jasmonic acid.

در آزمایش های بیشتر محققان می خواهید به درخواست این محاسباتی گردش کار به درک چگونه شبانه روزی و روزانه به الگوهای نفوذ سوخت و ساز بدن. این یک مشکل اساسی برای تمام موجودات زنده است که به طور مستقیم وابسته به نور خورشید برای تغذیه خود را, اما آن است که تنها در دسترس در زمان های خاصی از روز به علت چرخش زمین به دور خورشید است.

###

Li, D., Halitschke, R., Baldwin, I. T. Gaquerel, E. (2020). اطلاعات آزمون تئوری انتقادی پیش بینی های دفاعی گیاه تئوری های تخصصی برای سوخت و ساز بدن. علم پیشرفت 6: eaaz0381

https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz0381

Prof. Dr. Ian بالدوین موسسه ماکس پلانک برای مواد شیمیایی, محیط زیست, هانس-Knöll-Straße 8, 07745 ینا, تلفن. +49 3641 57-1101 E-Mail baldwin@ice.mpg.de

پروفسور دکتر امانوئل Gaquerel انستیتو د با biologie Moléculaire des Plantes du CNRS, Université de Strasbourg, Strasbourg, France Tel. +33 3 67 15 5352 E-Mail: emmanuel.gaquerel@ibmp-cnrs.unistra.fr

تماس و تصویر درخواست: آنجلا Overmeyer M. A. موسسه ماکس پلانک برای مواد شیمیایی, محیط زیست, هانس-Knöll-Str. 8, 07743 ینا آلمان, تلفن. +49 3641 57-2110 E-Mail overmeyer@ice.mpg.de

دانلود از ویدئوها و تصاویر با وضوح بالا از طریق http://www.یخ.mpg.د/ext/downloads2020.html

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.