Abstract The gut viral community has been linked to human physiology and health, but our knowledge of its genetic and functional contents and disease dependence is far from complete. Here, we collected 11,327 bulk or viral metagenomes from fecal samples from large-scale Chinese populations to establish a Chinese gut virus catalogue (cnGVC) comprising 67,096 nonredundant viral genomes. This catalogue included ∼70% of novel viruses that are not represented in existing gut viral databases, and allowed us to characterize the functional diversity and specificity of the gut virome. Using cnGVC, we 1) profiled the gut virome in large-scale populations and evaluated their sex- and age-related variations, 2) investigated the diversity and compositional patterns of the gut virome across common diseases by analyzing 6,314 bulk metagenomes spanning 28 disease or unhealthy statuses, and 3) identified a large number of universal viral signatures of diseases and validated their predictive ability for health status. Overall, our resources and results would contribute to the grand effort of expanding the knowledge of the human gut virome and addressing a full picture of the associations between viruses and common diseases.

Abstract Neutral events preceding emotional experiences are thought to be better remembered by tagging them as significant to simulate future event predictions. Yet, the neurobiological mechanisms how emotion transforms initially mundane events into strong memories remain unclear. By two behavioral and one fMRI studies with adapted sensory preconditioning paradigm, we show rapid neural reactivation and reorganization underlying emotion-tagged retroactive memory enhancement. Behaviorally, emotional tagging enhanced initial memory for neutral associations across the three studies. Neurally, emotional tagging potentiated reactivation of overlapping neural traces in the hippocampus and stimulus-relevant neocortex. Moreover, it induced large-scale hippocampal-neocortical reorganization supporting such retroactive benefit, as characterized by enhanced hippocampal-neocortical coupling modulated by the amygdala during online processing, and a shift from stimulus-relevant neocortex to transmodal prefrontal-parietal areas during offline post-tagging rest. Together, emotional tagging retroactively promotes associations between past neutral events through stimulating rapid reactivation of overlapping representations and reorganizing related memories into an integrated network.

Abstract Capsaicinoids confer pungency in Capsicum fruits, and the capsaicinoid content varies greatly among the five domesticated Capsicum species. Although it is generally recognized that capsaicinoid biosynthesis occurs exclusively in the placenta, few studies have focused on capsaicinoid biosynthesis gene (CBG) expression in the pericarp. Therefore, the transcriptional regulation mechanisms of capsaicinoid biosynthesis in the pericarp remain elusive. Here, the capsaicinoid contents of 32 accessions from five domesticated Capsicum species were analyzed. The results showed that the capsaicinoid contents of C. chinense accessions are significantly higher than those of the other four Capsicum species due to the increased accumulation of capsaicinoids, especially in the pericarp. Compared to that in accessions with low pericarp capsaicinoid content, the expression of the master regulator MYB31 is significantly upregulated in the pericarp in C. chinense accessions, which leads to high levels of CBG expression. Moreover, in fruits of the extremely pungent ‘Trinidad Moruga Scorpion’ ( C. chinense ) and low-pungency ‘59’ inbred line ( C. annuum ) at different developmental stages, the capsaicinoid accumulation patterns were consistent with the MYB31 and CBG expression levels in the pericarp. Taken together, our results provide novel insights into the molecular mechanism arising from the expression of a master regulator in the pericarp that results in exceedingly hot peppers. The genetic resources identified in this study could be used as genetic resources for the genetic improvement of pepper pungency.

Abstract The architecture of topologically associating domains (TADs) varies across plant genomes. Understanding the functional consequences of this diversity requires insights into the pattern, structure, and function of TADs. Here, we present a comprehensive investigation of the 3D genome organization of pepper ( Capsicum annuum ) and its association with gene expression and genomic variants. We report the first chromosome-scale long-read genome assembly of pepper and generate Hi-C contact maps for four tissues. The contact maps indicate that 3D structure varies somewhat across tissues, but generally the genome was segregated into subcompartments that were correlated with transcriptional state. In addition, chromosomes were almost continuously spanned by TADs, with the most prominent found in large genomic regions that were rich in retrotransposons. A substantial fraction of TAD boundaries were demarcated by chromatin loops, suggesting loop extrusion is a major mechanism for TAD formation; many of these loops were bordered by genes, especially in highly repetitive regions, resulting in gene clustering in three dimensional space. Integrated analysis of Hi-C profiles and transcriptomes showed that change in 3D chromatin structures (e.g. subcompartments, TADs, and loops) was not the primary mechanism contributing to differential gene expression between tissues, but chromatin structure does play a role in transcription stability. TAD boundaries were significantly enriched for breaks of synteny and depletion of sequence variation, suggesting that TADs constrain patterns of genome structural evolution in plants. Together, our work provides insights into principles of 3D genome folding in large plant genomes and its association with function and evolution.

Abstract Bacterial wilt (BW) is a soil-borne disease that severely impacts plant growth and productivity globally. Ubiquitination plays a crucial role in disease resistance. Our previous research indicated that NAC transcription factor SmNAC negatively regulates BW resistance in eggplant ( Solanum melongena ). However, whether the ubiquitin/26S proteasome system (UPS) participates in this regulation is unknown. This study used SmNAC as a bait to screen eggplant cDNA library and obtained SmDDA1b, an E3 ubiquitin ligase. Subcellular location and bimolecular fluorescence complementation assays revealed that SmDDA1b could interact with SmNAC in the nucleus. The in vivo and in vitro ubiquitination experiments indicated that SmDDA1b can degrade SmNAC through UPS. However, the discovery of negative regulation of SmDDA1b expression by SmNAC showed that there was a negative feedback loop between SmNAC and SmDDA1b in eggplant. The SmDDA1b- overexpressed lines showed a higher BW resistance associated with high expression levels of salicylic acid (SA)-related genes and SA content than the wild-type lines. However, SmDDA1b -silencing lines showed the opposite results, indicating that SmDDA1b is a positive regulatory gene for BW resistance. This study provides a candidate gene that can enhance BW resistance in eggplants. In addition, it provides insight into a mechanism that promotes plant disease resistance via the SmDDA1b-SmNAC-SA pathway.

ABSTRACT Background Pneumonia is typically caused by a variety of pathogenic microorganisms. Traditional research often focuses on the infection of a few microorganisms, whereas metagenomic studies focus on the impact of the bacteriome and mycobiome on respiratory diseases. Reports on the virome characteristics of pediatric pneumonia remain relatively scarce. Methods We employed de novo assembly and combined homology‐ and feature‐based methods to characterize the respiratory virome in whole‐genome DNA sequencing samples from oropharynx (OP) swabs, nasopharynx (NP) swabs, and bronchoalveolar lavage fluids (BALF) of children with pneumonia. Results Significant differences were observed in the alpha and beta diversity indexes, as well as in the composition of the oropharyngeal virome, between pneumonia cases and controls. We identified 1137 viral operational taxonomic units (vOTUs) with significant differences, indicating a preference of pneumonia‐reduced vOTUs for infecting Prevotella , Neisseria , and Veillonella , whereas pneumonia‐enriched vOTUs included polyomavirus, human adenovirus, and phages targeting Staphylococcus , Streptococcus , Granulicatella , and Actinomyces . Comparative analysis revealed higher relative abundances and prevalence rates of pneumonia‐enriched OP vOTUs in NP and BALF samples compared to pneumonia‐reduced vOTUs. Additionally, virome analysis identified six pediatric patients with severe human adenovirus or polyomavirus infections, five of whom might have been undetected by targeted polymerase chain reaction (PCR)‐based testing. Conclusions This study offers insights into pediatric pneumonia respiratory viromes, highlighting frequent transmission of potentially pathogenic viruses and demonstrating virome analysis as a valuable adjunct for pathogen detection.

Abstract Emotion and cognition involve an intricate crosstalk of neural and endocrine systems that support allostatic processes for maintenance of dynamic equilibrium and rapid adaptation for upcoming challenges. As a hallmark of human endocrine activity, the cortisol awakening response (CAR) is recognized to play a critical role in modulating emotional and executive functions. Yet, the underlying mechanisms of such effects remain elusive. By leveraging pharmacological neuroimaging technique and Hidden Markov Modeling of brain state dynamics, we show that the CAR proactively modulates rapid reconfigurations (state) of large-scale brain networks across multi-task demands. Behaviorally, suppression of CAR proactively and selectively impaired accuracy for emotional discrimination task but not for working memory (WM). In parallel, suppressed CAR led to a decrease in the occurrence rate of brain state dominant to emotional processing, but an increase in brain state linking to executive control under high WM demand. Further energy-based analyses revealed an increase in transition frequency and sequence complexity along with an increased entropy during emotional tasks when suppressed CAR, suggesting a decreased energy supply. Moreover, an increased transition frequency was observed when shifting from neutral to emotional conditions, but an opposite pattern during WM task, with n decreased transition frequency shifts from low to high-executive demands. Our findings establish a causal link between CAR and dynamic allocation of neural resources for emotional and executive functions, suggesting a cognitive neuroendocrine account for CAR-mediated proactive effects and human allostasis.

Automatic emotion regulation (AER) aims at modifying emotional impact effortlessly. However, the effortless account and the neural mechanisms of AER are both undetermined. For this purpose, we collected functional neuroimages (fMRI) in thirty-one participants who attended to neutral and disgust pictures in three conditions: Watching, Goal Intention (GI) and Reappraisal by Implementation Intention (RII). RII decreased negative feelings and bilateral amygdala activity without eliciting cognitive efforts, evidenced by the reduced effort rating and less prefrontal engagement during RII compared to Watching and GI. These regulation effects should not be explained by emotional habituation, as Experiment 2 observed no habituation to stimulus repetitions. Task-based network analysis showed similar functional connectivity (FC) of ventral anterior cingulate cortex to left insula and right precuneus during RII and GI conditions, both involving goal setup. Furthermore, RII relative to GI exhibited weaker FC in brain networks subserving effortful control (e.g. inferior-superior parietal FC), memory retrieval (e.g. inferior-middle temporal and lingual-putamen FCs), aversive anticipation and motor planning (e.g. Paracentral-superior temporal gyrus, putamen-operculum FCs). The FC strength of putamen to operculum/lingual, and paracentral to STG positively predicts regulatory difficulty. These results suggest that the setup of implementation intention automatizes emotion regulation, by reducing online mobilization of neural systems underlying the stream of emotion coping.

Abstract Upon awakening from nighttime sleep, the stress hormone cortisol exhibits a burst in the morning within 30-minutes in humans. This cortisol awakening response (CAR) is thought to prepare the brain for upcoming challenges. Yet, the neurobiological mechanisms underlying the CAR-mediated ‘preparation’ function remains unknown. Using blood-oxygen-level-dependent functional magnetic resonance imaging (BOLD-fMRI) with a dedicated prospective design and pharmacological manipulation, we investigated this proactive mechanism in humans across two fMRI studies. In Study 1, we found that a robust CAR was predictive of less hippocampal and prefrontal activity, though enhanced functional coupling between those regions and facilitated working memory performance, during a demanding task later in the afternoon. These results implicate the CAR in proactively promoting brain preparedness based on improved neural efficiency. To address the causality of this proactive effect, we conducted a second study (Study 2) in which we suppressed the CAR with a double blind, placebo controlled, randomized design using Dexamethasone . We found that pharmacological suppression of CAR mirrored the proactive effects from Study 1. Dynamic causal modeling analyses further revealed a reduction of prefrontal top-down modulation over hippocampal activity when performing a cognitively demanding task in the afternoon. These findings establish a causal link between the CAR and its proactive role in optimizing brain functional networks involved in neuroendocrine control and memory.

A near-miss is a situation in which a gambler almost wins but falls short by a small margin, which motivates gambling by making it feel like success is within reach. Existing research has extensively investigated the influence of contextual information on near-miss outcome processing; however, the impact of reward expectancy has received limited attention thus far. To address this gap, we utilized the wheel of fortune task and event-related potential technique (ERP) to quantify the electrophysiological responses associated with gambling outcomes at different levels of reward expectancy. Behaviorally, near-miss outcomes elicited a greater occurrence of counterfactual thoughts, feelings of regret, and heightened anticipation of rewards for subsequent trials compared to full-miss outcomes. ERP findings indicated that in contrast to full-miss outcomes, near-miss outcomes diminished feedback-related negativities (FRNs) and amplified P300s when reward expectancy was low, but amplified FRNs and diminished P300s when reward expectancy was high. These findings provide valuable insights into the neural mechanisms underlying the processing of outcome proximity and reward expectancy.