Quantitative PCR (qPCR) has become the gold standard technique to measure cDNA and gDNA levels but the resulting data can be highly variable, artifactual and non-reproducible without appropriate verification and validation of both samples and primers. The root cause of poor quality data is typically associated with inadequate dilution of residual protein and chemical contaminants that variably inhibit Taq polymerase and primer annealing. The most susceptible, frustrating and often most interesting samples are those containing low abundant targets with small expression differences of 2-fold or lower. Here, Droplet Digital PCR (ddPCR) and qPCR platforms were directly compared for gene expression analysis using low amounts of purified, synthetic DNA in well characterized samples under identical reaction conditions. We conclude that for sample/target combinations with low levels of nucleic acids (Cq ≥ 29) and/or variable amounts of chemical and protein contaminants, ddPCR technology will produce more precise, reproducible and statistically significant results required for publication quality data. A stepwise methodology is also described to choose between these complimentary technologies to obtain the best results for any experiment.

Abstract Pathogen/microbe-associated molecular patterns (PAMPs/MAMPs) trigger plant immunity that forms the first line inducible defenses in plants. The regulatory mechanism of MAMP-triggered immunity, however, is poorly understood. Here, we show that Arabidopsis thaliana transcription factors ETHYLENE INSENSITIVE3 (EIN3) and ETHYLENE INSENSITIVE3-LIKE1 (EIL1), previously known to mediate ethylene signaling, also negatively regulate PAMP-triggered immunity. Plants lacking EIN3 and EIL1 display enhanced PAMP defenses and heightened resistance to Pseudomonas syringae bacteria. Conversely, plants overaccumulating EIN3 are compromised in PAMP defenses and exhibit enhanced disease susceptibility to Pseudomonas syringae. Microarray analysis revealed that EIN3 and EIL1 negatively control PAMP response genes. Further analyses indicated that SALICYLIC ACID INDUCTION DEFICIENT2 (SID2), which encodes isochorismate synthase required for pathogen-induced biosynthesis of salicylic acid (SA), is a key target of EIN3 and EIL1. Consistent with this, the ein3-1 eil1-1 double mutant constitutively accumulates SA in the absence of pathogen attack, and a mutation in SID2 restores normal susceptibility in the ein3 eil1 double mutant. EIN3 can specifically bind SID2 promoter sequence in vitro and in vivo. Taken together, our data provide evidence that EIN3/EIL1 directly target SID2 to downregulate PAMP defenses.

Abstract There is increasing evidence that mobile genetic elements can drive the emergence of pathogenic fungal species by moving virulence genes horizontally. The 14 kbp ToxhAT transposon has been shown to be moving the necrotrophic effector, ToxA, horizontally between fungal species that infect Triticum aestivum (wheat), namely Parastagonospora nodorum , Pyrenophora tritici-repentis , and Bipolaris sorokiniana . All three species utilise the ToxA protein to infect wheat. Previous genomic evidence found ToxhAT in distinct chromosomal positions in two isolates of B. sorokiniana , indicating that the transposon is still active in this species. Here we confirm the movement of ToxhAT using long-read Nanopore MinION sequencing of eight novel and one previously published B. sorokiniana isolates. One event of independent transposition of ToxhAT was observed, and target site duplications of “TA” were identified, confirming this was an autonomous movement facilitated by a yet unidentified transposase. Whole genome analysis revealed that ToxhAT is a passenger embedded in a much larger, conserved 170–196 kbp mobile genetic element. This element, termed Sanctuary , belongs to the newly described Starship transposon superfamily. This classification is based on the presence of short direct repeats, empty insertion sites, a putative tyrosine recombinase gene and other features of Starship transposons. We also show that ToxhAT has been independently captured by two different Starships , Sanctuary and Horizon which share little to no sequenced identity, outside of ToxhAT. This classification makes Horizon and Sanctuary part of a growing number of Starships involved in the horizontal gene transfer of adaptive genetic material between fungal species. Importance The work presented here expands our understanding of a novel group of mobile genetic elements called Starships that facilitate the horizontal exchange of virulence genes in fungal pathogens. Our analysis shows that Sanctuary and ToxhAT are likely active and autonomous transposons in the B. sorokiniana genome. We also show that the smaller ToxhAT transposon has been independently captured by two different Starships , viz. Sanctuary in B. sorokiniana and Horizon in P. tritici-repentis and P. nodorum. Outside of ToxhAT these two Starships share no sequence identity. The capture of ToxhAT by two different mobile elements in three different fungal wheat pathogens demonstrates how horizontal transposon transfer is driving the evolution of virulence in these important wheat pathogens.

Abstract Rust fungi are plant pathogens that cause epidemics that threaten the production of important plant species, such as wheat, soy, coffee and poplar. Melampsora larici-populina ( Mlp ) causes the poplar rust and encodes at least 1 184 candidate effectors (CEs), however their functions are poorly known. In this study, we used Arabidopsis plants constitutively expressing CEs of Mlp to discover processes targeted by these fungal proteins. For this purpose, we sequenced the transcriptome and used mass spectrometry to analyse the metabolome of Arabidopsis plants expressing individually one of the 14 selected CEs and of a control line. We found 2 299 deregulated genes across the experiment. Among the down-regulated genes, the KEGG pathways “MAPK signaling pathway” and “Plant-pathogen interaction” were respectively over-represented in six and five of the 14 transgenic lines. Moreover, genes related to hormone response and defense were down-regulated across all transgenic lines are. We further observed that there were 680 metabolites deregulated in at least one CE-expressing transgenic line, with highly unsaturated and phenolic compounds enriched in up-regulated metabolites and peptides enriched among down-regulated metabolites. Interestingly, we found that transgenic lines expressing unrelated CEs had correlated patterns of gene and metabolite deregulation, while expression of CEs belonging to the same family deregulated different genes and metabolites. Taken together, our results indicate that the sequence of effectors and their belonging to families may not be a good predictor of their impact on the plant. Importance Rust fungi are plant pathogens that threaten the production of important crops, including wheat, soy, coffee and poplar. Effectors are used by pathogens to control the host, however in the case of Melampsora larici-populina , the causal agent of the poplar rust, and other rust fungi these proteins are poorly known. We used Arabidopsis plants expressing candidate effectors (CEs) of Mlp to better understand the interaction between this pathogen and its hosts. We found that expression of unrelated CEs led to similar patterns of gene and metabolite deregulation, while transgenic lines expressing CEs belonging to the same family showed different groups of different genes and metabolites deregulated. Thus, our results suggest that functional annotation of effectors based on sequence similarity may be misleading.

Abstract Adverse impacts of climate change, including high temperature on cereal crop production, have been evidenced globally. In plants, heat shock factors (HSFs) are crucial components of heat stress associated rescue mechanisms and are also required for normal biological processes. Here, we functionally characterized a highly heat stress responsive HvHSFA6a in barley by developing constitutively overexpressing transgenic lines. These transgenic lines showed heat tolerant phenotype via improved photosynthesis, antioxidants and upregulation of HSPs and metabolites involved in stress amelioration and keeping thermomemory as compared to wild type plants. Global transcriptomics and ChIP sequencing revealed that HvHSFA6a orchestrates the expression of several genes through direct binding with other HSFs containing consensus HSE in their promoter regions. A GC-MS based metabolomics analysis also revealed the alterations in key metabolic processes such as carbohydrate metabolism, citric acid cycle, amino acids and secondary metabolism. Higher accumulation of key metabolites such as sucrose, galactinol, shikimate and ascorbate has been observed under both control and heat stress in transgenic lines as compared to wild type plants. Taken together, the results suggest that overexpression of HvHsfA6a prime the plants for heat stress conditions by alteration in gene expression and metabolic status. Highlight Priming is a mechanism by which plants respond to various abiotic and biotic stresses. Through multi omics approach we found that barley HsfA6a provide thermotolernce in transgenic plants through priming effect on transcriptome and metabolome.

Abstract Existence of potent in vitro regeneration system is a prerequisite for efficient genetic transformation and functional genomics of crop plants. We know little about why only some cultivars in crop plants are tissue culture friendly. In this study, tissue culture friendly cultivar Golden Promise (GP) and tissue culture resistant DWRB91(D91) were selected as contrasting cultivars to investigate the molecular basis of regeneration efficiency. Multiomics studies involving transcriptomics, proteomics, metabolomics, and biochemical analysis were performed using GP and D91 callus to unravel the regulatory mechanisms. Transcriptomics analysis revealed 1487 differentially expressed genes (DEGs), in which 795 DEGs were upregulated and 692 DEGs were downregulated in the GP-D91 transcriptome. Genes encoding proteins localized in chloroplast and involved in ROS generation were upregulated in the embryogenic calli of GP. Moreover, proteome analysis by LC-MSMS revealed 3062 protein groups and 16989 peptide groups, out of these 1586 protein groups were differentially expressed proteins (DEPs). Eventually, GC-MS based metabolomics analysis also revealed the higher activity of plastids and alterations in key metabolic processes such as sugar metabolism, fatty acid biosynthesis, and secondary metabolism. Higher accumulation of sugars, amino acids and metabolites corresponding to lignin biosynthesis were observed in GP as compared to D91. Highlights: Multi omics analysis revealed chloroplast play crucial role in providing in vitro regeneration capability in contrasting genotypes

The VipGrade

Rapid and reliable screening of SARS-CoV-2 is fundamental to assess viral spread and limit the pandemic we are facing. In this study we evaluated the reliability and the efficiency of a direct RT-QPCR method (without RNA extraction) using SeeGene AllplexTM 2019-nCoV RT-QPCR and the influence of swab storage media composition on further viral detection. We show that SeeGene's assay provides similar efficiency as the RealStar® SARS-CoV-2 RT-PCR kit (Altona Diagnostics), and that RNA extraction is not necessary nor advantageous if samples are stored in UTM or molecular water but is recommended if samples are stored in saline solution and in Hanks medium.### Competing Interest Statement