Abstract The field of plant genome sequencing has grown rapidly in the past 20 years, leading to increases in the quantity and quality of publicly available genomic resources. The growing wealth of genomic data from an increasingly diverse set of taxa provides unprecedented potential to better understand the genome biology and evolution of land plants. Here we provide a contemporary view of land plant genomics, including analyses on assembly quality, taxonomic distribution of sequenced species and national participation. We show that assembly quality has increased dramatically in recent years, that substantial taxonomic gaps exist and that the field has been dominated by affluent nations in the Global North and China, despite a wide geographic distribution of study species. We identify numerous disconnects between the native range of focal species and the national affiliation of the researchers studying them, which we argue are rooted in colonialism—both past and present. Luckily, falling sequencing costs, widening availability of analytical tools and an increasingly connected scientific community provide key opportunities to improve existing assemblies, fill sampling gaps and empower a more global plant genomics community.

Abstract The field of plant genomics has grown rapidly in the past 20 years, leading to dramatic increases in both the quantity and quality of publicly available genomic resources. With this ever-expanding wealth of genomic data from an increasingly diverse set of taxa, unprecedented potential exists to better understand the genome biology and evolution of plants. Here, we provide a contemporary view of plant genomics, including analyses on the quality of existing plant genome assemblies, the taxonomic distribution of sequenced species, and how national participation has influenced the field’s development. We show that genome quality has increased dramatically in recent years, that substantial taxonomic gaps exist, and that the field has been dominated by affluent nations in the Global North and China, despite a wide geographic distribution of sequenced species. We identify multiple disconnects between the native range of focal species and the national affiliation of the researchers studying the plants, which we argue are rooted in colonialism--both past and present. However, falling sequencing costs paired with widening availability of analytical tools and an increasingly connected scientific community provide key opportunities to improve existing assemblies, fill sampling gaps, and, most importantly, empower a more global plant genomics community.

ABSTRACT The field of plant science has grown dramatically in the past two decades, but global disparities and systemic inequalities persist. Here, we analyzed ~300,000 papers published over the past two decades to quantify disparities across nations, genders, and taxonomy in the plant science literature. Our analyses reveal striking geographical biases—affluent nations dominate the publishing landscape and vast areas of the globe having virtually no footprint in the literature. Authors in Northern America are cited nearly twice as many times as authors based in Sub-Saharan Africa and Latin America, despite publishing in journals with similar impact factors. Gender imbalances are similarly stark and show remarkably little improvement over time. Some of the most affluent nations have extremely male biased publication records, despite supposed improvements in gender equality. In addition, we find that most studies focus on economically important crop and model species and a wealth of biodiversity is under-represented in the literature. Taken together, our analyses reveal a problematic system of publication, with persistent imbalances that poorly captures the global wealth of scientific knowledge and biological diversity. We conclude by highlighting disparities that can be addressed immediately and offer suggestions for long-term solutions to improve equity in the plant sciences. SIGNIFICANCE STATEMENT We analyzed ~300,000 papers published over the past two decades to quantify global, gender, and taxonomic disparities in plant science. Our analyses reveal striking geographical biases that are correlated with national affluence. Gender imbalances were also evident, with far more papers led by authors with masculine names than authors with feminine names. Lastly, we identified substantial taxonomic sampling gaps. The vast majority of surveyed studies focused on major crop and model species and the remaining biodiversity accounted for only a fraction of publications. Taken together, our analyses represent an important addition to the growing conversation about diversifying and decolonizing science.

Physiologically relevant drought stress is difficult to apply consistently, and the heterogeneity in experimental design, growth conditions, and sampling schemes make it challenging to compare water deficit studies in plants. Here, we re-analyzed hundreds of drought gene expression experiments across diverse model and crop species and quantified the variability across studies. We found that drought studies are surprisingly uncomparable, even when accounting for differences in genotype, environment, drought severity, and method of drying. Many studies, including most Arabidopsis work, lack high-quality phenotypic and physiological datasets to accompany gene expression, making it impossible to assess the severity or in some cases the occurrence of water deficit stress events. From these datasets, we developed supervised learning classifiers that can accurately predict if RNA-seq samples have experienced a physiologically relevant drought stress, and suggest this can be used as a quality control for future studies. Together, our analyses highlight the need for more community standardization, and the importance of paired physiology data to quantify stress severity for reproducibility and future data analyses.

Abstract Desiccation tolerance has evolved repeatedly in plants as an adaptation to survive extreme environments. Plants use similar biophysical and cellular mechanisms to survive life without water, but convergence at the molecular, gene, and regulatory levels remains to be tested. Here, we explore the evolutionary mechanisms underlying the recurrent evolution of desiccation tolerance across grasses. We observed substantial overlap in gene duplication and expression associated with desiccation, and syntenic genes of shared origin are activated across species, indicative of parallel evolution. In other cases, similar metabolic pathways are induced, but using different gene sets, pointing towards phenotypic convergence. Species-specific mechanisms supplement these shared core mechanisms, underlining the complexity and diversity of evolutionary adaptations. Our findings provide insight into the evolutionary processes driving desiccation tolerance and highlight the roles of parallel mutation and complementary pathway adaptation in response to environmental challenges.

ABSTRACT Desiccation tolerance evolved recurrently across diverse plant lineages to enable survival in water limited conditions. Many resurrection plants are polyploid and several groups have hypothesized that polyploidy enabled the evolution of desiccation tolerance. However, due to the vast evolutionary divergence between resurrection plant lineages, the rarity of desiccation tolerance, and the prevalence of polyploidy in plants, this hypothesis has been difficult to test. Here, we surveyed variation in morphological, reproductive, and desiccation tolerance traits across natural populations of a single species that has differing ploidies and tested for links between polyploidy and resilience. We sampled multiple populations of the resurrection grass Microchloa caffra across an environmental gradient ranging from mesic to xeric in South Africa. We describe two distinct ecotypes of M. caffra that occupy different ends of the environmental gradient and exhibit consistent differences in ploidy, morphological, reproductive, and desiccation tolerance traits in both field and common growth conditions. Interestingly, plants with more polyploid genomes were consistently more desiccation tolerant, less reproductive, and larger than plants with smaller genomes and lower ploidy. These data suggest that polyploidy enhances desiccation tolerance and that stronger selective pressures in increasingly xeric sites may play a role in maintaining and increasing desiccation tolerance.

ABSTRACT Resilience to abiotic stress is associated with a suite of functional traits related to defense and longevity. Stress tolerant plants are generally slow growing with extended leave lifespans and reduced allocation to reproduction. Resurrection plants are ideal systems to test for trade-offs associated with stress tolerance due to their extreme resiliency. While, growth defense trade-offs are well-characterized, few studies have tested for natural variation associated with tolerating the harshest environments. Here, we surveyed a suite of functional traits related to stress tolerance, leaf economics, and reproductive allocation in natural populations of the South African resurrection plant Myrothamnus flabellifolia . We selected three distinct field sites in South Africa ranging from mesic to xeric. Despite considerable environmental variation across the study area, M. flabellifolia plants were extremely and similarly stress tolerant at all sites. However, we detected notable variation in other life history and morphological traits. Plants in more mesic sites were larger, faster growing, and had more inflorescences. In contrast, plants from the most xeric sites appeared to invest more in persistence and defense, with lower growth rates and less reproductive allocation. Together, this suggests that desiccation tolerance is a binary trait in M. flabellifolia with little natural variation, but that other phenotypes are more labile. The trait syndromes exhibited by plants at the different study sites align with general expectations about growth defense tradeoffs associated with the colonization of extreme environments. We show that plants from the least stressful sites are more reproductive and faster growing, whereas plants from the most stressful sites were slower growing and less reproductive. These findings suggest that M. flabellifolia plants are finely tuned to their environment.