Abstract Forests are a substantial terrestrial carbon sink, but anthropogenic changes in land use and climate have considerably reduced the scale of this system 1 . Remote-sensing estimates to quantify carbon losses from global forests 2–5 are characterized by considerable uncertainty and we lack a comprehensive ground-sourced evaluation to benchmark these estimates. Here we combine several ground-sourced 6 and satellite-derived approaches 2,7,8 to evaluate the scale of the global forest carbon potential outside agricultural and urban lands. Despite regional variation, the predictions demonstrated remarkable consistency at a global scale, with only a 12% difference between the ground-sourced and satellite-derived estimates. At present, global forest carbon storage is markedly under the natural potential, with a total deficit of 226 Gt (model range = 151–363 Gt) in areas with low human footprint. Most (61%, 139 Gt C) of this potential is in areas with existing forests, in which ecosystem protection can allow forests to recover to maturity. The remaining 39% (87 Gt C) of potential lies in regions in which forests have been removed or fragmented. Although forests cannot be a substitute for emissions reductions, our results support the idea 2,3,9 that the conservation, restoration and sustainable management of diverse forests offer valuable contributions to meeting global climate and biodiversity targets.

Determining the drivers of non-native plant invasions is critical for managing native ecosystems and limiting the spread of invasive species1,2. Tree invasions in particular have been relatively overlooked, even though they have the potential to transform ecosystems and economies3,4. Here, leveraging global tree databases5-7, we explore how the phylogenetic and functional diversity of native tree communities, human pressure and the environment influence the establishment of non-native tree species and the subsequent invasion severity. We find that anthropogenic factors are key to predicting whether a location is invaded, but that invasion severity is underpinned by native diversity, with higher diversity predicting lower invasion severity. Temperature and precipitation emerge as strong predictors of invasion strategy, with non-native species invading successfully when they are similar to the native community in cold or dry extremes. Yet, despite the influence of these ecological forces in determining invasion strategy, we find evidence that these patterns can be obscured by human activity, with lower ecological signal in areas with higher proximity to shipping ports. Our global perspective of non-native tree invasion highlights that human drivers influence non-native tree presence, and that native phylogenetic and functional diversity have a critical role in the establishment and spread of subsequent invasions.

SUMMARY In mammalian sperm cells, regulation of spatiotemporal Ca 2+ signaling relies on the quadrilinear Ca 2+ signaling nanodomains in the flagellar membrane. The sperm-specific, multi-subunit CatSper Ca 2+ channel, which is crucial for sperm hyperactivated motility and male fertility, organizes the nanodomains. Here, we report CatSperτ, the C2cd6- encoded membrane-associating C2 domain protein, can independently migrate to the flagella and serve as a major targeting component of the CatSper channel complex. CatSperτ loss-of-function in mice demonstrates that it is essential for sperm hyperactivated motility and male fertility. CatSperτ targets the CatSper channel into the quadrilinear nanodomains in the flagella of developing spermatids, whereas it is dispensable for functional channel assembly. CatSperτ interacts with ciliary trafficking machinery in a C2-dependent manner. These findings provide insights into the CatSper channel trafficking to the Ca 2+ signaling nanodomains and the shared molecular mechanisms of ciliary and flagellar membrane targeting. Highlights CatSperτ encoded by C2cd6 is a C2 membrane-associating domain containing protein CatSperτ loss-of-function impairs sperm hyperactivation and male fertility CatSperτ adopts ciliary trafficking machineries for flagellar targeting via C2 domain CatSperτ targets the CatSper channel into nanodomains of developing sperm flagella

Abstract Thioredoxin/glutathione reductase (TGR, TXNRD3) is a thiol oxidoreductase of unknown function composed of thioredoxin reductase and glutaredoxin domains. This NADPH-dependent enzyme evolved by gene duplication within the Txnrd family, is expressed in the testes and can reduce both thioredoxin and glutathione in vitro . To characterize the function of TXNRD3 in vivo , we generated a strain of mice with the deletion of Txnrd3 gene. We show that Txnrd3 knockout mice are viable and without discernable gross phenotypes, but TXNRD3 deficiency leads to fertility impairment in male mice. Txnrd3 knockout animals exhibit a lower fertilization rate in vitro , a sperm movement phenotype and an altered redox status of thiols. Proteomic analyses revealed a broad range of substrates reduced by TXNRD3 during sperm maturation, presumably as a part of quality control. The results show that TXNRD3 plays a critical role in male reproduction via the thiol redox control of spermatogenesis.

Abstract The use of diverse datasets in phylogenetic studies aiming for understanding evolutionary histories of species can yield conflicting inference. Phylogenetic conflicts observed in animal and plant systems have often been explained by hybridization, incomplete lineage sorting (ILS), or horizontal gene transfer. Here, we employed target enrichment data, species tree and species network approaches to infer the backbone phylogeny of the family Caprifoliaceae, while distinguishing among sources of incongruence. We used 713 nuclear loci and 46 complete plastome sequence data from 43 samples representing 38 species from all major clades to reconstruct the phylogeny of the family using concatenation and coalescence approaches. We found significant nuclear gene tree conflict as well as cytonuclear discordance. Additionally, coalescent simulations and phylogenetic species network analyses suggested putative ancient hybridization among subfamilies of Caprifoliaceae, which seems to be the main source of phylogenetic discordance. Ancestral state reconstruction of six morphological characters revealed some homoplasy for each character examined. By dating the branching events, we inferred the origin of Caprifoliaceae at approximately 66.65 Ma in the late Cretaceous. By integrating evidence from molecular phylogeny, divergence times, and morphology, we herein recognize Zabelioideae as a new subfamily in Caprifoliaceae. This work shows the necessity of using a combination of multiple approaches to identify the sources of gene tree discordance. Our study also highlights the importance of using data from both nuclear and chloroplast genomes to reconstruct deep and shallow phylogenies of plants.

Summary Argonaute 2 (AGO2) is a ubiquitously expressed protein critical for regulation of mRNA translation and vital to animal development. AGO2 protein is found in both cytoplasmic and nuclear compartments, and while its cytoplasmic role is well studied, the biological relevance of nuclear AGO2 is unclear. Here, we address this problem in vivo, using developing spermatogenic cells as a model. Remarkably, we find that AGO2 acts in the germ cell nucleus to positively regulate protein expression. We show that AGO2 dynamically binds both chromatin and nuclear mRNA transcripts of hundreds of genes required for sperm production, and germline conditional knockout (cKO) of Ago2 causes depletion of the corresponding proteins, along with defects in sperm number and morphology. Nuclear AGO2 partners with splicing, export, and chromatin factors to promote transcript export and protein expression. Together, our data reveal an unexpected role for nuclear AGO2 in enhancing expression of developmentally important genes.

The genus Lonicera L. is widely distributed and is well-known for its high species richness and morphological diversity. Previous studies have suggested that many sections of Lonicera are not monophyletic and phylogenetic relationships within the genus are still poorly known. In this study, we sampled 37 accessions of Lonicera, covering four sections of subgenus Chamaecerasus plus six outgroup taxa to recover the main clades of Lonicera based on sequences of nuclear loci generated by target enrichment and cpDNA from genome skimming. We found extensive cytonuclear discordance across the subgenus. Both nuclear and plastid phylogenetic analyses supported subgenus Chamaecerasus sister to subgenus Lonicera. Within subgenus Chamaecerasus, sections Isika and Niatoon were polyphyletic. Based on the nuclear and chloroplast phylogenies we propose to merge Lonicera korolkowii into section Coeloxylosteum and Lonicera caerulea into section Nintooa. In addition, Lonicera is estimated to have originated in the late Miocene (19.84 Ma). The stem age of section Nintooa was estimated to be 17.97 Ma (95% HPD: 13.31- 22.89). The stem age of subgenus Lonicera was estimated to be 16.35 Ma (95% HPD: 9.33- 45.15). Ancestral area reconstruction analyses indicate that Lonicera originated in the Qinghai Tibet Plateau (QTP) and Asia, with subsequent dispersal into other areas. The aridification of the Asian interior possibly promoted the rapid radiation of Lonicera within this region, and the uplift of the QTP appears to have triggered the dispersal and recent rapid diversification of the genus in the QTP and adjacent regions. Overall, this study provides new insights into the taxonomically complex lineages of Lonicera at the section level and the process of speciation.

Abstract Understanding biological diversity and the mechanisms of the Sino-Japanese disjunctions are major challenges in eastern Asia biogeography. The Sino-Japanese flora has been broadly studied as an ideal model for plant phylogeography. Diabelia (Caprifoliaceae) is an East Asian genus, with a disjunctive distribution across the Sino-Japanese region. However, relationships within Diabelia remain elusive. In this study, we reconstructed the phylogeny of Diabelia and inferred historical biogeography and evolutionary patterns based on nuclear and plastid sequences from target enrichment and genome skimming approaches, respectively. We found that the main clades within Diabelia were discordant between nuclear and plastid trees. Both nuclear and plastid phylogenetic analyses supported five main clades: D. serrata , D. tetrasepala , D. sanguinea , D. spathulata var. stenophylla and D. spathulata var. spathulata . Species network analyses revealed that Diabelia tetrasepala is likely the result of a hybridization event. Divergence time estimation and ancestral area reconstructions showed that Diabelia originated in Japan during the early Miocene, with subsequent vicariance and dispersal events between Japan and Korea, and between Japan and China. Overall, our results support the division of Diabelia into five main clades and the recognition of five species in the genus. This research provides new insights in the species delimitation and speciation processes of taxonomically complex lineages such as Diabelia .

Calcium signaling is critical for successful fertilization. In spermatozoa, calcium influx into the sperm flagella mediated by the sperm specific CatSper calcium channel is necessary for hyperactivated motility and male fertility. CatSper is a macromolecular complex and is repeatedly arranged in zigzag rows within four linear nanodomains along the sperm flagella. Here, we report that the Tmem249 -encoded transmembrane domain containing protein, CATSPERθ, is essential for the CatSper channel assembly during sperm tail formation. CATSPERθ facilitates the channel assembly by serving as a scaffold for a pore forming subunit CATSPER4. CATSPERθ is specifically localized at the interface of a CatSper dimer and can self-interact, suggesting its potential role in CatSper dimer formation. Male mice lacking CATSPERθ are infertile because the sperm lack the entire CatSper channel from sperm flagella, rendering sperm unable to hyperactivate, regardless of their normal expression in the testis. In contrast, genetic abrogation of any of the other CatSper transmembrane subunits results in loss of CATSPERθ protein in the spermatid cells during spermatogenesis. CATSPERθ might acts as a checkpoint for the properly assembled CatSper channel complex to traffic to sperm flagella. This study provides insights into the CatSper channel assembly and elucidates the physiological role of CATSPERθ in sperm motility and male fertility.

ABSTRACT The development of safe subunit vaccines requires adjuvants that augment immunogenicity of non-replicating protein-based antigens. Current vaccines against infectious diseases preferentially induce protective antibodies driven by adjuvants such as alum. However, the contribution of antibody to host defense is limited for certain classes of infectious diseases such as fungi, whereas animal studies and clinical observations implicate cellular immunity as an essential component of the resolution of fungal pathogens. Here, we decipher the structural bases of a newly identified glycoprotein ligand of Dectin-2 with potent adjuvancy, Blastomyces endoglucanase-2 (Bl-Eng2). We also pinpoint the developmental steps of antigen-specific CD4 + and CD8 + T responses augmented by Bl-Eng2 including expansion, differentiation and tissue residency. Dectin-2 ligation led to successful systemic and mucosal vaccination against invasive fungal infection and Influenza A infection, respectively. O-linked glycans on Bl-Eng2 applied at the skin and respiratory mucosa greatly augment vaccine subunit induced protective immunity against lethal influenza and fungal pulmonary challenge. AUTHOR SUMMARY Fungal disease remains a challenging clinical and public health problem in part because there is no commercial vaccine available. The lack of suitable adjuvants is a critical barrier to developing safe and effective vaccines against fungal pathogens. Current adjuvants such as alum preferentially induce antibody responses which may be limited in mediating protection against fungi. Clinical observations and animal studies implicate cellular immunity as the essential component for the resolution of fungal infections. We have recently discovered an adjuvant that augments cell mediated immune responses and vaccine induced protection against fungi. Here, we identified the structural and mechanistic requirements by which this newly discovered adjuvant induces cell mediated immunity against fungi. As a proof of principle we also demonstrate that the adjuvant drives cellular immune responses against viruses such as influenza. We anticipate that our adjuvant can be used for vaccination with safe subunit vaccines against many microbial pathogens including viruses, intracellular bacteria, fungi and parasites that require cell mediated immune responses.