Abstract The emergence of the novel human coronavirus, SARS-CoV-2, causes a global COVID-19 (coronavirus disease 2019) pandemic. Here, we have characterized and compared viral populations of SARS-CoV-2 among COVID-19 patients within and across households. Our work showed an active viral replication activity in the human respiratory tract and the co-existence of genetically distinct viruses within the same host. The inter-host comparison among viral populations further revealed a narrow transmission bottleneck between patients from the same households, suggesting a dominated role of stochastic dynamics in both inter-host and intra-host evolutions. Author summary In this study, we compared SARS-CoV-2 populations of 13 Chinese COVID-19 patients. Those viral populations contained a considerable proportion of viral sub-genomic messenger RNAs (sgmRNA), reflecting an active viral replication activity in the respiratory tract tissues. The comparison of 66 identified intra-host variants further showed a low viral genetic distance between intra-household patients and a narrow transmission bottleneck size. Despite the co-existence of genetically distinct viruses within the same host, most intra-host minor variants were not shared between transmission pairs, suggesting a dominated role of stochastic dynamics in both inter-host and intra-host evolutions. Furthermore, the narrow bottleneck and active viral activity in the respiratory tract show that the passage of a small number of virions can cause infection. Our data have therefore delivered a key genomic resource for the SARS-CoV-2 transmission research and enhanced our understanding of the evolutionary dynamics of SARS-CoV-2.

Abstract Bacteriophages are an invaluable source of novel genetic diversity. Sequencing of phage genomes can reveal new proteins with potential uses as biotechnological and medical tools, and help unravel the diversity of biological mechanisms employed by phages to take over the host during viral infection. Aiming to expand the available collection of phage genomes, we have isolated, sequenced, and assembled the genome sequences of four phages that infect the clinical pathogen Klebsiella pneumoniae: vB_KpnP_FBKp16, vB_KpnP_FBKp27, vB_KpnM_FBKp34, and Jumbo phage vB_KpnM_FBKp24. The four phages show very low (0-13%) identity to genomic phage sequences deposited in the Genbank database. Three of the four phages encode tRNAs and have a GC content very dissimilar to that of the host. Importantly, the genome sequences of the phages reveal potentially novel DNA packaging mechanisms as well as distinct clades of tubulin spindle and nucleus shell proteins that some phages use to compartmentalize viral replication. Overall, this study contributes to uncovering previously unknown virus diversity, and provides novel candidates for phage therapy applications against antibiotic-resistant K. pneumoniae infections.

Sexual dimorphism like dioecy (separate male and female individuals) have evolved in diverse multicellular eukaryotes while the molecular mechanisms underlying the development of such a key biological trait remains elusive (1). The living fossil Ginkgo biloba represents an early diverged lineage of land plants with dioecy. However, its sex-determination system and molecular basis have long been controversial or unknown. In the present research, we assembled the first and largest to date chromosome-level genome of a non-model tree species using Hi-C data. With this reference genome, we addressed both questions using genome resequencing data gathered from 97 male and 265 female trees of ginkgo, as well as transcriptome data from three developmental stages for both sexes. Our results support vertebrate-like XY chromosomes for ginkgo and five potential sex-determination genes, which may originate ~14 million years ago. This is the earliest diverged sex determination region in all reported plants as yet. The present research resolved a long-term controversy, lay a foundation for future studies on the origin and evolution of plant sexes, and provide genetic markers for sex identification of ginkgo which will be valuable for both nurseries and field ecology of ginkgo.