Viruses influence ecosystems by modulating microbial population size, diversity, metabolic outputs, and gene flow. Here, we use quantitative double-stranded DNA (dsDNA) viral-fraction metagenomes (viromes) and whole viral community morphological data sets from 43 Tara Oceans expedition samples to assess viral community patterns and structure in the upper ocean. Protein cluster cataloging defined pelagic upper-ocean viral community pan and core gene sets and suggested that this sequence space is well-sampled. Analyses of viral protein clusters, populations, and morphology revealed biogeographic patterns whereby viral communities were passively transported on oceanic currents and locally structured by environmental conditions that affect host community structure. Together, these investigations establish a global ocean dsDNA viromic data set with analyses supporting the seed-bank hypothesis to explain how oceanic viral communities maintain high local diversity.

SUMMARY Sex chromosomes fall into three classes: XX/XY, ZW/ZZ and U/V systems. The rise, evolution and demise of U/V systems have remained enigmatic to date. Here, we analyze genomes spanning the entire brown algal phylogeny to decipher their sex-determination evolutionary history. The birth of U/V sex chromosomes evolved more than 250 million years ago, when a pivotal male-determinant located in a discrete region in proto-U and proto-V chromosomes ceased recombining. Over time, nested inversions led to step-wise expansions, accompanying increasing morphological complexity and sexual differentiation of brown seaweeds. Unlike XX/XY and ZW/ZZ, U/V evolve mainly by gene gain, showing minimal degeneration. They are structurally dynamic, and act as genomic ’cradles’ fostering the birth of new genes. Our analyses show that hermaphroditism arose from ancestral males that acquired U-specific genes by ectopic recombination, and that in the transition from a U/V to an XX/XY system, V-specific genes moved down the genetic hierarchy of sex determination. Both events lead to the demise of U and V and erosion of their specific genomic characteristics. Taken together, our findings offer a comprehensive model of U/V sex chromosome evolution. HIGHLIGHTS Sexes arose in brown algae due to ceased recombination of a male-determining gene-containing region U/V sex chromosomes evolve via gene gain and act as ‘cradles’ of genomic novelty Emergence of XX/XY chromosomes involved demotion of the V-master sex-determining gene Introgression of female-specific genes into a male background allowed hermaphroditism to arise

Abstract Ticks, hematophagous acari, pose a significant threat by transmitting various pathogens to their vertebrate hosts during feeding. Despite advances in tick genomics, high-quality genomes were lacking until recently, particularly in the genus Ixodes , which includes the main vectors of Lyme disease. Here, we present the complete genome sequences of four tick species, derived from a single female individual, with a particular focus on the European species Ixodes ricinus , achieving a chromosome-level assembly. Additionally, draft assemblies were generated for the three other Ixodes species, I. persulcatus, I. pacificus and I. hexagonus . The quality of the four genomes and extensive annotation of several important gene families have allowed us to study the evolution of gene repertoires at the level of the genus Ixodes and of the tick group. We have determined gene families that have undergone major amplifications during the evolution of ticks, while an expression atlas obtained for I. ricinus reveals striking patterns of specialization both between and within gene families. Notably, several gene family amplifications are associated with a proliferation of single-exon genes. The integration of our data with existing genomes establishes a solid framework for the study of gene evolution, improving our understanding of tick biology. In addition, our work lays the foundations for applied research and innovative control targeting these organisms.

Abstract Background Descriptive metadata are crucial for the discovery, reporting and mobilisation of research datasets. Addressing all metadata issues within the Data Management Plan often poses challenges for data producers. Organising and documenting data within data storage entails creating various descriptive metadata. Subsequently, data sharing involves ensuring metadata interoperability in alignment with FAIR principles. Given the tangible nature of these challenges, a real need for management tools has to be addressed to assist data managers to the fullest extent. Moreover, these tools have to meet data producers requirements and be user-friendly as well with minimal training as prerequisites. Results We developed Maggot which stands for Metadata Aggregation on Data Storage, specifically designed to annotate datasets by generating metadata files to be linked into storage spaces. Maggot enables users to seamlessly generate and attach comprehensible metadata to datasets within a collaborative environment. This approach seamlessly integrates into a data management plan, effectively tackling challenges related to data organisation, documentation, storage, and frictionless FAIR metadata sharing within the collaborative group and beyond. Furthermore, for enabling metadata crosswalk, metadata generated with Maggot can be converted for a specific data repository or configured to be exported into a suitable format for data harvesting by third-party applications. Conclusion The primary feature of Maggot is to ease metadata capture based on a carefully selected schema and standards. Then, it greatly eases access to data through metadata as requested nowadays in projects funded by public institutions and entities such as Europe Commission. Thus, Maggot can be used on one hand to promote good local versus global data management with open data sharing in mind while respecting FAIR principles, and on the other hand to prepare the future EOSC FAIR Web of Data within the framework of the European Open Science Cloud.

Grafting plants uses intrinsic healing processes to join two different plants together to create one functional organism. To further our understanding of the molecular changes occurring during graft union formation in grapevine, we characterized the metabolome and transcriptome of intact and wounded cuttings (with and without buds to represent scions and rootstocks respectively), and homo- and heterografts at 0 and 14 days after wounding/grafting. As over-wintering, dormant plant material was grafted, we also characterized the gene expression changes in the wood during bud burst and spring activation of growth. We observed an asymmetrical pattern of gene expression between above and below the graft interface, auxin and sugar related genes were up-regulated above the graft interface, while genes involved in stress responses were up-regulated below the graft interface. Many genes were differentially expressed between wounded cuttings and homografts, and between the different scion/rootstock combinations. By combining MapMan and gene ontology analysis, we identified several genes families potentially involved in grafting. Our results were consistent with previous work on other plant species, but we were able to identify some specificities linked to grafting in grapevine. By comparing the scion of homo- and hetero-grafts, we also show that grafting with a non-self-rootstock can influence scion gene expression 14 days after grafting. The combination of metabolomics and transcriptomics shows that the changes in gene expression were accompanied by corresponding changes in tissue metabolite concentrations.

Soil is a reservoir of microorganisms playing important roles in biogeochemical cycles and interacting with plants whether in the rhizosphere or in the root endosphere. Through rhizodeposition, plants regulate their associated microbiome composition depending on the environment and plant factors, including genotypes. Since the phylloxera crisis, Vitis vinifera cultivars are mainly grafted onto American Vitis hybrids. Rootstocks play a pivotal role in the grapevine development, as the interface between the scion and the soil. Our work was carried out in the GreffAdapt plot, a unique experimental vineyard, including 55 rootstocks grafted with five different scions. Roots and rhizospheres from ten scion × rootstock combinations were collected in May 2021. Rhizosphere bacteria and fungi were quantified using cultivable approaches and qPCR. The communities of bacteria, fungi, and arbuscular mycorrhizal fungi in the rhizosphere and the roots were analyzed by Illumina sequencing of 16S rRNA gene, ITS and 28S rRNA gene, respectively. Our results highlight that both rootstock and scion genotypes influence the community structure in the rhizosphere and root compartments. The metabarcoding approach shows dissimilarities among bacterial and fungal communities depending on the rootstock or the scion genotype, suggesting that the two partners influence the microbial composition of the rhizosphere and the roots, as well as the putative functions of the microbiome (inferred using Picrust2 and FUNGuild). Finally, the roles of the microbiome in plant development and adaptation will be discussed by correlating its composition with plant phenotypic traits, as well as nutrient content of petioles and roots.

Abstract Understanding the effects of grapevine rootstock and scion genotypes on arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), as well as the roles of these fungi in plant development, could provide new avenues for adapting viticulture to climate change and reducing agrochemical inputs. The root colonization of 10 rootstock/scion combinations was studied using microscopy and metabarcoding approaches and linked to plant development phenotypes. The AMF communities were analysed using 18S rRNA gene sequencing. The 28S rRNA gene was also sequenced for some combinations to evaluate whether the method changed the results. Root colonization indexes measured by microscopy were not significantly different between genotypes. Metabarcoding analyses showed an effect of the rootstock genotype on the β‐diversity and the enrichment of several taxa with both target genes, as well as an effect on the Chao1 index with the 18S rRNA gene. We confirm that rootstocks recruit different AMF communities when subjected to the same pedoclimatic conditions, while the scion has little or no effect. Significant correlations were observed between AMF community composition and grapevine development, suggesting that AMF have a positive effect on plant growth. Given these results, it will be important to define consensus methods for studying the role of these beneficial micro‐organisms in vineyards.

Cytoplasmic male sterility (CMS) is of major agronomical relevance in hybrid breeding. In gametophytic CMS, abortion of pollen is determined by the grain genotype, while in sporophytic CMS, it is determined by the mother plant genotype. While several CMS mechanisms have been dissected at the molecular level, gametophytic CMS has not been straightforwardly accessible. We used the gametophytic Sha-CMS in Arabidopsis to characterize the cause and process of pollen abortion by implementing in vivo biosensing in single pollen and mitoTALEN mutagenesis. We obtained conclusive evidence that orf117Sha is the CMS-causing gene, despite distinct characteristics from other CMS-genes. We measured the in vivo cytosolic ATP content in single pollen, followed pollen development and analyzed pollen mitochondrial volume in two genotypes that differed only by the presence of the orf117Sha locus. Our results show that the Sha-CMS is not triggered by ATP deficiency. Instead, we observed desynchronization of a pollen developmental program. Pollen death occurred independently in pollen grains at diverse stages and was preceded by mitochondrial swelling. We conclude that pollen death is grain-autonomous in Sha-CMS and propose that mitochondrial permeability transition, which was previously described as a hallmark of developmental and environmental-triggered cell death programs, precedes pollen death in Sha-CMS.