Abstract The ancient Silk Road served as the main connection between East and West Eurasia for several centuries. At any rate, the genetic exchange between populations along the ancient Silk Road was likely to leave traces on the contemporary gene pool of local people in Northwest China, which was the passage of the Northern Silk Road. However, genetic sources from northwestern China are under-represented in the current population-scale genomic database. To characterize the genetic architecture and adaptative history of the Northern Silk Road ethnic populations, we performed whole-genome sequencing on 126 individuals from six ethnolinguistic groups (Tibeto-Burman (TB)-speaking Tibetan, Mongolic (MG)-speaking Dongxiang/Tu/eastern Yugur, and Turkic (TK)-speaking Salar/western Yugur) living in Gansu and Qinghai in the 10K Chinese people Genomic Diversity Project (10K_CPGDP). We observed ethnicity-related differentiated population structures among these geographically close Northwest Chinese populations, that is, Salar and Tu people showed a close affinity with southwestern TB groups, and other studied populations shared more alleles with MG and Tungusic groups. Overall, the patterns of genetic clustering were not consistent with linguistic classifications. We estimated that Dongxiang, Tibetan, and Yugur people inherited more than 10% West Eurasian ancestry, much higher than that of Salar and Tu people (<7%). Hence, the difference in the proportion of West Eurasian ancestry has primarily contributed to the genetic divergence of geographically close Northwest Chinese populations. The signatures of natural selection were identified in genes associated with cardiovascular system diseases or lipid metabolism related to triglyceride levels (e.g., PRIM2, PDE4DIP, NOTCH2, DDAH1, GALNT2 , and MLIP ) and developmental and neurogenetic diseases (e.g., NBPFs 8/9/20/25P , etc.). Moreover, the EPAS1 gene, a transcription factor regulating hypoxia response, showed relatively high PBS values in our studied groups. The sex-biased admixture history, in which the West Eurasian ancestry was introduced primarily by males, was identified in Dongxiang, Tibetan, and Yugur populations. We determined that the eastern-western admixture occurred ∼783–1131 years ago, coinciding with the intensive economic and cultural exchanges during the historic Trans-Eurasian cultural exchange era.

Abstract Autosomal origins of heterogametic sex chromosomes have been inferred frequently from suppressed recombination and gene degeneration manifested in incompletely differentiated sex chromosomes. However, the initial transition of an autosome region to a proto-sex locus has been not explored in depth. By assembling and analyzing a chromosome-level draft genome, we found a recent (evolved 0.26 million years ago), highly homologous, and dmrt1 containing sex-determination locus with slightly reduced recombination in large yellow croaker ( Larimichthys crocea ), a teleost species with genetic sex determination (GSD) and with undifferentiated sex chromosomes. We observed genomic homology and polymorphic segregation of the proto-sex locus between sexes. Expression of dmrt1 showed a stepwise increase in the development of testis, but not in the ovary. We infer that the inception of the proto-sex locus involves a few divergences in nucleotide sequences and slight suppression of recombination in an autosome region. In androgen-induced sex reversal of genetic females, in addition to dmrt1 , genes in the conserved dmrt1 cluster, and the rest of the sex determination network were activated. We provided evidence that broad functional links were shared by genetic sex determination and environmental sex reversal.

Abstract Ancient DNA advances have reported the complex genetic history of Eurasians, but how the knowledge of ancient subsistence strategy shifts and population movements influenced the fine-scale paternal genetic structure in East Asia has not been assessed. Here, we reported one integrated Y-chromosome genomic database of 15,530 people, including 1753 ancient people and newly-reported 919 individuals genotyped using our recently-developed targeted sequencing YHSeqY3000 panel, to explore Chinese genomic diversity, population evolutionary tracts and their genetic formation mechanism. We identified four major ancient technological innovations and population movements that shaped the landscape of Chinese paternal lineages. First, the expansion of millet farmers and early East Asians from the Yellow River Basin carrying the major O2/D subclades promoted the formation of the Sino-Tibetan people’s major composition and accelerated the Tibetan Plateau’s permanent occupation. Second, rice farmers’ dispersal from the Yangtze River Valley carrying O1 and some sublineages of O2 contributed significantly to Tai-Kadai, Austronesian, Hmong-Mien, Austroasiatic people and southern Han Chinese. Third, Siberian-related paternal lineages of Q and C originated and boomed from Neolithic hunter-gatherers from the Mongolian Plateau and the Amur River Basin and significantly influenced the gene pools of northern Chinese. Fourth, western Eurasian-derived J, G and R lineages initially spread with Yamnaya steppe pastoralists and other proto-Indo-European people and further widely dispersed via the trans-Eurasian cultural communication along the Eurasian Steppe and the ancient Silk Road, remaining genetic trajectories in northwestern Chinese. Our work provided comprehensive modern and ancient genetic evidence to illuminate the impact of population interaction from the ancient farmer or herder-based societies on the genetic diversity patterns of modern people, revised our understandings of ancestral sources of Chinese paternal lineages, underscored the scientific imperative of the large-scale genomic resources of dense spatiotemporal underrepresented sampling populations to understand human evolutionary history.

Abstract Salinization is increasingly a major factor limiting production worldwide. Revealing the mechanism of salt tolerance could help to create salt-tolerant crops and improve their yields. We reported a chromosome-scale genome sequence of the halophyte turfgrass Paspalum vaginatum , and provided structural evidence that it shared a common ancestor with Z. mays and S. bicolor . A total of 107 P. vaginatum germplasms were divided into two groups (China and foreign group) based on the re-sequenced data, and the grouping findings were consistent with the geographical origin. Genome-wide association study (GWAS) of visually scored wilting degree and withering rates identified highly significant QTL on chromosome 6. Combination with RNA-seq, we identified a significantly up-regulated gene under salt stress, which encodes ‘High-affinity K + Transporter 7’ ( PvHKT7 ), as strong candidates underlying the QTL. Overexpression of this gene in Arabidopsis thaliana significantly enhanced salt tolerance by increasing K + absorption. This study adds new insights into salt-stress adaptation of P. vaginatum and serve as a resource for salt-tolerant improvement of grain crops.

Abstract Background The underrepresentation of Hmong-Mien (HM) people in Asian genomic studies has hindered our comprehensive understanding of population history and human health. South China is an ethnolinguistically diverse region and indigenously settled by ethnolinguistically diverse HM, Austroasiatic (AA), Tai-Kadai (TK), Austronesian (AN), and Sino-Tibetan (ST) people, which is regarded as East Asia’s initial cradle of biodiversity. However, previous fragmented genetic studies have only presented a fraction of the landscape of genetic diversity in this region, especially the lack of haplotype-based genomic resources. The deep characterization of demographic history and natural-selection-relevant architecture in HM people was necessary. Results We comprehensively reported the population-specific genomic resources and explored the fine-scale genetic structure and adaptative features inferred from the high-density SNP data in 440 individuals from 34 ethnolinguistic populations, including previously unreported She. We identified solid genetic differentiation between inland (Miao/Yao) and coastal (She) southern Chinese HM people, and the latter obtained more gene flow from northern East Asians. Multiple admixture models further confirmed that extensive gene flow from surrounding ST, TK, and AN people entangled in forming the gene pool of coastal southeastern East Asian HM people. Population genetic findings of isolated shared unique ancestral components based on the sharing alleles and haplotypes deconstructed that HM people from Yungui Plateau carried the breadth of genomic diversity and previously unknown genetic features. We identified a direct and recent genetic connection between Chinese and Southeast Asian HM people as they shared the most extended IBD fragments, supporting the long-distance migration hypothesis. Uniparental phylogenetic topology and Network relationship reconstruction found ancient uniparental lineages in southwestern HM people. Finally, the population-specific biological adaptation study identified the shared and differentiated natural-selection signatures among inland and coastal HM people associated with physical features and immune function. The allele frequency spectrum (AFS) of clinical cancer susceptibility alleles and pharmacogenomic genes showed significant differences between HM and northern Chinese people. Conclusions Our extensive genetic evidence combined with the historic documents supported the view that ancient HM people originated in Yungui regions associated with ancient ‘Three-Miao tribes’ descended from the ancient Daxi-Qujialing-Shijiahe people. And then, some recently rapidly migrated to Southeast Asia, and some culturally dispersed eastward and mixed respectively with Southeast Asian indigenes, coastal Liangzhu-related ancient populations, and incoming southward Sino-Tibetan people. Generally, complex population migration, admixture, and adaptation history contributed to their specific patterns of non-coding or disease-related genetic variations.

Abstract Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) ranks 6th in cancer incidence worldwide and has a five-year survival rate of only 63%. Immunotherapies – principally immune checkpoint inhibitors (ICI), such as anti-PD-1 and anti-CTLA-4 antibodies that restore endogenous antitumor T-cell immunity – offer the greatest promise for HNSCC treatment. Anti-PD-1 has been recently approved for first line treatment of recurrent and metastatic HNSCC; however less than 20% of patients show clinical benefit and durable responses. In addition, the clinical application of ICI has been limited by immune-related adverse events (irAEs) consequent to compromised peripheral immune tolerance. Although irAEs are often reversible, they can become severe, prompting premature therapy termination or becoming life-threatening. To address the irAEs inherent to systemic ICI therapy, we developed a novel, local delivery strategy based upon an array of soluble microneedles (MN). Using our recently reported syngeneic, tobacco-signature murine HNSCC model, we found that both systemic and local-MN anti-CTLA-4 therapy lead to >90% tumor response, which is dependent on CD8 T cells and conventional dendritic cell type 1 (cDC1). However, local-MN delivery limited the distribution of anti-CTLA-4 antibody from areas distal to draining lymphatic basins. Employing Foxp3- GFP DTR transgenic mice to interrogate irAEs in vivo , we found that local-MN delivery of anti-CTLA-4 protects animals from irAEs observed with systemic therapy. Taken together, our findings support the exploration of MN-intratumoral ICI delivery as a viable strategy for HNSCC treatment with reduced irAEs, and the opportunity to target cDC1s as part of multimodal treatment options to boost ICI therapy.

ABSTRACT Plants often adapt to adverse or stress conditions via differential growth. The trans-Golgi Network (TGN) has been implicated in stress responses, but it is not clear in what capacity it mediates adaptive growth decisions. In this study, we assess the role of the TGN in stress responses by exploring the interactome of the Transport Protein Particle II (TRAPPII) complex, required for TGN structure and function. Together with yeast-two-hybrid screens, this identified shaggy-like kinases (GSK3/AtSKs) as TRAPPII interactors. Kinase assays and pharmacological inhibition provided in vitro and in vivo evidence that AtSKs target the TRAPPII-specific subunit AtTRS120. We identified three GSK3/AtSK phosphorylation sites in AtTRS120. These sites were mutated, and the resulting AtTRS120 phosphovariants subjected to a variety of single and multiple stress conditions. The non-phosphorylatable TRS120 mutant exhibited enhanced adaptation to multiple stress conditions and to osmotic stress whereas the phosphomimetic version was less resilient. This suggests that the TRAPPII phosphostatus mediates adaptive responses to abiotic stress factors. AtSKs are multitaskers that integrate a broad range of signals. Similarly, the TRAPPII interactome is vast and considerably enriched in signaling components. An AtSK-TRAPPII interaction would integrate all levels of cellular organization and instruct the TGN, a central and highly discriminate cellular hub, as to how to mobilize and allocate resources to optimize growth and survival under limiting or adverse conditions.

ABSTRACT Pathogen-host adaptative interaction and complex population demographical processes, including admixture, drift and Darwen selection, have considerably shaped the Neolithic-to-Modern Western Eurasian population structure and genetic susceptibility to modern human diseases. However, the genetic footprints of evolutionary events in East Asia keep unknown as the underrepresentation of genomic diversity and the design of large-scale population studies. We reported one aggregated database of genome-wide-SNP variations from 796 Tai-Kadai (TK) genomes, including Bouyei first reported here, to explore the genetic history, population structure and biological adaptative features of TK-speaking people from Southern China and Southeast Asia. We found geography-related population substructure among TK-speaking people using the state-of-the-art population genetic structure reconstruction techniques based on the allele frequency spectrum and haplotype-resolved phased fragments. We found that the Northern TK-speaking people from Guizhou harboured one TK-dominant ancestry maximised in Bouyei people, and the Southern one from Thailand obtained more influences from Southeast Asians and indigenous people. We reconstructed the fitted admixture models and demographic graphs, which showed that TK-speaking people received gene flow from ancient rice farmer-related lineages related to the Hmong-Mien and Austroasiatic people and Northern millet farmers associated with the Sino-Tibetan people. Biological adaptation focused on our identified unique TK lineages related to Bouyei showed many adaptive signatures conferring Malaria resistance and low-rate lipid metabolism. Further gene enrichment, the allele frequency distribution of derived alleles, and their correlation with the incidence of Malaria further confirmed that CR1 played an essential role in the resistance of Malaria in the ancient “Baiyue” tribes.

High-quality genome information is essential for efficiently deciphering and improving crop traits. Here we report a highly contiguous hexaploid genome assembly for the key wheat breeding parent Zhou8425B, an elite 1BL/1RS translocation line with durable adult plant resistance (APR) against rust diseases. By using HiFi and Hi-C sequencing reads, a 14.75 Gb genome assembly, with contig N50 and scaffold N50 values reaching 70.94 and 735.11 Mb, respectively, was developed. Comparison with 16 previously sequenced common wheat cultivars revealed unique chromosomal structural features in Zhou8425B. Notably, the 1RS translocation in Zhou8425B was apparently longer and carried more genes encoding AP2/ERF-ERF and B3 transcription factors relative to its counterpart in several genome sequenced 1BL/1RS varieties and rye lines. Aided by Zhou8425B genome assembly, a new APR locus (i.e., YrZH3B) against yellow rust (YR) disease was finely mapped to a 1 - 2 Mb interval on chromosome 3BS. Analysis with 212 Zhou8425B derivative varieties showed that pyramiding of YrZH3B with two other APR loci (YrZH22 and YrZH84) significantly decreased YR severity and enhanced grain yield, with triple combination (YrZH3B/YrZH22/YrZH84) having the highest effects. Our data demonstrate the high value of Zhou8425B assembly in studying wheat genome and agronomically important genes.

Abstract Immune checkpoint inhibition (ICI) with anti-CTLA-4 and anti-PD-1 has revolutionized oncology; however, response rates remain limited in most cancer types, highlighting the need for more effective immune oncology (IO) treatment strategies. Paradoxically, head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC), which bears a mutational burden and immune infiltrate commensurate with cancers that respond robustly to ICI, has demonstrated no response to anti- CTLA-4 in any setting or to anti-PD-1 for locally-advanced disease. Scrutiny of the landmark clinical trials defining current IO treatments in HNSCC reveals that recruited patients necessarily received regional ablative therapies per standard of care, prompting us to hypothesize that standard therapies, which by design ablate locoregional lymphatics, may compromise host immunity and the tumor response to ICI. To address this, we employed tobacco-signature HNSCC murine models in which we mapped tumor-draining lymphatics and developed models for regional lymphablation with surgery or radiation. Remarkably, we found that lymphablation eliminates the tumor ICI response, significantly worsening overall survival and repolarizing the tumor- and peripheral-immune compartments. Mechanistically, within tumor-draining lymphatics, we observed an upregulation of cDC1 cells and IFN-I signaling, showed that both are necessary for the ICI response and lost with lymphablation. Ultimately, we defined rational IO sequences that mobilize peripheral immunity, achieve optimal tumor responses, confer durable immunity and control regional lymphatic metastasis. In sum, we provide a mechanistic understanding of how standard regional, lymphablative therapies impact the response to ICI, which affords insights that can be applied to define rational, lymphatic-preserving IO treatment sequences for cancer. One Sentence Summary Despite the promise of immune checkpoint inhibition, therapeutic responses remain limited, raising the possibility that standard of care treatments delivered in concert may compromise the tumor response; here, we provide a mechanistic understanding of how standard oncologic therapies targeting regional lymphatics impact the tumor response to immune-oncology therapy in order to define rational treatment sequences that mobilize systemic antitumor immunity, achieve optimal tumor responses, confer durable antitumor immunity, and control regional metastatic disease. Graphical Abstract