Abstract Upon assembling the first Gossypium herbaceum (A 1 ) genome and substantially improving the existing Gossypium arboreum (A 2 ) and Gossypium hirsutum ((AD) 1 ) genomes, we showed that all existing A-genomes may have originated from a common ancestor, referred to here as A 0 , which was more phylogenetically related to A 1 than A 2 . Further, allotetraploid formation was shown to have preceded the speciation of A 1 and A 2 . Both A-genomes evolved independently, with no ancestor–progeny relationship. Gaussian probability density function analysis indicates that several long-terminal-repeat bursts that occurred from 5.7 million years ago to less than 0.61 million years ago contributed compellingly to A-genome size expansion, speciation and evolution. Abundant species-specific structural variations in genic regions changed the expression of many important genes, which may have led to fiber cell improvement in (AD) 1 . Our findings resolve existing controversial concepts surrounding A-genome origins and provide valuable genomic resources for cotton genetic improvement.

Abstract The cytoplasmic male sterility (CMS) phenotype in plants can be reversed by the action of nuclear-encoded fertility restorer (Rf) genes. The molecular mechanism involved in Rf gene–mediated processing of CMS-associated transcripts is unclear, as are the identities of other proteins that may be involved in the CMS–Rf interaction. In this study, we cloned the restorer gene Rf5 for Hong-Lian CMS in rice and studied its fertility restoration mechanism with respect to the processing of the CMS-associated transcript atp6-orfH79. RF5, a pentatricopeptide repeat (PPR) protein, was unable to bind to this CMS-associated transcript; however, a partner protein of RF5 (GRP162, a Gly-rich protein encoding 162 amino acids) was identified to bind to atp6-orfH79. GRP162 was found to physically interact with RF5 and to bind to atp6-orfH79 via an RNA recognition motif. Furthermore, we found that RF5 and GRP162 are both components of a restoration of fertility complex (RFC) that is 400 to 500 kD in size and can cleave CMS-associated transcripts in vitro. Evidence that a PPR protein interacts directly with a Gly-rich protein to form a subunit of the RFC provides a new perspective on the molecular mechanisms underlying fertility restoration.

Abstract In Arabidopsis thaliana , the negative brassinosteroid (BR) signalling regulator, BR INSENSITIVE2 (BIN2) promotes and restricts stomatal asymmetric cell division (ACD) depending on its subcellular localization, which is regulated by the stomatal lineage-specific scaffolding protein POLAR. BRs inactivate BIN2, but how they govern stomatal development remains unclear. Mapping the single-cell transcriptome of stomatal lineages with either exogenous BRs or the specific BIN2 inhibitor revealed that the two modes of BR activation triggered spatiotemporally distinct transcriptional responses. We established that when in a complex with POLAR and its closest homolog POLAR-LIKE1, BIN2 is insulated from BR-mediated inactivation, nevertheless, it remains sensitive to the inhibitor. Subsequently, BR signalling is attenuated in ACD precursors, whereas it remains active in epidermal cells that would undergo differentiation. Our study demonstrates how scaffold proteins contribute to cellular signal specificity of hormonal responses in plants.

Abstract Although mitochondrial DNA (mtDNA) variants hold promise as endogenous barcodes for tracking human cell lineages, their efficacy as reliable lineage markers is hindered by the complex dynamics of mtDNA in somatic tissues. Here, we utilized computational modeling and single-cell genomics to thoroughly interrogate the origin and clonal dynamics of mtDNA lineage markers across various biological settings. Our findings revealed the majority of purported “clone informative variants (CIVs)” were pre-existing heteroplamies in the first cell instead of de novo somatic mutations during divisions. Moreover, CIVs demonstrated limited discriminatory power among different lineages during normal development; however, certain CIVs with consistently high allele frequencies proved capable of faithfully labeling cell lineages in scenarios of stringent clonal expansion. Inspired by our simulations, we introduced a lineage informative (LI) score, facilitating the identification of reliable mitochondrial lineage markers across different modalities of single-cell genomic data.

2-Mercaptobenzothiazole (MBT) poses an unignorable risk to the aquatic environment and human health. Traditional analysis and prevention methods are unsuitable for broader applications due to their complexity and high-cost instruments. To address these challenges, a novel CuO@MnO2 (CM) nanozyme has been designed to establish absorbance-colorimetric dual-mode sensing and modulate the content of MBT through reactive oxygen species (ROS) mediated oxidative degradation. CM nanozyme exhibits notable catalytic ability with Km 13.6 μM and Vmax 0.763 μM/s. Furthermore, by integrating the generated 1O2, O2•- and •OH in the presence of O2, the absorbance and colorimetric method for MBT sensing is developed, offering a linear detection range from 0.1-15 μM through the color change of 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine (TMB) and TMBox. Besides, the CM nanozyme can oxidatively decompose MBT, significantly reducing its biotoxicity without needing photocatalytic auxiliary equipment. This work presents a promising MBT detection and degradation approach in future applications.

Introduction Emerging evidence suggests that the gut microbiota is closely associated with bone homeostasis. However, little is known about the relationships among the bone mineral density (BMD) index, bone turnover markers, and the gut microbiota and its metabolites in postmenopausal women. Methods In this study, to understand gut microbiota signatures and serum metabolite changes in postmenopausal women with reduced BMD, postmenopausal individuals with normal or reduced BMD were recruited and divided into normal and OS groups. Feces and serum samples were collected for 16S rRNA gene sequencing, liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS)-based metabolomics and integrated analysis. Results The results demonstrated that bacterial richness and diversity were greater in the OS group than in the normal group. Additionally, distinguishing bacteria were found among the two groups and were closely associated with the BMD index and bone turnover markers. Metabolomic analysis revealed that the expression of serum metabolites, such as etiocholanolone, testosterone sulfate, and indole-3-pyruvic acid, and the corresponding signaling pathways, especially those involved in tryptophan metabolism, fatty acid degradation and steroid hormone biosynthesis, also changed significantly. Correlation analysis revealed positive associations between normal group-enriched Bacteroides abundance and normal group-enriched etiocholanolone and testosterone sulfate abundances; in particular, Bacteroides correlated positively with BMD. Importantly, the tryptophan-indole metabolism pathway was uniquely metabolized by the gut bacteria-derived tnaA gene, the predicted abundance of which was significantly greater in the normal group than in the control group, and the abundance of Bacteroides was strongly correlated with the tnaA gene. Discussion Our results indicated a clear difference in the gut microbiota and serum metabolites of postmenopausal women. Specifically altered bacteria and derived metabolites were closely associated with the BMD index and bone turnover markers, indicating the potential of the gut microbiota and serum metabolites as modifiable factors and therapeutic targets for preventing osteoporosis.

PoRVA and PEDV coinfections are extremely common in clinical practice. Although coinfections of PoRVA and PEDV are known to result in increased mortality, the underlying mechanism remains unknown. Here, we found that PoRVA infection promoted PEDV infection in vivo and in vitro and that PoRVA G9P[23] (RVA-HNNY strain) enhanced PEDV replication more significantly than did PoRVA G5P[7] (RVA-SXXA strain). Metabolomic analysis revealed that RVA-HNNY more efficiently induced an increase in the intracellular glutamine content in porcine small intestinal epithelial cells than did RVA-SXXA, which more markedly promoted ATP production to facilitate PEDV replication, whereas glutamine deprivation abrogated the effect of PoRVA infection on promoting PEDV replication. Further studies showed that PoRVA infection promoted glutamine uptake by upregulating the expression of the glutamine transporter protein SLC1A5. In SLC1A5 knockout cells, PoRVA infection neither elevated intracellular glutamine nor promoted PEDV replication. During PoRVA infection, the activity and protein expression levels of glutamine catabolism-related enzymes (GLS1 and GLUD1) were also significantly increased promoting ATP production through glutamine anaplerosis into the TCA cycle. Consistent with that, siRNAs or inhibitors of GLS1 and GLUD1 significantly inhibited the promotion of PEDV replication by PoRVA. Notably, RVA-HNNY infection more markedly promoted SLC1A5, GLS1 and GLUD1 expression to more significantly increase the uptake and catabolism of glutamine than RVA-SXXA infection. Collectively, our findings illuminate a novel mechanism by which PoRVA infection promotes PEDV infection and reveal that the modulation of glutamine uptake is key for the different efficiencies of PoRVA G9P[23] and PoRVA G5P[7] in promoting PEDV replication.

Abstract Despite recent progresses, the driving force of evolution and domestication of chickens remains poorly understood. To fill this gap, we recently sequenced and assembled genomes of four distinct indigenous chickens from Yunnan, China. Unexpectedly, we found large numbers of pseudogenes which have lost their functions and are fixed in their corresponding populations, and we also found highly variable proteomes in the genomes of the four indigenous chickens as well as the sequenced wild red jungle fowl (RJF) (GRCg6a). Although the four indigenous chicken breeds are closely related to the G. g. spadiceous subspecies, for the first time, we found that the RJF (GRCg6a) is of the G. g. bankiva origin. Thus, the five chicken share the most recent common ancestor (MRCA) before subspeciation. Our results support a scenario that the MRCA of the four indigenous chickens and the RJF possessed at least 21,972 genes, of which 7,993 are dispensable. Each chicken has lost functions of thousands of the dispensable genes during their evolution and domestication via complete gene loss and pseudogenization. The occurring pattens of completely lost genes and pseudogenes segregate the chickens as their phylogenetic tree does. Therefore, loss-of-function mutations might play important roles in chicken evolution and domestication.

Abstract Peritoneal metastasis exacerbates the prognosis of ovarian cancer patients. Adhesion of cancer cells to mesothelium is a rate-limiting prerequisite for this process. How metastatic cells sense and respond to the dynamic biomechanical microenvironment at the mesothelial niche to initiate metastatic lesions remains unclear. Here, the study demonstrates that highly metastatic (HM), but not non-metastatic (NM) ovarian cancer cells, selectively activate the peritoneal mesothelium. Atomic force microscopy reveals that HM cells exert increased adhesive force on mesothelial cells via P-cadherin, a cell-cell adhesion molecule abundant in late-stage tumors. Transcriptomic and molecular analyses show that mechanical induction of P-cadherin enhances lipogenic gene expression and lipid content in HM cells by SREBP1. P-cadherin activation does not affect lipogenic activity but induces glycolysis in the interacting mesothelium. Targeted lipidomic analysis reveals that lactate produced by the glycolytic mesothelium facilitates metastatic outgrowth as a direct substrate for de novo lipogenesis. Inhibiting lactate shuttling via nanodelivery of siRNA targeting P-cadherin or MCT1/4 transporters significantly suppresses metastasis in mice. The association of high fatty acid synthase in patient metastatic samples and increased P-cadherin expression supports enhanced de novo lipogenesis in the metastatic niche. The study reveals P-cadherin-mediated mechano-metabolic coupling as a promising target to restrain peritoneal metastasis.