中心碳代谢模式与生长过程能量代谢gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba与蔗糖易位有关gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

蔗糖在植物组织间的转运对植物的生长、发育和繁殖至关重要。对这些代谢和潜在调控过程的系统分析可以详细了解植物内的碳分布和相关表型性状的形成。蔗糖从“源”组织(如叶肉)到“下沉”组织(如根)的转运与跨膜的质子梯度紧密结合。植物蔗糖转运蛋白分为外排输出蛋白(SWEET家族)和质子符号输入蛋白(SUC, STP家族)。为了更好地理解蔗糖从源组织输出和蔗糖输入到库组织的调节，需要一个考虑到组织组织的代谢模型gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba在蔗糖和质子生产/利用方面，各自组织具有相应的代谢特异性。模型在不同光模式下(“亮”和“暗”)以及相应的不同能量产生模式下运行的能力对于理解调节模块尤为重要。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

在这里，我们描述了一个多室室模型，包括一个带质体和线粒体的叶肉细胞，一个韧皮部细胞，以及一个带线粒体的根细胞。在该模型中，韧皮部被认为是一个非生长的运输室，叶肉室被认为是自养的(生长在CO上)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在光照下)和异养(在黑暗中靠淀粉生长)，根一直被认为是异养组织，依赖于来自叶肉室的蔗糖供应。总的来说，该模型包括413种平衡化合物，由400个变压器相互连接。结构化代谢模型包括中枢碳代谢、光合作用、光呼吸、碳水化合物代谢、能量和氧化还原代谢、质子代谢、生物量生长、营养物质吸收、质子梯度产生和蔗糖在组织间的转运。模型中的生化过程与基因产物(742个orf)相关。通过通量平衡分析(FBA)，该模型在光照和黑暗条件下，碳、氮、质子、能量和氧化还原状态均达到平衡。主HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba-通量被重建，其方向与任何光照条件下蔗糖从“源”到“汇”的质子依赖易位相匹配。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

该模型量化了与质子的整体平衡相关的蔗糖在植物组织之间的易位，这反过来又由能量代谢的运作模式定义。gydF4y2Ba

目的gydF4y2Ba

本研究的目的是建立一个生长的多室代谢模型gydF4y2Ba拟南芥。gydF4y2Ba综合模型应描述在光照和黑暗阶段的生物量增长，以及相应的淀粉和蔗糖的形成和消耗。此外，结构化代谢模型应考虑初级代谢的主要途径，如糖代谢、中枢碳代谢、光合作用、光呼吸、能量和氧化还原代谢、质子周转、蔗糖从源到库组织的转运和生物量生长。在未来，我们将使用该模型来识别因果关系，并描述碳代谢和运输的调节过程。gydF4y2Ba

生物背景gydF4y2Ba

在生长植物中，蔗糖是最广泛使用的糖，用于从“源”组织(如自养叶肉)向“下沉”组织(如异养根、生长芽或生殖器官)提供碳和能量，以建立生物量[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba］．在叶肉细胞质体的光合作用过程中，磷酸三糖(GAP, DHAP)被合成并输出到细胞质中，以支持蔗糖和生物量的形成。在光照下生长时，淀粉形成并积聚在质体中，成为生物量的一部分[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．淀粉是碳的储存库，后来在黑暗阶段被用作生物质形成的主要碳源[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba以及蔗糖生物合成及其运输的燃料。淀粉积累的日动态通常在植物中有很好的记录，特别是在gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba［gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]这一过程甚至通过动态数学建模来分析监管模式[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba］．这些严格调控的代谢过程的扰动导致植物的生长表型。例如，破坏植物将碳投入到白天淀粉储存的能力gydF4y2Ba的pgmgydF4y2Ba突变体(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]导致细胞质蔗糖含量升高、呼吸频率升高、生长迟缓[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]，种子产量低[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]，夜间根系生长缓慢[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

蔗糖在韧皮部内易位，在源组织中装载，在库组织中卸载[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba］．加载/卸载通过共体和异体结构进行。共生转运机制不需要任何特定的蔗糖载体，而是依赖于细胞间的胞间膜连接。外质体蔗糖转运机制涉及多个外排/内流载体和蔗糖跨膜转运[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．因此，蔗糖从源细胞流出遵循其浓度梯度，蔗糖流入受体(或下沉)组织与质子沿其浓度梯度发生共鸣。质子梯度穿过细胞膜反过来由质膜H主动形成gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba- atp酶活性[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba12gydF4y2Ba］．已知的蔗糖转运蛋白有三个家族gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba：gydF4y2Ba甜蜜的gydF4y2Ba，gydF4y2Ba往下gydF4y2Ba而且gydF4y2BaSTPgydF4y2Ba．蔗糖转运蛋白的家族在功能特性上有所不同gydF4y2Ba甜蜜的gydF4y2Ba家庭促进蔗糖外排[gydF4y2Ba13gydF4y2Ba的成员gydF4y2Ba往下gydF4y2Ba而且gydF4y2BaSTPgydF4y2Ba不同家族的蔗糖或糖摄取与质子的关系[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba16gydF4y2Ba］．蔗糖-质子同系物与蔗糖的亲缘性差异很大。例如,gydF4y2BaSUC2gydF4y2Ba是高亲和力，而gydF4y2BaSUC4gydF4y2Ba是低亲和蔗糖-质子分体[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］．蔗糖转运蛋白的敲除突变体具有特征性表型[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba的突变体gydF4y2BaSUC2,gydF4y2Ba哪个是参与韧皮部蔗糖装载的主要转运蛋白，在无蔗糖生长条件下甚至具有致死表型，以及蔗糖转运蛋白的突变体gydF4y2BaSUC1gydF4y2Ba在花粉发育和花粉管生长中起重要作用[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba］．蔗糖出口商的突变体gydF4y2BaSWEET11/12gydF4y2Ba［gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]在无蔗糖的培养基上，它们的根系生长特别迟缓，并且在叶片中积累淀粉。所有植物组织同时表达外排(gydF4y2Ba甜蜜的gydF4y2Ba)和流入(gydF4y2Ba往下gydF4y2Ba，gydF4y2BaSTPgydF4y2Ba)转运体(图;gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)，这表明蔗糖在细胞间转运过程中存在流出和流入耦合机制，几乎所有植物组织都愿意根据当前的需要相互交换蔗糖。gydF4y2Ba

表达分析[gydF4y2Ba21gydF4y2Ba结果表明，SWEET11、12在自养叶肉组织中表达量较高，而蔗糖-质子转运体在自养叶肉组织中表达量较低gydF4y2BaSUC1 2gydF4y2Ba而且gydF4y2BaSTP4gydF4y2Ba在异养根中占优势(图;gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．基于对蔗糖在植物生长过程中存在从作为源组织的叶子到作为库组织的根的净通量的认识[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，对于推广蔗糖在组织间易位的分子机制是有效的(图;gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．这种蔗糖易位分子机制的广义观点只考虑了两种化学动力(蔗糖和质子梯度)以及使用它们的各自转运体(gydF4y2Ba甜蜜的gydF4y2Ba外排转运体和gydF4y2Ba往下gydF4y2Ba/gydF4y2BaSTPgydF4y2Basucrose-proton同向转运)。gydF4y2Ba

在大多数碳汇组织中，蔗糖主要作为碳源来支持生长和建立生物量。然而，蔗糖也可以作为代谢物投入到根组织的储存化合物中。它可以像马铃薯块茎一样转化为淀粉，也可以像甜菜或甘蔗一样直接储存在液泡中。因此，整个植物的生长密切依赖于蔗糖代谢和转运的调节。植物组织间蔗糖转运与表型性状的因果关系是当前植物研究的一个重要领域[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

数学背景gydF4y2Ba

用合理的方法分析代谢网络是植物系统工程的有效工具[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba］．基于模型的方法也越来越多地用于植物生物学，以获得功能见解，甚至预测代谢过程[gydF4y2Ba25gydF4y2Ba，gydF4y2Ba26gydF4y2Ba］．一般而言，网络建模包括以下几个阶段:(i)收集先验知识并通过网络重构构建模型[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba];(ii)对所提出的代谢网络模型进行先验检验，如对化学计量矩阵进行拓扑分析以消除结构缺口;(iii)在模型中加入约束条件并制定目标函数;(iv)网络优化使用基于约束的分析，如通量平衡分析(FBA);(v)gydF4y2Ba后验gydF4y2Ba用代谢通量分析(MFA)对模型进行一致性检验;(vi)用新生成的实验数据集验证模型[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．在此工作流程的基础上，建立了成功的代谢模型gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba已经提出了不同规模的建议[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]包括多组织基因组尺度代谢模型[gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba］．然而，这些现有的代谢模型中的每一个都致力于更好地理解特定的生物现象，如光合作用[gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]或卡尔文-本森循环[gydF4y2Ba38gydF4y2Ba］．在更广泛的范围内，所有氨基酸和蛋白质的代谢成本在一个给定的网络是基于通量平衡分析的基因组代谢网络gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba在明暗条件下[gydF4y2Ba39gydF4y2Ba］．通量平衡分析结合周转测量gydF4y2Ba^13gydF4y2Bac标记的代谢物可以更深入地了解潜在的代谢过程。中枢代谢中代谢通量的稳定性gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba使用这种方法对根细胞进行抗氧环境变化的测试[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

化学计量模型未来可进一步发展为基于特定生化反应的动力学表达式及其整合的动态模型[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba，gydF4y2Ba43gydF4y2Ba］．植物代谢动力学模型被用于揭示局部和全局系统特征，如通量和浓度控制系数以及调节模式[gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]与不同的外部或内部状态、刺激和条件有关[gydF4y2Ba31gydF4y2Ba］．番茄糖代谢的动力学模型gydF4y2Ba茄属植物lycopersicumgydF4y2Ba果实发育揭示了不同酶在不同发育阶段的重要性，以及液泡中糖和有机酸的积累对细胞分裂过程中渗透驱动液泡扩张的重要性[gydF4y2Ba45gydF4y2Ba］．此外，基于数学建模，通过动态调整淀粉周转以适应不断变化的环境条件，提出了生物钟对淀粉周转的不同调节方案[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

在本研究中，我们将这一蔗糖易位的主要分子机制作为多室代谢模型的基础(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．因此，对源、韧皮部和库组织的质子平衡进行定量评估是蔗糖易位定量评估的必要条件。因此，还需要整合这些组织中涉及质子生产/利用的基本代谢过程。gydF4y2Ba

主要发现gydF4y2Ba

的多室代谢网络gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba为了解释植物在光照和黑暗条件下的生长化学计量特征，对模型进行了重构和优化。估计了能量(ATP/ADP)和氧化还原(NAD(P)H/NAD(P))代谢产物以及质子在不同腔室中的平衡和周转。该模型表明，在光照条件下，质体ATP平衡取决于光呼吸通量和光合作用通量之间的关系，包括循环电子流和非循环电子流。质体中的ATP平衡取决于这些过程之间的比例，因此可以是缺乏的、自给的或产生过剩的。光合光系统中过量的氧化还原电位通过苹果酸盐/草酰乙酸穿梭物转移到线粒体。该模型显示，线粒体在“光”和“暗”条件下都消耗质子，并向细胞质提供ATP。在光照和黑暗条件下，蔗糖在组织之间从源到汇的质子依赖易位与质子通量相匹配，这与已知的蔗糖转运的分子机制很好地对应。gydF4y2Ba

模型公式gydF4y2Ba

为了在多室代谢模型中模拟蔗糖代谢及其在不同组织之间依赖质子的转运的相互联系，首先有必要解释与生物量形成相关的所有主要质子释放/利用细胞代谢过程，以便重建质子通量，并将其与已知的宏观交换过程进行比较(表2)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．其次，有必要将光合作用和伴随水的光解作用以及伴随水形成的好氧呼吸作用的贡献模拟为能量和质子平衡，并相应地模拟为组织之间质子动力的形成。此外，能量和氧化还原代谢(光合作用、光呼吸、有氧呼吸和糖酵解)必须与中枢碳代谢相关联。我们定义了两种可能的碳源(即COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在光合作用开启或关闭时，生物量的形成取决于能量代谢模式。有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光合生长期(浅色)以淀粉为碳源，呼吸生长期(深色)以淀粉为碳源。最后，我们必须确保在两种生长条件下蔗糖在组织间的恒定分布，并保持蔗糖转运的相应方向。gydF4y2Ba

在我们的模型中，我们将复杂的植物组织简化为四个主要隔间:(i)超隔间“植物”，包括(ii)生长的自养“叶肉”，(iii)异养生长的“根”和(iv)非生长的“韧皮部”隔间。叶肉、韧皮部和根通过超隔室“植物”的内部空间相互连接，发挥“外质体”的功能(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．为了模拟溶质与外部环境的交换，“根”被设置为获取水、质子和营养物质，并通过“韧皮部”将它们运送到“叶肉”，而“叶肉”则交换COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿,gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba，排出过量的水，并通过韧皮部向“根”提供蔗糖(图。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．“叶肉”区室包括子区室:质体和线粒体，而“根”区室只包含线粒体。此外，该模型包括一组模仿液泡的反应，作为一个虚拟的水槽(只积累)室。我们将氮、正磷酸盐、硫和碳以灰分的形式分配到虚拟液泡中。此外，由于蔗糖储量也被定义为生物量的组成部分，因此有助于生长的蔗糖也不可逆地储存在虚拟液泡中。gydF4y2Ba

该网络的制定仅关注中心碳代谢的主要相关代谢过程，这些代谢过程有助于概述蔗糖形成、易位和降解以及代谢和能量/氧化还原反应中质子形成的现象。模型中每个代谢反应的元素和电荷平衡都是根据化合物的元素组成和已知电荷来验证的。gydF4y2Ba

该模型通过(i)网络重建、制定、修正，(ii)网络设置分析(去除不一致性)，(iii)拓扑分析(去除结构间隙和假阳性效应)，(iv)通量平衡分析(优化目标函数，达到生物学一致性)的迭代方式开发。预测的宏观通量结果与普遍接受的植物代谢物宏观输入/输出通量方向进行了比较，这些方向在“浅色”和“深色”生长阶段都有很好的记录(表2)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．此外，我们还检查了FBA预测的细胞内通量方向的生物学一致性，如果不一致或生物学不相关，则重新设计网络设置以消除这些不一致性。然后重复分析循环，直到模型反映出生物学相关的图像。gydF4y2Ba

质子运输gydF4y2Ba

在该模型中，质子从环境摄取到韧皮部细胞的主要途径是与正磷酸盐、硝酸盐或硫酸盐等营养物质共生(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．然而，通过质膜H的活性，细胞中也有依赖ATP的质子流出gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba- atp酶的化学计量比为1:1 [gydF4y2Ba46gydF4y2Ba］．因此，该模型考虑了质子的同时和独立的流入/流出，但考虑了从环境到植物细胞的总体净质子通量，这是由实验测量的生长介质碱化来确定的gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba的根源。在水培装置的标准生长条件下[gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]，发现半ms介质的pH值在两周内从5.7增加到6.2。gydF4y2Ba

光合作用gydF4y2Ba

特别注意了能量代谢和光合光反应的模拟。光合作用的光反应按照AraCyc [gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]和现有的模式[gydF4y2Ba37gydF4y2Ba］．有两个过程可显著影响光合作用的能量效率，即(i)光呼吸(氧化光合碳循环)[gydF4y2Ba49gydF4y2Ba]和(ii)通过光合作用光反应的循环电子流[gydF4y2Ba50gydF4y2Ba，gydF4y2Ba51gydF4y2Ba］．光呼吸:虽然在某些情况下，光呼吸被认为是减少质体中过度氧合后果的“安全阀”，但它仍然被认为是光合作用的重要组成部分[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]，这可能会使C3植物的光合作用产量减少20 - 30% [gydF4y2Ba53gydF4y2Ba］．一些光呼吸反应发生在过氧化物酶体和线粒体中，但为了避免模型引入额外的隔室(即过氧化物酶体)和引入额外的途径到线粒体，相应的过氧化物酶体反应被写在叶肉的细胞质内。通过这种方式，光呼吸与细胞质叶酸代谢有关。循环电子传递(CET):据报道，循环电子传递主要发生在高辐照度与极低CO结合的情况下gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度(gydF4y2Ba54gydF4y2Ba]，然而，CET一般被认为是光合作用系统的一个基本元素[gydF4y2Ba54gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba56gydF4y2Ba］．因此，该模型的当前版本包括通过光合光反应和光呼吸进行的非循环和循环电子传递的光合作用。质体内ATP合酶的质子动力是由细胞色素形成的gydF4y2BabgydF4y2Ba_6gydF4y2Ba/ fgydF4y2BaATP合酶的质子/ATP化学计量量固定为4.0 [gydF4y2Ba57gydF4y2Ba，gydF4y2Ba58gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

质体的代谢局限于光合光反应、卡尔文-本森循环(CBC)、戊糖-磷酸途径(PPP)、硫酸盐和亚硝酸盐还原途径、淀粉的合成/降解。硫酸盐和亚硝酸盐的还原途径通过铁氧还蛋白(red)/铁氧还蛋白(ox)的保守部分与光合光反应以及NADPH/NADP相互连接gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba守恒的根。在光照条件下，还原铁氧还蛋白主要被铁氧还蛋白- nadp消耗gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba氧化还原酶(FNR)为加尔文-本森循环提供NADPH，而PPP的氧化部分是不活跃的。然而，在黑暗条件下，当光合作用光反应不活跃时，PPP的氧化部分变得活跃，在模型中，它被认为是黑暗中质体中NADPH的唯一提供者。形成的NADPH被FNR用来还原铁还蛋白，从而在暗相中还原硫酸盐和亚硝酸盐。gydF4y2Ba

我们没有考虑质体中的其他中心碳代谢途径(脂肪酸合成、氨基酸和谷胱甘肽生物合成)，因为模型越来越复杂，而且这些途径不能更好地反映所研究现象的分子关系。因此，质体中所考虑的详细途径足以模拟光合作用、能量和氧化还原平衡、质子平衡、COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba固定，磷酸三糖的合成以及淀粉的合成和降解。gydF4y2Ba

淀粉代谢gydF4y2Ba

在光生长期，淀粉被合成并作为生物量组分储存。在黑暗生长阶段，它成为唯一的碳和能量来源。该模型将其消耗视为一种外部代谢物。gydF4y2Ba

叶酸(或C1)代谢gydF4y2Ba

四氢叶酸转化是c1代谢的重要组成部分[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba］．该途径将c1 -基团的转移与氨基酸代谢、氮代谢联系起来[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba]，活跃时还伴有光呼吸。gydF4y2Ba

氮和硫酸盐代谢gydF4y2Ba

在叶肉中，硝酸盐在细胞质中被还原为亚硝酸盐，然后运输到质体中，进一步还原为谷氨酸/谷氨酰胺，返回细胞质，并进一步用于转胺反应，合成其他氨基酸。硫酸盐被运送到质体中，在那里它被还原为HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaS，返回细胞质，进一步用于合成半胱氨酸[gydF4y2Ba60gydF4y2Ba］．硝酸盐和硫酸盐还原是代谢过程，需要减少等价物，并全面利用自由质子[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba］．因此，这些反应是塑料氧化还原平衡的额外氧化还原负荷。在根中，氮和硫酸盐代谢在细胞质中模拟，并由细胞质PPP氧化部分产生的NADPH提供。这是为了避免对根中的淀粉体建模而做出的妥协。gydF4y2Ba61gydF4y2Ba，gydF4y2Ba62gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

为了确保代谢物的功能性交换以及细胞器(质体、线粒体)和细胞质之间能量和氧化还原负荷的重新分配，模型中包含了所谓的代谢物易位子和梭子。有充分证据表明，能量代谢、氧化还原代谢、硫代谢、氮代谢和碳代谢是通过这种交换过程相互依赖的[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba61gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba］．我们在模型中整合了以下交换过程:ATP/ADP在质体/细胞质/线粒体之间的易位[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba]，质体/细胞质/线粒体之间通过苹果酸/草酰乙酸穿梭物(二羧酸易位物)进行氧化还原交换[gydF4y2Ba64gydF4y2Ba，gydF4y2Ba65gydF4y2Ba]，质体/细胞质间碳(DHAP, GAP)交换(磷酸三糖/磷酸易位)[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba66gydF4y2Ba]，质体/细胞质间氨基酸和氨的交换[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba65gydF4y2Ba]，细胞质/线粒体之间的有机酸交换[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba65gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

这种代谢结构具有较高的代谢可塑性。例如，苹果酸盐/草酰乙酸穿梭的实施避免了轻生长阶段质体的过度还原[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba通过将氧化还原当量从质体转移到线粒体，在那里它被用于ATP的生成(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．特别注意的是磷酸三糖/磷酸易位器(TPT)，它在质体和细胞质之间与正磷酸盐反端口交换磷酸三糖(GAP, DHAP) [gydF4y2Ba61gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba66gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba68gydF4y2Ba］．这种交换过程控制着质体中光合作用ATP形成的活性[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba68gydF4y2Ba］．因此，控制磷酸正糖运输到质体控制磷酸三糖是否输出到细胞质或在质体中用于淀粉合成。由于GAP和DHAP可以通过接近平衡的磷酸三糖异构酶(TPI: EC 5.3.1.1)相互转化，在模型中只有GAP在质体和细胞质之间进行可逆交换，以避免引入额外的平行路径。gydF4y2Ba

模型的最终版本(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)由400个变压器组成，其中41个不同代谢途径的229个代谢反应，155个转运蛋白，16个聚合步骤。变压器连接了423种化合物，其中413种为平衡化合物。在该模型中，气体、营养物质、生物量等外部代谢产物是不平衡化合物，因为它们被认为是一个无限的源或汇。所有生化反应均与742个基因相关，其产物进行相应的生化反应。gydF4y2Ba

拓扑分析gydF4y2Ba

模型共有15个自由度，其中内部自由度为10，外部自由度为5(表2)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．内部自由度10是由于网络结构中存在10条平行路由。所有平行途径都涉及在网络中创建循环结构的亚组反应，所有这些反应都与质体、细胞质和线粒体中的能量代谢有关，其中循环途径如卡尔文-本森循环、TCA循环、光呼吸或苹果酸盐/草酰乙酸穿梭等自然发生。gydF4y2Ba

对所有区室中保守部分的分析只揭示了那些与生物学相关的部分(表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．有趣的是，与质体不同，保守部分ATP/ADP/AMP不在细胞质保守部分的列表中，而细胞质AMP在其中gydF4y2Ba新创gydF4y2BaAMP通过腺苷酸激酶合成并连接到ATP/ADP池，同时在模型中AMP是用于RNA/DNA聚合的单体。因此，ATP/ADP/AMP是细胞质中的一个开放部分。gydF4y2Ba

模型化学计量矩阵零空间的确定是评价包含线性方程所有可能解的可行空间的重要拓扑准则gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba×gydF4y2BavgydF4y2Ba=gydF4y2Ba0gydF4y2Ba不考虑热力学不可逆性。因此，零空间分析是通过寻找所有子网络的解空间来揭示网络的非功能区域，这些子网络能够在稳态下运行。在该模型中，有15个重叠的子网络，它们一起覆盖了建议网络中的所有化合物和反应。gydF4y2Ba

通量平衡分析(FBA)gydF4y2Ba

利用FBA优化了代谢网络的结构以及区室和子区室之间的交换过程。FBA的gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba模型的求解使用两组约束，并应用于单个网络。每组约束条件都模拟“亮”或“暗”条件(表2)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．在光照条件下，探讨光呼吸与光合作用不同比例对质体能量代谢的影响，以及不同比例的循环电子流与非循环电子流对光合作用光反应的贡献。各自的约束条件列于表中gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba．所得化学计量系数按生物量归一化[gydF4y2Ba摩尔我gydF4y2Ba/gydF4y2Ba摩尔XgydF4y2Ba］．因此，总体生长化学计量(表gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)与表中所列的宏观输入/输出通量相匹配gydF4y2Ba1gydF4y2Ba对于浅色和深色增长场景。gydF4y2Ba

叶肉代谢活动的建模是最复杂的任务，因为质体中的能量、氧化还原和碳代谢依赖于光，以CO为单位gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba消耗/生产，淀粉形成/降解，磷酸三糖出口/进口，或光呼吸开关条件下。叶肉中的质子平衡主要受能量和氧化还原代谢，特别是水光解和氧还原的影响。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．相比之下，在光照和黑暗条件下，根系代谢几乎不变，是蔗糖的恒定吸收库。gydF4y2Ba

选择导致生物量形成的合成代谢反应的化学计量学预测了该物质的元素组成gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba生物量CHgydF4y2Ba_{1.592gydF4y2Ba}OgydF4y2Ba_{0.834gydF4y2Ba}NgydF4y2Ba_{0.144gydF4y2Ba}PgydF4y2Ba_{0.033gydF4y2Ba}（gydF4y2Ba兆瓦gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba= 29.88 [gydF4y2BaggydF4y2Ba_dwgydF4y2Ba/gydF4y2BaCmolgydF4y2Ba])，与微生物种类的平均元素生物量组成(CHgydF4y2Ba_{1.596gydF4y2Ba}OgydF4y2Ba_{0.396gydF4y2Ba}NgydF4y2Ba_{0.216gydF4y2Ba}PgydF4y2Ba_{0.017gydF4y2Ba}；gydF4y2Ba兆瓦gydF4y2Ba_xgydF4y2Ba= 24.59 [gydF4y2BaggydF4y2Ba_dwgydF4y2Ba/gydF4y2BaCmolgydF4y2Ba)) (gydF4y2Ba69gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba72gydF4y2Ba］．我们不能判断观察到的差异的意义，因为没有发表关于元素组成的可靠信息gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

叶肉中ATP和NAD(P)H平衡gydF4y2Ba

在解释FBA结果时，主要关注的是叶肉的代谢活性，因为在模型中，叶肉占植物生物量中质量分数的85% (w/w)。gydF4y2Ba

质体gydF4y2Ba

质体中的光合光反应(PLR)被详细模拟，以提供ATP和NADPH分配的最大可塑性。CO的固定是有据可查的gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在加尔文-本森循环中产生磷酸三糖(GAP或DHAP)需要最大的理论ATP/NADPH比值为1.5 [gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba］．然而，非循环光合作用电子传递(以AraCyc的写法[gydF4y2Ba48gydF4y2Ba])提供的ATP/NADPH比值为1.0，实验测量值为1.3 [gydF4y2Ba73gydF4y2Ba］．因此，质体对ATP的需求可以超过光合光反应中非循环电子传递所提供的ATP合成水平。为了克服这一限制，C3植物通过多种途径调节质体基质中的ATP/NADPH比值，最终保证CO的生成gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba-卡尔文-本森循环中的固定:(i)增加光合光反应中的循环电子转移，以增加ATP产量，而不伴随NADPH产量[gydF4y2Ba55gydF4y2Ba];(ii)通过光呼吸增加ATP消耗;(iii)通过ATP/ADP转位器将ATP从/输出到细胞质[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba];(iv)质体基质中还原性生物合成途径中的NADPH消耗，如亚硝酸盐还原和硫酸盐还原[gydF4y2Ba60gydF4y2Ba];(v)通过苹果酸/草酰乙酸穿梭将还原的等量物从质体运送到线粒体[gydF4y2Ba64gydF4y2Ba(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba）;(vi) ATP和还原等价物通过DHAP/GAP穿梭于细胞质[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba)(该模型未包含该参数，原因见上文)。gydF4y2Ba

为了探索所有通路对质体ATP/NADPH平衡的贡献，FBA在一系列独立运行中相应受到限制(表2)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．在阳光下生长意味着COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba作为碳源，光合作用(包括循环电子流和非循环电子流)和光呼吸活跃，光合作用产生NADPH, ATP由可塑性ATP合酶产生，但依赖于ATP/NADPH的实际平衡，它还从/输出到细胞质，三磷酸在卡尔文-本森循环中形成，既用于输出到细胞质，也用于淀粉合成。在黑暗中生长意味着碳源是淀粉，质体中的光系统I和II, RuBisCO，因此光呼吸不活跃，ATP完全从细胞质中输入，NADPH由部分活跃的Calvin-Benson循环产生，PPP由淀粉降解获得的三磷酸提供。gydF4y2Ba

因此，使用具有不同约束的FBA，在监测质体中ATP/NADPH比值的同时，监测光合作用过程中光呼吸、循环(FQR)和非循环(FNR)电子流的贡献gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba和无花果。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．通过核苷三磷酸转运体(NTT) ATP转运(T.ATP/ATP周转)的正值[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba]在低FQR/FNR值下，表明质体合成ATP能力不足，因此需要从细胞质中输入ATP来满足固碳的要求。反过来，ATP运输的负值与质体中ATP的过量生产和相应的将其输出到细胞质的必要性有关。因此，通过光合作用光反应平衡光呼吸和循环电子流的水平，植物能够微调ATP/NADPH的容量并优化COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba固定在给定的生长条件下。假设光呼吸与光合作用之比为0.25，光照条件下的FBA [gydF4y2Ba53gydF4y2Ba]而通过光合作用光反应的循环电子流与非循环电子流之比为0.37，导致质体中ATP自给自足(与细胞质的ATP交换= 0;无花果。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．这些值(光呼吸/光合作用= 0.25;FQR/FNR = 0.37)用于在光照条件下可视化预测的质子通量(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)，并作为进一步模拟的标准条件。从无花果。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba我们得出结论，在实验已知ATP/NADPH比值为1.3 - 1.5的情况下[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba73gydF4y2Ba]质体很可能从细胞质中输入ATP，并通过苹果酸/草酰乙酸穿梭输出还原的等量ATP(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

氧化还原电位是氮和硫还原途径所需要的，并以还原铁还蛋白的形式提供，无论是在光照下的PLR还是在黑暗中的PPP。在光照条件下的模型中，这些途径的活性使电子通量减少，并相应地降低光合作用的总NADPH产量。铁氧还原蛋白- nadp还原酶形成的NADPH主要被Calvin-Benson循环利用来驱动COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba固定并形成磷酸三糖。过量的NADPH通过苹果酸/草酰乙酸穿梭从质体转移到线粒体[gydF4y2Ba64gydF4y2Ba］．在线粒体中，输出的还原等量物通过氧化磷酸化被用于ATP的形成(图2)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．根据FBA的说法，在黑暗中，质体消耗从细胞质中输入的GAP，通过CBC提供碳通量，并进一步向PPP的氧化部分提供碳通量，以产生CBC本身还原过程以及N-和s还原所需的NADPH。PPP氧化部分的副产物是COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba，在CBC本身部分利用，但也从质体排泄。gydF4y2Ba

ATP合酶在质体内的合成(用化学计量学方法)gydF4y2BaHgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba_在gydF4y2Ba/gydF4y2Ba三磷酸腺苷gydF4y2Ba= 4.0 [gydF4y2Ba57gydF4y2Ba，gydF4y2Ba58gydF4y2Ba])，由gydF4y2BaHgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba_在gydF4y2Ba−类囊体腔与质体间质之间的动力(图;gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．因此，在光合光反应中加入铁氧还原蛋白-质体醌还原酶(FQR)的循环电子转移有助于ATP产量的增加，而没有相应的NADPH产量[gydF4y2Ba55gydF4y2Ba，gydF4y2Ba56gydF4y2Ba］．此外，我们还调查了潜在的影响gydF4y2BaHgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba_在gydF4y2Ba−从腔腔向间质渗漏增加gydF4y2BaHgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba_在gydF4y2Ba/gydF4y2Ba三磷酸腺苷gydF4y2Ba化学计量学。在这个模型的框架内，似乎不可能提供可靠的约束来估计这个过程的贡献，因此这个过程被取消了。总的来说，当前模型形式的FBA预测了ATP可以从细胞质导入或输出到细胞质，以实现光合活性质体中的ATP平衡。质体内ATP的整体平衡通过光合作用和光反应调节光呼吸和循环电子流。gydF4y2Ba

事实上，线粒体氧化磷酸化比质体光磷酸化具有更大的ATP合成能力，每个NADH产生3个ATP，而质体中每个NADPH产生1.5个ATP [gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba73gydF4y2Ba，gydF4y2Ba74gydF4y2Ba］．此外，线粒体ATP/ADP转位子的活性远高于质体ATP/ADP转位子的活性[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba66gydF4y2Ba］．因此，似乎合乎逻辑的结论是，在细胞质中ATP是由线粒体比潜在的质体更有效地提供。模型在不同区室中预测的每NADPH产生ATP的产量与已发表的数据一致(表2)gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

光合反应的效率可以根据前驱物比进行评估(表2)gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．例如，所实现的gydF4y2Ba高压gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba模型中比值约为16，与已发表的比值接近gydF4y2Ba高压gydF4y2Ba/公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba比率为9.55gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba［gydF4y2Ba27gydF4y2Ba］．其他代谢指标也预计在公布值的范围内(表2)gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)，表明尽管存在上述局限性，但总的来说质体代谢的化学计量学是正确的。gydF4y2Ba

线粒体gydF4y2Ba

在我们的模型中，线粒体只包含两个途径，TCA循环和氧化磷酸化。TCA循环的所有中间产物均可与细胞质交换，除了属于线粒体保守部分CoA/acetyl-CoA/succinyl-CoA的一部分。因此，在“轻”情况下，nadd依赖性异柠檬酸脱氢酶(EC 1.1.1.41)、2-氧-葡二酸脱氢酶和琥珀酸-辅酶a连接酶(EC 6.2.1.5)的反应是不活跃的，因为2-氧-葡二酸被交换到细胞质中，并通过无杂聚反应转化为琥珀酸，琥珀酸绕过nadd依赖性异柠檬酸脱氢酶、2-氧-葡二酸脱氢酶和琥珀酸-辅酶a连接酶的反应，重新进入TCA循环。gydF4y2Ba

然而，在“黑暗”的情况下，由于糖酵解负载不同，这些反应是活跃的，因此不同的初级代谢物输入到无重叠反应。TCA循环产生自己的NADH，但也接受累积氧化还原电位，通过苹果酸/草酰乙酸穿梭从质体和细胞质转移到线粒体(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．因此，据此，线粒体MDH产生99%的NADH(9%来自自身的TCA流量，91%来自从细胞质中输入的l -苹果酸)，丙酮酸脱氢酶产生1%的线粒体NADH，而NADH依赖的异柠檬酸脱氢酶被预测为无活性。有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在光照条件下，线粒体的产量非常低，这是由于nadd依赖的异柠檬酸脱氢酶和2-氧戊二酸脱氢酶的活性不高，尽管ATP的产量相当高。因此，预测的ATP/COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba比率为65.9。在黑暗中，NADH平衡由TCA循环中所有反应的活动和相应的CO补充gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba高产量导致ATP/COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba比6。gydF4y2Ba

在模型中，线粒体中形成的NADH全部被氧化磷酸化复合物I消耗。线粒体内没有指定的ATP消耗反应，因此氧化磷酸化复合体V形成的ATP全部输出到细胞质中。氧化磷酸化的效率是通过每消耗一定量的氧气形成的ATP量(P/O比)来评估的。实际上，由于衬底可用性和质子泄漏，P/O比是一个可变参数。P/O理论值为5.0，但实际测量值一般大于2.5 [gydF4y2Ba75gydF4y2Ba］．FBA分析表明，无论是在叶肉和根线粒体中，还是在“光照”和“黑暗”条件下，该模型的P/O比均大于4.6gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．因此，我们假设该模型的子室“线粒体”中接受的氧化还原和能量反应的平衡描述了生物学现实。gydF4y2Ba

细胞质gydF4y2Ba

一般来说，叶肉细胞质中的ATP库可以从三个潜在的来源补充:(i)细胞质中的糖酵解，(ii)线粒体中的氧化磷酸化和(iii)质体中的ATP合成酶。我们模型的FBA预测在光照条件下(当FQR/FNR = 0.37;光呼吸= 0.25)83.2%的细胞质ATP周转由线粒体代谢提供，16.8%由糖酵解和其他细胞质过程提供gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．在黑暗条件下，糖酵解对ATP在细胞质中转化的贡献为15.7%，而从线粒体输出的ATP相应增加到84.3%。虽然，在黑暗中，大约18.2%的ATP在细胞质中被转移到质体中，其余的用于促进代谢反应(表gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．总的来说，相对ATP周转率[gydF4y2Ba摩尔ATPgydF4y2Ba/gydF4y2Ba摩尔XgydF4y2Ba]在黑暗条件下高于在光照条件下(表gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)，但线粒体产生ATP的能力保持相似。这种ATP周转的差异是由于在黑暗中更高的糖代谢(例如淀粉降解)导致更高的糖酵解活性。然而，FBA在该模型中预测的ATP在生长和非生长相关过程中的主要分配与先前报道的值一致gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba［gydF4y2Ba33gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

质膜非生长相关ATP消耗HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba- atp酶可视为维护。根据FBA，质膜HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba-ATP酶在光照条件下(FQR/FNR = 0.37，光呼吸= 0.25)消耗了25.6%的细胞质ATP，而在黑暗条件下仅消耗了7.7%的细胞质ATP(表2)gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

NADH在细胞质中的平衡由主要的产生反应(聚体反应、糖酵解、c1 -代谢、果胶生物合成、核苷酸和氨基酸生物合成、光呼吸)和消耗反应(细胞质硝酸盐还原、c1 -代谢和光呼吸)组成。该模型的FBA预测，在光照条件下，通过苹果酸盐/草酰乙酸穿梭，还原等量物以苹果酸盐和草酰乙酸的形式从质体主动输出到线粒体(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．然而，在光照条件下，光呼吸作用(特别是羟丙酮酸还原酶)成为一个额外的NADH汇。在黑暗中，质体中没有还原的等量物输出，但相对较高的糖酵解通量提供了剩余的NADH，这些NADH通过苹果酸/草酰乙酸穿梭物转移到线粒体中，转化为ATP(图2)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．因此，在光照下，线粒体是质体在光合作用中形成的多余还原物的库，光呼吸是细胞质NADH的额外库。在黑暗中，线粒体是通过相对较高的糖酵解通量在细胞质中形成的过量(高达35%)NADH的唯一sink。同时，在光照和黑暗条件下，线粒体都是细胞质反应的主要ATP提供者。gydF4y2Ba

质子平衡和蔗糖易位gydF4y2Ba

该模型的主要目的是重建不同光照条件下氧化还原和能量代谢活动所产生的质子通量及其与蔗糖易位的关系。该模型解释了所有区室和子区室中参与质子周转的主要代谢过程(例如反应和交换转运)gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．例如，在模型中，在叶肉细胞质中有40个质子产生过程(反应和转运蛋白)和18个质子利用过程。gydF4y2Ba

在模型中，质子进入gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba从环境中吸收营养物质进入根部(如硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐;无花果。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba和附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。然而，以这种方式进入的质子数量超过了运输营养物质的质子数量，因此多余的质子通过H排出gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba- atp酶返回环境(图;gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)导致植物全部消耗质子，并伴随着生长介质的碱化。在该模型中，质子从室室流出是由质膜H进行的gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba腺苷三磷酸酶(无花果。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．由FBA预测的每个隔室中的质子周转相对于根细胞质中的质子周转是归一化的(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．在光照和黑暗条件下，模型中根室的代谢活性和质子周转几乎保持不变，因此选择该室作为数据归一化的参考点。gydF4y2Ba

在两种生长组织(叶肉和根)中，细胞质质子的主要消费者是线粒体(图2)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．例如，在光生长条件下，叶肉线粒体消耗了50%的细胞质质子(FQR/FNR = 0.37，光呼吸= 0.25)。在线粒体中，主要的质子利用过程是氧化磷酸化中的氧还原。因此，为了维持跨膜质子梯度，线粒体不断需要额外的质子输入，这些质子来自细胞质。gydF4y2Ba

此外，许多代谢过程导致质子的产生/利用，因此额外地促进了细胞质中的质子平衡。特别是在光照下(在FQR/FNR = 0.37，光呼吸= 0.25的情况下)，质体提供GAP，在糖磷酸化反应下游进入糖酵解，产生大量的质子(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．在质体中，在光照条件下，ATP合成酶和光合作用光反应由于水的光解产生了多余的质子，这些质子被CBC和氮/硫还原完全利用。因此，相对于其他区室，光合活性质体中的质子周转非常高。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)，在此条件下质体质子平衡是自给自足的(FQR/FNR = 0.37，光呼吸= 0.25)。gydF4y2Ba

在黑暗条件下，淀粉被葡萄糖激酶(GLK;EC 2.7.1.2)和质子释放约占细胞质质子池的17%。这种过剩的质子主要被线粒体中全功能的TCA循环利用。相应地，在黑暗条件下，叶肉向外质体泵送较少的质子(图2)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．线粒体在黑暗条件下的总质子消耗比在光照条件下高(图2)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba、表gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

质子通量的FBA可以定量韧皮部到叶肉和根的质子净通量。此外，考虑到室室之间的pH值差异，质子从韧皮部沿着浓度梯度进入根细胞质，通过SUC和STP转运体允许包括蔗糖在内的溶质共态。蔗糖流向根(作为库组织)的通量与SUCs和STPs的质子联系机制以及相关组织的质子平衡相一致(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．此外，由于SWEET转运蛋白不受质子动力的影响，叶肉和韧皮部之间的质子通量方向不会干扰蔗糖从叶肉流向韧皮部。在两种情况下(“亮”和“暗”)，FBA估计的质子通量(图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)与不同组织中蔗糖转运蛋白(SWEET、SUC、STP)的分子机制相匹配(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

在这项工作中，我们提出了一个生长的多室代谢模型gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba．模型的通量平衡分析(FBA)量化了在黑暗和光照条件下的糖代谢、中心碳代谢、光合作用、能量和氧化还原代谢、质子周转、蔗糖从叶肉到根系的转运以及生物量的增长，以及在CO下相应的增长gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(在光下)或在淀粉上(在黑暗中)。该模型表明，在光照条件下，光呼吸和光合作用(包括循环和非循环电子流)之间的相互作用决定了质体的ATP平衡。质体被发现要么缺乏，自给自足，要么产生过剩的ATP。光合光系统中过量的氧化还原电位通过苹果酸盐/草酰乙酸穿梭物转移到线粒体。因此，具有光合活性的质体可以达到CO所需的ATP/NADPH比值gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba固定。此外，FBA预测，在光照和黑暗生长条件下，线粒体都是细胞质过程和糖酵解的主要ATP提供者。同时，线粒体是从质体和细胞质以及质子转移的还原物的主要储存库。gydF4y2Ba

该模型描述了参与质子代谢的所有主要代谢过程。蔗糖在植物组织中的转运与质子的整体平衡有关，而质子的整体平衡在一定程度上取决于能量代谢的运作模式(光合作用、呼吸作用)。FBA预测的质子通量大致符合蔗糖转运蛋白SWEET和SUC/STP质子转运蛋白的分子机制和功能特性，以及蔗糖从源到库组织的净通量。因此，我们的多区室模型充分描述了生长化学计量和蔗糖易位过程gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba在光照和黑暗条件下。FBA用于优化网络结构，并为进一步分析细胞内通量分布做好准备，基于代谢通量分析(MFA)的实验测量。gydF4y2Ba

网络重建gydF4y2Ba

代谢反应的化学计量学、方向、代谢物元素公式、电荷状态和相关基因的主要信息收集自AraCyc [gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]使用路径工具v19.0 [gydF4y2Ba76gydF4y2Ba]，并通过TAIR验证[gydF4y2Ba77gydF4y2Ba，gydF4y2Ba78gydF4y2Ba]， kegg [gydF4y2Ba79gydF4y2Ba]和ChEBI [gydF4y2Ba80gydF4y2Ba)数据库。gydF4y2Ba

模型重建使用Insilico Discovery™(Insilico Biotechnology AG，斯图加特，德国)进行。的结构化代谢网络gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba重建的基础是决定只考虑这些代谢过程，这有助于更好地理解糖代谢、中枢碳代谢、能量代谢、质子周转、生物量生长和蔗糖在组织中的转运gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba．因此，在重建的网络中使用了以下途径的代谢反应:2- oxoglutate脱羧合成琥珀酰辅酶a;腺苷核苷酸gydF4y2Ba新创gydF4y2Ba生物合成;氨基酸生物合成;天冬氨酸降解;Calvin-Beson周期;chorismate生物合成;脂肪酸生物合成;叶酸代谢;谷氨酰胺生物合成;糖酵解;高丝氨酸生物合成; inosine-5’-phosphate biosynthesis; maintenance; malate/oxaloacetate shuttle; nitrate reduction; ornithine biosynthesis; oxidative phosphorylation; PRPP biosynthesis; pentose-phosphate pathway; phosphorus metabolism; photosynthesis light reactions; photorespiration; purine nucleotides新创gydF4y2Ba生物合成;嘧啶核糖核苷酸相互转化;丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶a;丙酮酸发酵;淀粉生物合成;淀粉降解;蔗糖合成;蔗糖降解;硫酸盐还原;三羧酸循环; UDP-glucose biosynthesis; UDP-glucoronate biosynthesis; uridine-5’-phospahte biosynthesis. Many biosynthetic reactions concatenated in linear pathways (e.g. nucleotide or amino acid biosynthesis) were lumped in order to reduce model complexity. All reactions in the model were manually transferred from the database, and manually curated.

假定生物量由下列聚合物组成:蛋白质、脂质、RNA、碳水化合物(即淀粉、蔗糖、纤维素、果胶)和灰分[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba］．蛋白质的氨基酸组成是从文献[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba］．脂质组成被认为与酵母相似，被认为是一种9.6%的十六酸酯，20.6%的聚合物gydF4y2Ba独联体gydF4y2Ba-十八烯酸，34.7%gydF4y2Ba独联体gydF4y2Ba-十六酸酯，2.4%十八酸酯，0.006%亚油酸酯和32.4%甘油。RNA组成由TAIR提供的FASTA格式的蛋白质氨基酸序列反向序列分析得出:32% A, 26% U, 9% C和33% g。基于这些数据，认为生物质大分子组成为(w/w) 20%纤维素，20%果胶，10%淀粉，12%蔗糖，25%蛋白质，9%脂质，1% RNA和3%灰分。根据水培长日(光照16h)条件下21日生植株的鲜重实测，茎根质量比为85/15 (w/w)。gydF4y2Ba

划分gydF4y2Ba

根据蔗糖释放组织和蔗糖需求组织的概念，并考虑蔗糖易位机制的分子机制(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)，在不同的能量产生模式下(“光”和“暗”)，我们将以下隔间广义化:超室“植物”，包括(i)自养亚室“叶肉”，亚室“质体”和“线粒体”，(ii)异养亚室“根”，只有一个亚室“线粒体”和(iii)非生长运输隔间“韧皮部”;而超隔室“植物”的内部空间则是细胞外隔室“外质体”。亚室“质体”需要分离光合光反应、硫酸盐和亚硝酸盐还原、与相关磷酸三糖、己糖磷酸、NADPH/NADP部分、ATP合成和淀粉合成相关的卡尔文-本森循环(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。亚室“线粒体”需要分离TCA循环，并与其活性NADH/NAD部分和ATP合成相关(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。为了在具有不同代谢特异性的区室之间分离相似代谢物池，并通过运输步骤协调它们的交换，需要进行区室化[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba］．相应地，“叶肉”和“根”被认为是生长的隔间，而“韧皮部”被认为是一个非生长的连接隔间。组织间的交换过程通过外质体进行。gydF4y2Ba

模型注释gydF4y2Ba

在模型中，每一个生化反应(以E.C.编号分类)均称为对应的KEGG反应(KeggID)。此外，反应用其产物执行这一生化过程的基因编号进行了注释(GeneID)。在集中反应的情况下，所有对应的geneid都与集中反应相关。该注释后来被用于将模型与基于质谱的蛋白质组数据进行匹配[gydF4y2Ba81gydF4y2Ba]并验证模型中反应的存在。gydF4y2Ba

模型最终版本导出为SBML和MATLAB格式(补充数据)，以及模型的化学计量矩阵和模型的高分辨率打印输出(JPG)，所有标记的反应。模型中使用的化合物/代谢物、变形剂/反应和基因的相应数据库以ASCII格式提供(补充数据)。gydF4y2Ba

模型假设和基于生物学的约束gydF4y2Ba

为了降低描述多组织植物内部过程的复杂性，并主要关注蔗糖易位的机制，在以下假设下制定了模型:gydF4y2Ba

1. 1.gydF4y2Ba

   蔗糖被认为是唯一在组织间交换的碳水化合物。gydF4y2Ba

2. 2.gydF4y2Ba

   整个植物的解剖结构简化为三个组织:自养叶肉，异养根，由运输韧皮部连接。该模型仅限于叶肉，因为无论在光照条件下(在光合作用期间)还是在黑暗条件下(非光合作用条件下，碳来源于淀粉)，叶肉始终是蔗糖的“来源”组织。根总是被定义为蔗糖的“贮存”组织。根吸收蔗糖并将其用于生物量的形成，但并没有将其储存起来以释放回韧皮部。因此，我们有意识地将蔗糖的交换限制为从自养叶肉到异养根的单向净通量(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

3. 3.gydF4y2Ba

   蔗糖也被认为是形成的生物量的一部分。然而，我们没有考虑到沉积的蔗糖可以返回到韧皮部的蔗糖池进行交换的可能性。因此，用于生物质的蔗糖被认为不能用于生长或通过自由蔗糖池进行交换。gydF4y2Ba

4. 4.gydF4y2Ba

   淀粉被认为是一种代谢产物，可以在浅色生长阶段形成和沉积，在深色生长阶段作为碳和能量来源。我们认为淀粉只在自养组织(叶肉)中积累，而不在异养组织(根)中积累。gydF4y2Ba

5. 5.gydF4y2Ba

   淀粉只在轻生长阶段形成，并作为生物量的一部分储存。在轻生长期未发生部分降解。gydF4y2Ba

6. 6.gydF4y2Ba

   淀粉被认为是植物在黑暗条件下生长的唯一碳源。gydF4y2Ba

7. 7.gydF4y2Ba

   在这个模型版本中，我们没有考虑组织间氨基酸和有机酸(谷氨酸、乙酸、柠檬酸)的交换。gydF4y2Ba

8. 8.gydF4y2Ba

   脂肪酸的生物合成被认为是在细胞质内进行的，以降低质体内氧化还原平衡的复杂性。gydF4y2Ba

9. 9.gydF4y2Ba

   ATP/ADP在不同的区室之间是可交换的。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)透过腺嘌呤核苷酸转位器。gydF4y2Ba

10. 10.gydF4y2Ba

    NAD(P)H/NAD(P)不能在舱室之间交换。然而，减少的当量可以通过苹果酸盐/草酰乙酸穿梭在隔间之间转移。gydF4y2Ba

11. 11.gydF4y2Ba

    韧皮部仅在运输过程中发挥作用，将养分和水分从根输送到叶肉，蔗糖从叶肉输送到根为单向净通量(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

12. 12.gydF4y2Ba

    养分的吸收(硝酸盐、正磷酸盐和硫酸盐)遵循质子对称机制。gydF4y2Ba

13. 13.gydF4y2Ba

    相对于已知pH梯度的质子转运总是主动的(依赖于atp)，不像沿着已知pH梯度的转运被认为是被动的(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

14. 14.gydF4y2Ba

    在叶肉中，质体与细胞质之间的中心碳代谢仅有d -甘油醛3-磷酸(GAP)和麦芽糖。其他潜在的可交换代谢物(即其他磷酸三糖、磷酸己糖)在模型中没有考虑，以降低复杂性。gydF4y2Ba

15. 15.gydF4y2Ba

    植物与环境之间的气体交换被认为是被动的。gydF4y2Ba

网络设置gydF4y2Ba

在进行高级网络分析之前，通过元素和电荷平衡分析，使用Insilico Discovery™(Insilico Biotechnology AG，斯图加特，德国)对网络化学计量学进行了详细的一致性检查。除了已知的反应化学计量学，该分析依赖于已知的元素组成和代谢物的电荷(在特定pH值下)。元素和电荷平衡的一致性检查允许识别和修正/消除:(i)元素组成和电荷未知的化合物;(ii)不平衡元素或电荷的不一致的反应、聚合和传输步骤。通过检查死角和未使用的变压器，可以识别和消除不能稳定运行的变压器和网络区域。不可逆变压器的检查允许可视化和批准这些变压器，从热力学的观点是不可逆的。变压器的不可逆性是磁通平衡分析的重要约束条件。gydF4y2Ba

网络拓扑分析gydF4y2Ba

化学计量矩阵的拓扑分析gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba这个网络是优化代谢网络结构的非常强大的工具，因为它可以识别和说明物质是如何在一个网络中流动的。该分析还允许识别错误或/和未使用的网络结构。的gydF4y2Ba自由度gydF4y2Ba估计了网络的尺寸，并进一步要求用实验推导的测量来解决它。自由度越低，解就越容易找到。分析gydF4y2Ba守恒的一部分gydF4y2Ba揭示了一组化合物，它们的总和即使在动态条件下也始终保持不变。保守部分的数目等于线性相关的平衡方程的数目。对保守部分的分析可以揭示由于设计的网络结构而意外出现的假阳性保守部分。偶然的假阳性保守部分被消除，只有生物学上相关的保守部分(如NAD(P)H/NAD(P)，乙酰辅酶a /CoA/琥珀酰辅酶a)仍然存在于网络中。分析gydF4y2Ba阻止了变形金刚gydF4y2Ba识别网络的区域，由于变压器方程的不可逆性约束，不能在稳态下运行。的基向量的计算gydF4y2Ba零空间gydF4y2Ba揭示了代谢网络的“功能”和“非功能”区域。零空间的gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是线性方程组所有解的集合吗gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba×gydF4y2BavgydF4y2Ba=gydF4y2Ba0gydF4y2Ba．gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba网络的化学计量矩阵(补充数据)和gydF4y2BavgydF4y2Ba为代谢通量的速率向量。计算gydF4y2Ba平行路线和循环gydF4y2Ba揭示了一组反应/转运体/聚合体，它们(i)能够保持稳定状态，(ii)不能分解，(iii)总的来说不消耗或产生外部底物/产物。由条件(iii)可知平行路线和反应周期的净反应为零。在复杂网络中，偶然形成平行路径和循环的概率较大，这增加了网络的内部自由度。平行路径和周期实质上增加了基本通量模式的数量，而不会导致新的表型行为。因此，为了用初等模态分析来评价最大产量，必须尽量减少它们的数量。计算gydF4y2Ba基本模式gydF4y2Ba揭示了一组唯一的最小子网络，使重建的网络能够在稳定状态下运行。初等模态分析在评估特定的代谢路径或(子)网络对给定的蛋白质/酶是否可行和可能时，考虑了化学计量学和热力学。模型的拓扑分析由Insilico Discovery™(Insilico Biotechnology AG，斯图加特，德国)完成。gydF4y2Ba

通量平衡分析(FBA)gydF4y2Ba

在伪稳态假设下研究细胞内代谢通量通过代谢网络的分布(gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba×gydF4y2BavgydF4y2Ba=gydF4y2Ba0gydF4y2Ba)采用基于约束的通量平衡分析(FBA)。为了计算代谢通量分布，将生物量生成最大化作为目标函数。FBA提供了一种通过目标函数线性优化计算代谢网络中通量分布的方法:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaZgydF4y2Ba是目标函数，gydF4y2BacgydF4y2Ba是权重因子的向量，gydF4y2BavgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba是gydF4y2Ba我gydF4y2Ba的第Th元素gydF4y2BavgydF4y2Ba而且gydF4y2BaνgydF4y2Ba^{最小值gydF4y2Ba}_我gydF4y2Ba而且gydF4y2BaνgydF4y2Ba^{马克斯gydF4y2Ba}_我gydF4y2Ba最小和最大的约束条件在吗gydF4y2BavgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba．化学计量矩阵的拓扑(gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba)，连同较低的(gydF4y2BaνgydF4y2Ba^{最小值gydF4y2Ba}_我gydF4y2Ba)及上(gydF4y2BaνgydF4y2Ba^{马克斯gydF4y2Ba}_我gydF4y2Ba)代谢通量载体的边界(gydF4y2BavgydF4y2Ba)，结合反应的热力学性质(例如不可逆性)和稳态条件(gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba×gydF4y2BavgydF4y2Ba=gydF4y2Ba0gydF4y2Ba，为优化目标函数提供了足够的约束条件。所设计的代谢网络受到补充数据中提供的两个特定约束(表gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．线性规划问题使用Insilico Discovery™(Insilico Biotechnology AG，斯图加特，德国)解决。gydF4y2Ba

3 pga:gydF4y2Ba

d -甘油酸3-磷酸(ChEBI:58272)gydF4y2Ba

DHAP:gydF4y2Ba

磷酸二羟基丙酮(ChEBI:57642)gydF4y2Ba

f6p:gydF4y2Ba

Fructose-6-phosphate (ChEBI: 57579)gydF4y2Ba

g6p:gydF4y2Ba

Glucose-6-phosphate (ChEBI: 58247)gydF4y2Ba

差距:gydF4y2Ba

d -甘油醛3-磷酸(ChEBI:59776)gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

质子(ChEBI: 24636)gydF4y2Ba

高压gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

光子(ChEBI:302012)gydF4y2Ba

护士:gydF4y2Ba

在模型中是氮源吗gydF4y2Ba没有gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba

oaa:gydF4y2Ba

草酰乙酸盐(ChEBI: 16452)gydF4y2Ba

病人:gydF4y2Ba

是磷的来源，在模型中是吗gydF4y2BaHPOgydF4y2Ba^{(2−)gydF4y2Ba}_4gydF4y2Ba，即正磷酸盐gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba或gydF4y2BaHPOgydF4y2Ba^{(2−)gydF4y2Ba}_4gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

正磷酸盐(ChEBI: 18367)gydF4y2Ba

史:gydF4y2Ba

在模型中是硫源吗gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba^{2−gydF4y2Ba}_4gydF4y2Ba

往下:gydF4y2Ba

蔗糖(ChEBI: 17992)gydF4y2Ba

X:gydF4y2Ba

生物质gydF4y2Ba

奥尔多:gydF4y2Ba

二磷酸果糖醛缩酶(EC 4.1.2.13)gydF4y2Ba

出口押汇:gydF4y2Ba

果糖1,6-二磷酸酶(EC 3.1.3.11)gydF4y2Ba

FNR:gydF4y2Ba

ferredoxin - nadp还原酶(EC 1.18.1.2)gydF4y2Ba

FQR:gydF4y2Ba

Ferredoxin-plastoquinone还原酶gydF4y2Ba

GAPDH:gydF4y2Ba

甘油醛-3-磷酸脱氢酶(EC 1.2.1.12/13)gydF4y2Ba

GLK:gydF4y2Ba

葡萄糖激酶(EC 2.7.1.2)gydF4y2Ba

MDH:gydF4y2Ba

苹果酸脱氢酶(EC 1.1.1.37)gydF4y2Ba

日本电报电话公司:gydF4y2Ba

ATP / ADP转运蛋白gydF4y2Ba

PFK:gydF4y2Ba

6-磷酸果糖激酶(EC 2.7.1.11)gydF4y2Ba

PGK:gydF4y2Ba

磷酸甘油酸激酶(EC 2.7.2.3)gydF4y2Ba

的PGM:gydF4y2Ba

磷酸葡萄糖转换酶(EC 5.4.2.2)gydF4y2Ba

PRK:gydF4y2Ba

磷酸激酶(EC 2.7.1.19)gydF4y2Ba

RPC:gydF4y2Ba

二磷酸核酮糖羧化酶(EC 4.1.1.39)gydF4y2Ba

SUC和STP:gydF4y2Ba

Sucrose-proton同向转运gydF4y2Ba

甜:gydF4y2Ba

蔗糖外排转运蛋白(糖最终将成为出口转运蛋白)gydF4y2Ba

TK:gydF4y2Ba

转酮酶(EC 2.2.1.1)gydF4y2Ba

TPI:gydF4y2Ba

三磷酸异构酶(EC 5.3.1.1)gydF4y2Ba

课程:gydF4y2Ba

Triosephosphate /磷酸盐转运蛋白gydF4y2Ba

加拿大广播公司:gydF4y2Ba

卡尔文本森循环gydF4y2Ba

PLR:gydF4y2Ba

光合作用光反应gydF4y2Ba

购买力平价:gydF4y2Ba

磷酸戊糖途径gydF4y2Ba

ggydF4y2Ba_dwgydF4y2Ba：gydF4y2Ba

生物量干重[g]gydF4y2Ba

功能性:gydF4y2Ba

通量平衡分析gydF4y2Ba

: 0015770:gydF4y2Ba

生物过程-蔗糖运输-蔗糖的定向运动进入，走出或在细胞内，或细胞之间，通过某种媒介，如转运体或孔gydF4y2Ba

作者要感谢Azam Salimi(霍恩海姆大学，斯图加特，德国)协助管理与模型相关的反应和代谢物数据库。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

这项工作得到了德国研究基金会(DFG)对WXS的研究拨款的支持。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

这项调查、支持数据和本文中描述的数学模型被上传到FAIRDOM(欧洲系统生物学社区的数据和模型管理服务，以前称为SEEK) [gydF4y2Ba82gydF4y2BaZucAt项目(源自德语“zucker”和拟南芥gydF4y2Bahttps://fairdomhub.org/projects/37gydF4y2Ba．模型和支持文件可在DOI:10.15490/seek.1.investigation.74.9下下载，其中包括:gydF4y2Ba

• 拟南芥代谢多室模型的SBML和MATLAB格式。gydF4y2Ba

• 模型网络的高分辨率图像[JPG]。gydF4y2Ba

• 模型文档:标识符、化学计量方程、与隔室、通路和基因的关联的详细描述[1个ASCII格式文件]。gydF4y2Ba

• 导出网络化学计量矩阵[1个ASCII格式文件]。gydF4y2Ba

• “浅色”和“深色”增长场景的FBA约束[ASCII格式的2个文件]。gydF4y2Ba

• 针对“浅色”和“深色”增长场景的FBA解决方案[6个ASCII格式文件]。gydF4y2Ba

模型中使用的代谢物信息(如元素组成、电荷、分子量、外部数据库参考资料等)、变压器信息(如标识符、trivial name、化学计量方程、所属途径、反应EC号、外部数据库参考资料等)、对应基因信息(ATG格式基因ID、催化反应、基因定义、基因位点等)[3个ASCII格式文件]。gydF4y2Ba

作者的贡献gydF4y2Ba

WS -创意生成，结果解释和稿件编辑;MZ -建模、分析、结果解释和稿件编写;IM -数据库和模型管理;YO -建模工具和结果的讨论;IA -数据可视化和结果讨论;符合数据和模型标准的管理、注释和数据库管理。所有作者均已阅读并批准最终稿。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者宣称他们之间没有利益冲突。gydF4y2Ba

发表同意书gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

伦理批准并同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

1. 霍恩海姆大学植物系统生物学系，Fruwirthstraße 12, 70599，斯图加特，德国gydF4y2Ba

   Maksim Zakhartsev & Waltraud X. SchulzegydF4y2Ba

2. 新西伯利亚州立大学，俄罗斯新西伯利亚Pirogova 2,630090gydF4y2Ba

   Irina MedvedevagydF4y2Ba

3. 俄罗斯科学院细胞学和遗传学联邦研究中心研究所，俄罗斯新西伯利亚Lavrentyeva 10, 630090gydF4y2Ba

   尤里·奥洛夫和伊利亚·阿克伯丁gydF4y2Ba

4. 圣地亚哥州立大学生物系，美国加州圣地亚哥92182-4614gydF4y2Ba

   Ilya AkberdingydF4y2Ba

5. 海德堡理论科学研究所，德国海德堡35,69118gydF4y2Ba

   奥尔加柠檬酸gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2Ba沃尔特·x·舒尔茨gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

开放获取gydF4y2Ba本文根据创作共用属性4.0国际许可协议(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba)，允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制，前提是您对原作者和来源给予适当的赞扬，提供到创作共用许可证的链接，并注明是否进行了更改。创作共用公共领域奉献弃权书(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)除另有说明外，适用于本条所提供的资料。gydF4y2Ba

转载及权限gydF4y2Ba