Human gut commensals are increasingly suggested to impact non-communicable diseases, such as inflammatory bowel diseases (IBD), yet their targeted suppression remains a daunting unmet challenge. In four geographically distinct IBD cohorts (n = 537), we identify a clade of Klebsiella pneumoniae (Kp) strains, featuring a unique antibiotics resistance and mobilome signature, to be strongly associated with disease exacerbation and severity. Transfer of clinical IBD-associated Kp strains into colitis-prone, germ-free, and colonized mice enhances intestinal inflammation. Stepwise generation of a lytic five-phage combination, targeting sensitive and resistant IBD-associated Kp clade members through distinct mechanisms, enables effective Kp suppression in colitis-prone mice, driving an attenuated inflammation and disease severity. Proof-of-concept assessment of Kp-targeting phages in an artificial human gut and in healthy volunteers demonstrates gastric acid-dependent phage resilience, safety, and viability in the lower gut. Collectively, we demonstrate the feasibility of orally administered combination phage therapy in avoiding resistance, while effectively inhibiting non-communicable disease-contributing pathobionts.

A bstract A search for supersymmetry involving the pair production of gluinos decaying via third-generation squarks into the lightest neutralino $$ \left({\tilde{\chi}}_1^0\right) $$  χ ˜ 1 0  is reported. It uses LHC proton-proton collision data at a centre-of-mass energy $$ \sqrt{s}=13 $$  s  = 13 TeV with an integrated luminosity of 36.1 fb −1 collected with the ATLAS detector in 2015 and 2016. The search is performed in events containing large missing transverse momentum and several energetic jets, at least three of which must be identified as originating from b -quarks. To increase the sensitivity, the sample is divided into subsamples based on the presence or absence of electrons or muons. No excess is found above the predicted background. For $$ {\tilde{\chi}}_1^0 $$ χ ˜ 1 0 masses below approximately 300 GeV, gluino masses of less than 1.97 (1.92) TeV are excluded at 95% confidence level in simplified models involving the pair production of gluinos that decay via top (bottom) squarks. An interpretation of the limits in terms of the branching ratios of the gluinos into third-generation squarks is also provided. These results improve upon the exclusion limits obtained with the 3.2 fb −1 of data collected in 2015.

Electrodeposition of lithium (Li) metal is critical for high-energy batteries1. However, the simultaneous formation of a surface corrosion film termed the solid electrolyte interphase (SEI)2 complicates the deposition process, which underpins our poor understanding of Li metal electrodeposition. Here we decouple these two intertwined processes by outpacing SEI formation at ultrafast deposition current densities3 while also avoiding mass transport limitations. By using cryogenic electron microscopy4–7, we discover the intrinsic deposition morphology of metallic Li to be that of a rhombic dodecahedron, which is surprisingly independent of electrolyte chemistry or current collector substrate. In a coin cell architecture, these rhombic dodecahedra exhibit near point-contact connectivity with the current collector, which can accelerate inactive Li formation8. We propose a pulse-current protocol that overcomes this failure mode by leveraging Li rhombic dodecahedra as nucleation seeds, enabling the subsequent growth of dense Li that improves battery performance compared with a baseline. While Li deposition and SEI formation have always been tightly linked in past studies, our experimental approach enables new opportunities to fundamentally understand these processes decoupled from each other and bring about new insights to engineer better batteries. We report the discovery of lithium metal’s intrinsic growth morphology, a rhombic dodecahedron, and leverage these rhombic dodecahedra as nucleation seeds for improved battery performance.

A low-complexity and cost-efficient coherent detection-based 100 Gb/s or beyond passive optical network (PON) has attracted a lot of attention in recent years, as this technology offers high receiver sensitivity, colorless frequency selectivity, and linear detection enabling channel impairment compensation in the digital domain. We experimentally demonstrate the first single-wavelength 200 Gb/s coherent PON over 20 km downstream transmission with polarization division multiplexed four-level pulsed amplitude modulation (PDM-PAM-4) signals in the C-band. The intensity modulator replaces the costly in-phase/quadrature modulator, and hardware-efficient carrier recovery technologies are used for recovery of PAM-4 symbols. By using optimized Nyquist pulse shaping, the transceiver bandwidth can be reduced to within 50 GHz. A maximum power budget of 32.5 dB can be achieved for 200 Gb/s/λ PDM-PAM-4 at a bit error rate of 1 ×  10 − 2  over 20 km fiber transmission. The possibility of a 200 Gb/s/λ PON is investigated using intensity modulation and coherent detection for the first time to our knowledge.

ABSTRACT Metagenomic studies have primarily relied on de novo approaches for reconstructing genes and genomes from microbial mixtures. While database driven approaches have been employed in certain analyses, they have not been used in the assembly of metagenomes. Here we describe the first effective approach for reference-guided metagenomic assembly of low-abundance bacterial genomes that can complement and improve upon de novo metagenomic assembly methods. When combined with de novo assembly approaches, we show that MetaCompass can generate more complete assemblies than can be obtained by de novo assembly alone, and improve on assemblies from the Human Microbiome Project (over 2,000 samples).

Sapindaceae is a family of flowering plants, also known as the soapberry family, comprising 141 genera and about 1900 species (Pedro et al., 2010). Most of them are distributed in tropical and subtropical regions, including trees, shrubs, also woody or herbaceous vines. Some are dioecious, while others are monoecious. Many Sapindaceae species possess great economic value; some furnish delicious fruits, like lychee ( Litchi chinensis ), longan ( Dimocarpus longan ), rambutan ( Nephelium lappaceum ); and ackee ( Blighia sapida ) - the national fruit of Jamaica; some produce abundance secondary metabolites, like saponin from soapberry ( Sapindus mukorossi ), and seed oil from yellowhorn ( Xanthoceras sorbifolium ); some yield valuable timber including maple ( Acer spp .) and buckeye ( Aesculus glabra ); and some are of great herbal medicinal value, like balloon-vine ( Cardiospermum halicacabum ). In the last decade, with the rocketing of next generation sequencing (NGS) and genomic technologies, the full genome sequences of several Sapindaceae plants have been resolved (Lin et al., 2017; Liang et al., 2019; Yang et al., 2019; Zhang et al., 2021; Hu et al., 2022; Xue et al., 2022). Among them, our recent publication of the lychee genome attracted broad attention (Edger, 2022; Hu et al., 2022; Lyu, 2022). Now the post-genome era arrives for Sapindaceae, however, there is no public genomic database available for any Sapindaceae species, let alone an integrative database for the whole Sapindaceae family. A unified data platform is in urgent need to collect, manage and share relevant data resources. Therefore, we integrated our home-brew NGS data with all publicly available data for seven Sapindaceae plants and constructed the Sap inaceae Genomic Data Base , named SapBase ( www.sapindaceae.com ), in order to provide genomic resources and an online powerful analytic platform for scientific research on Sapinaceae species and comparative studies with other plants.

Malonyl-CoA is a key metabolic intermediate for biosynthesis of diverse cellular molecules and natural products. Carboxylation of acetyl-CoA is almost the unique pathway for malonly-CoA biosynthesis. Biotechnological production of numerous value-added malonyl-CoA-derived chemicals require high intracellular supply of malonyl-CoA. However, because of the central role of acetyl-CoA in primary metabolism, it is difficult to develop flexible strategies to balance malonyl-CoA supply with other cellular metabolism. Here we find that there is a natural alternative malonyl-CoA-producing pathway, in which the key reaction is catalyzed by an α-keto acid dehydrogenase complex BkdFGH from Streptomyces avermitilis . This dehydrogenase complex could efficiently catalyze biosynthesis of malonyl-CoA from oxaloacetate in addition to recognizing its native substrate branched-chain α-keto acid. Oxaloacetate dehydrogenase (OADH) was shown to play important physiological roles during the regulation of biosynthesis of native malonyl-CoA-derived polyketides in Streptomyces . Furthermore, the oxlaocetate dehydrogenation reaction is thermodynamically superior to acetyl-CoA carboxylation and enable efficient bioproduction of diverse malonyl-CoA-derived chemicals in engineering Escherichia coli . This novel malonyl-CoA source thus has great potential in the biotechnological field.

ABSTRACT Longan ( Dimocarpus longan ) is a subtropical fruit best known for its nutritious fruit and regarded as a precious tonic and traditional medicine since ancient times. High-quality chromosome-scale genome assembly is valuable for functional genomic study and genetic improvement of longan. Here, we report a chromosome-level reference genome sequence for longan cultivar JDB with an assembled genome of 455.5 Mb in size anchored to fifteen chromosomes, representing a significant improvement of contiguity (contig N50=12.1 Mb, scaffold N50= 29.5 Mb) over a previous draft assembly. A total of 40,420 protein-coding genes were predicted in D. longan genome. Synteny analysis suggests longan shares the widespread gamma event with core eudicots, but has no other whole genome duplications. Comparative genomics showed that D. longan genome experienced significant expansions of gene families related to phenylpropanoid biosynthesis and UDP-glucosyltransferase. Deep genome sequencing analysis of longan cultivars identified longan biogeography as a major contributing factor for genetic diversity, and revealed a clear population admixture and introgression among cultivars of different geographic origins, postulating a likely migration trajectory of longan overall confirmed by existing historical records. Finally, genome-wide association studies (GWAS) of longan cultivars identified quantitative trait loci (QTL) for six different fruit quality traits and revealed a shared QTL containing three genes for total soluble solid and seed weight. The chromosome-level reference genome assembly, annotation and population genetic resource for D. longan will facilitate the molecular studies and breeding of desirable longan cultivars in the future.

ABSTRACT Microbes face intense competition in the natural world, and so need to wisely allocate their resources to multiple functions, in particular to metabolism. Understanding competition among metabolic strategies that are subject to trade-offs is therefore crucial for deeper insight into the competition, cooperation, and community assembly of microorganisms. In this work, we evaluate competing metabolic strategies within an ecological context by considering not only how the environment influences cell growth, but also how microbes shape their chemical environment. Utilizing chemostat-based resource-competition models, we exhibit a set of intuitive and general procedures for assessing metabolic strategies. Using this framework, we are able to relate and unify multiple metabolic models, and to demonstrate how the fitness landscape of strategies becomes intrinsically dynamic due to species-environment feedback. Such dynamic fitness landscapes produce rich behaviors, and prove to be crucial for ecological and evolutionary stable coexistence in all the models we examined.