We must mine the biodiversity in seed banks to help to overcome food shortages, urge Susan McCouch and colleagues.

Human blood coagulation factor XI was activated by either autoactivation or thrombin. These reactions occurred only in the presence of negatively charged materials, such as dextran sulfate (∼ Mr 500,000), sulfatide, and heparin. During the activation, factor XI was cleaved at a single Arg-Ile bond by thrombin or factor XIa to produce an amino-terminal 50-kDa heavy chain and a carboxyl-terminal 35-kDa light chain. This activation pattern is identical to that produced by factor XIIa. The addition of a small amount of thrombin and sulfatide to factor XII-deficient plasma produced shorter clotting times than when these agents were added to factor XI/factor XII combined-deficient plasma. These results suggest that the activation of factor XI by thrombin and possibly the autoactivation of factor XI proceed in plasma to lead fibrin clot formation. These reactions may have a role on an appropriate negatively charged surface in normal hemostasis.

Abstract Harnessing plant genetic resources including wild plants enables exploitation of agronomically unfavorable lands to secure food in the future. The genus Vigna , family Fabaceae, consists of many species of such kind, as they are often adapted to harsh environments including marine beach, arid sandy soil, acidic soil, limestone karst and marshes. Here we report long-read assemblies of 12 Vigna species, achieving 95% or higher BUSCO scores. The comparative analyses discovered a new class of WUSCHEL -related homeobox ( WOX ) transcription factor superfamily that are incorporated into LTR retrotransposons and have dramatically amplified in some species of the genus Vigna . Except WOX transcription factors, however, gene contents are highly conserved among Vigna species with few copy number variations. On the other hand, transcriptome data provided some insights that transcriptional alterations played more important roles in evolution of stress tolerance in the genus Vigna . The whole genome sequences presented in this study will facilitate understanding genetic mechanisms of stress tolerance and application for developing new crops that are adapted to unfavorable environments.

Abstract Cucumber is one of the most important vegetables in the Japanese market. To facilitate genomics-based breeding, there is a demand for reference genome of Japanese cucumber. However, although cucumber genome is relatively small, its assembly is a challenging issue because of tandem repeats comprising ∼30% (∼100 Mbp) of the genome. To overcome, we deployed the Oxford nanopore sequencing that produces long reads with N50 length of >30 kbp. With this technology we achieved a chromosome-level assembly of cv ‘Tokiwa’, a founder line of Japanese cucumber represented with the elongated fruit shape and high-crisp texture. Compared to the existing cucumber genomes, the Tokiwa genome is 20% longer and annotated with 10% more genes. The assembly with nanopore long reads also resolved tandem repeats spanning >100 kbp, demonstrating its strength in overcoming repetitive sequences.

Second-generation sequencers (SGS) have been game-changing, achieving cost-effective whole genome sequencing in many non-model organisms. However, a large portion of the genomes still remains unassembled. We reconstructed azuki bean (Vigna angularis) genome using single molecule real-time (SMRT) sequencing technology and achieved the best contiguity and coverage among currently assembled legume crops. The SMRT-based assembly produced 100 times longer contigs with 100 times smaller amount of gaps compared to the SGS-based assemblies. A detailed comparison between the assemblies revealed that the SMRT-based assembly enabled a more comprehensive gene annotation than the SGS-based assemblies where thousands of genes were missing or fragmented. A chromosome-scale assembly was generated based on the high-density genetic map, covering 86% of the azuki bean genome. We demonstrated that SMRT technology, though still needed to be assisted by SGS data, can achieve a near-complete assembly of a eukaryotic genome.

Summary Salt tolerance is important to tackle problems of soil salinization and ground water depletion. However, developing salt tolerant crops is facing difficulties due to limited potential in model plants and crop species. Thus, it is important to elucidate how coastal species, such as Vigna marina , adapt to saline environments. By comparative transcriptome and histological analyses, this study elucidated one important aspect of how Vigna marina achieves salt exclusion and extraordinary salt tolerance. Under salt stress, genes involved in casparian strip formation were specifically upregulated in JP247202 ( V. marina ). JP247202 reinforced apoplastic barrier with thick lignification in multiple layers of cells around endodermis. Also, disruption of lignification led to a dramatic increase of shoot Na + accumulation and salt lesion in JP247202. Interestingly, despite the salt-induced apoplastic barrier, JP247202 maintained transport of essential ions including K + , Mg 2+ , and Ca 2+ . Our results revealed that lignification of multi-layered cells around endodermis was an important apoplastic barrier to the transport of Na + to shoots in JP247202, while it did not restrict the transport of K + , Mg 2+ , and Ca 2+ . This feature, together with the ability of Na + excretion by SOS1, enables V. marina to thrive in marine beaches.

Vigna marina (Barm.) Merr. is adapted to tropical marine beaches and has an outstanding tolerance to salt stress. Given there are growing demands for cultivating crops in saline soil or with saline water, it is important to understand how halophytic species are adapted to the saline environments. Here we sequenced the whole genome of V. marina with longreads, and performed a forward genetic study to identify QTLs involved in the salt tolerance. As the QTL region harbored VmSOS1 , encoding plasma membrane Na + /H + antiporter, we traced the dynamics of sodium using the positron emitting tracer imaging system (PETIS) and revealed that V. marina actively excretes sodium from the root. In addition, the sodium excretion was faster in the light period and slower in the dark period, indicating it is under diurnal regulation. The following comparative transcriptome analyses indicated that the SOS pathway plays a key role in the diurnal regulation of sodium excretion. Furthermore, we demonstrated that, under a condition of mild salt stress, the plants with the diurnally regulated SOS pathway outperformed those with the constitutively activated SOS pathway.

Although new varieties are urgently needed for climate-smart legume production, legume breeding lags behind with cereals and underutilizes wild relatives. This paper provides insights in patterns of abiotic and biotic stress resilience of legume crops and wild relatives to enhance the use and conservation of these genetic resources for climate-smart legume breeding. We focus on Vigna, a pantropical genus with more than 88 taxa including important crops such as cowpea and mung bean. Sources of pest and disease resistance occur in more than 50 percent of the Vigna taxa, which were screened while sources of abiotic stress resilience occur in less than 20 percent of the taxa, which were screened. This difference suggests that Vigna taxa co-evolve with pests and diseases while taxa are more conservative to adapt to climatic changes and salinization. Twenty-two Vigna taxa are poorly conserved in genebanks or not at all. This germplasm is not available for legume breeding and requires urgent germplasm collecting before these taxa extirpate on farm and in the wild. Vigna taxa, which tolerate heat and drought stress are rare compared with taxa, which escape these stresses or tolerate salinity. These rare Vigna taxa should be prioritized for conservation and screening for multifunctional traits of combined abiotic and biotic stress resilience. The high presence of salinity tolerance compared with drought stress tolerance, suggests that Vigna taxa are good at developing salt-tolerant traits compared with drought-tolerant traits. Vigna taxa are therefore of high value for legume production in areas that suffer from salinization.

Zombi pea (Vigna vexillata (L.) A. Rich) is an underutilized crop belonging to the genus Vigna. Two domesticated forms of zombi pea are cultivated as crop plants; seed and tuber forms. The cultivated seed form is present in Africa, while the cultivated tuber form is present in a very limited part of Asia. Genetics of domestication have been investigated in most of cultivated Vigna crops by means of quantitative trait locus (QTL) mapping. In this study, we investigated genetics of domestication in zombi pea by QTL analysis using an F2 population of 139 plants derived from a cross between cultivated tuber form of V. vexillata (JP235863) and wild V. vexillata (AusTRCF66514). A linkage map with 11 linkage groups was constructed from this F2 population using 145 SSR, 117 RAD-seq and 2 morphological markers. Many highly segregation distorted markers were found on LGs 5, 6, 7, 8, 10 and 11. Most of the distorted markers were clustered together and all the markers on LG8 were highly distorted markers. Comparing this V. vexillata linkage map with a previous linkage map of V. vexillata and linkage maps of other four Vigna species demonstrated several macro translocations in V. vexillata. QTL analysis for 22 domestication-related traits was investigated by inclusive composite interval mapping in which 37 QTLs were identified for 18 traits; no QTL was detected for 4 traits. Number of QTLs detected in each trait ranged from 1 to 5 with an average of only 2.3. Tuber traits were controlled by five QTLs with similar effect locating on different linkage groups. Large-effect QTLs (PVE > 20%) were on LG4 (pod length), LG5 (leaf size and seed thickness), and LG7 (for seed-related traits). Comparison of domestication-related QTLs of the zombi pea with those of cowpea (Vigna unguiculata), azuki bean (Vigna angularis), mungbean (Vigna radiata) and rice bean (Vigna umbellata) revealed that there was conservation of some QTLs for seed size, pod size and leaf size between zombi pea and cowpea and that QTLs associated with seed size (weight, length, width and thickness) in each species were clustered on same linkage.