The rice–wheat cropping system, occupying 24 million hectares of the productive area in South Asia and China, is important for food security. Monitoring long-term changes in crop yields and identifying the factors associated with such changes are essential to maintain and/or improve crop productivity. Long-term experiments (LTE) provide these opportunities. We analyzed 33 rice–wheat LTE in the Indo-Gangetic Plains (IGP) of South Asia, non-IGP in India, and China to investigate the extent of yield stagnation or decline and identify possible causes of yield decline. In treatments where recommended rates of N, P and K were applied, yields of rice and wheat stagnated in 72 and 85% of the LTE, respectively, while 22 and 6% of the LTE showed a significant (P<0.05) declining trend for rice and wheat yields, respectively. In the rice–wheat system, particularly in the IGP, rice yields are declining more rapidly than wheat. The causes of yield decline are mostly location-specific but depletion of soil K seems to be a general cause. In over 90% of the LTE, the fertilizer K rates used were not sufficient to sustain a neutral K input–output balance. Depletion of soil C, N and Zn and reduced availability of P, delays in planting, decreases in solar radiation and increases in minimum temperatures are the other potential causes of yield decline. A more efficient, integrated strategy with detailed data collection is required to identify the specific causes of yield decline. Constant monitoring of LTEs and analysis of the data using improved statistical and simulation tools should be done to unravel the cause–effect relationships of productivity and sustainability of rice–wheat systems.

Recent discoveries of microplastics in cities, suburbs, and even remote locations, far from microplastic source regions, have raised the possibility of long-distance transmission of microplastics in many ecosystems. A little is known scientifically about the threat that it posed to the environment by microplastics. The problem's apparent size necessitates the rapid development of reliable scientific advice regarding the ecological risks of microplastics. These concerns are brought on by the lack of consistent sample and identification techniques, as well as the limited physical analysis and understanding of microplastic pollution. This review provides insight regarding some unaddressed issues about the occurrence, fate, movement, and impact of microplastics, in general, with special emphasis on primary microplastics. The approaches taken in the earlier investigations have been analyzed and different recommendations for future research have been suggested.

Nitric oxide (NO) is a free radical molecule that has been known to influence several cellular processes such as plant growth, development, and stress responses. NO together with reactive oxygen species (ROS) play a role in signaling process. Due to extremely low half-life of these radicals in cellular environment, it is often difficult to precisely monitor them. Each method has some advantages and disadvantages; hence, it is important to measure using multiple methods. To interpret the role of each signaling molecule in numerous biological processes, sensitive and focused methods must be used. In addition to this complexity, these Reactive Oxygen Species (ROS) and NO react with each other leads to nitro-oxidative stress in plants. Using tomato as a model system here, we demonstrate stepwise protocols for measurement of NO by chemiluminescence, DAF fluorescence, nitrosative stress by western blot, and ROS measurement by NBT and DAB under stress conditions such as osmotic stress and Botrytis infection. While describing methods, we also emphasized on benefits, drawbacks, and broader applications of these methods.

Nanojars are a class of anion binding and extraction agents composed of a series of [Cu(μ-OH)(μ-pz)]n (pz = pyrazolate; n = 26–36) supramolecular metal–organic complexes. In contrast to other anion binding agents amenable to liquid–liquid extraction, nanojars only form by self-assembly around the target anion, and guest-free nanojar hosts cannot be isolated. An extraordinary binding strength toward highly hydrophilic anions such as carbonate and sulfate was demonstrated by the inability of Ba2+ ions to precipitate the corresponding insoluble barium salts from nanojars. Herein, we provide an additional proof for the superior robustness of the nanojar framework based on competition experiments with other transition metal pyrazolate/(hydr)oxide complexes. In addition to the mass spectrometric characterization, we present variable-temperature nuclear magnetic resonance studies with an emphasis on the influence of the paramagnetic Cu2+ centers on 1H hyperfine shifts, along with X-ray crystallographic analysis of two polymorphs of (MePh3P)2[CO3⊂{Cu(OH)(pz)}27], including the highest (cubic) symmetry nanojar crystal lattice obtained to date as well as magnetism studies for the first time. Furthermore, we provide evidence for the first molybdate-incarcerating nanojars, [MoO4⊂{Cu(μ-OH)(μ-pz)}n]2– (n = 28, 31–33), formed by rearrangement from [MoVI8O12(μ-O)9(μ-pz)6(pzH)6·3pzH] in the presence of Cu2+ ions.

The supramolecular binding exclusively by H-bonds of SeO42–, MoO42– and WO42– ions to form nanojars of the formula [EO42–⊂{cis-CuII(μ-OH)(μ-pz)}n]2– (CunEO4; E = Se, Mo, W; n = 28–34; pz = pyrazolate) was studied in solution by electrospray ionization mass spectrometry, variable temperature, paramagnetic 1H NMR and UV–vis spectroscopy, and in the solid state by single-crystal X-ray crystallography. These large anions allow for the observation of a record nanojar size, Cu34EO4 (E = Mo, W). Six crystal structures are described of nanojars of varying sizes with either SeO42–, MoO42– or WO42– entrapped ions, including the first example of a cocrystal of two different nanojars in crystallographically unique positions, Cu31MoO4 and Cu32MoO4. The latter provides unprecedented structural information about the Cu8+Cu14+Cu10 ring combination of a nanojar with an entrapped tetrahedral anion. Also, the first crystal structure of a supramolecular host–guest complex with an entrapped WO42– ion, Cu31WO4 is reported in this work. The relative strength of binding of SeO42–, MoO42– and WO42– ions by nanojars of different sizes was assessed by reactivity studies toward Ba2+ ions and NH3. Thermal stability studies of the various CunEO4 nanojars were conducted in DMSO-d6 solutions over a 22–150 °C range. Furthermore, liquid–liquid extraction of SeO42–, MoO42– and WO42– ions from water into an organic solvent by nanojars was investigated.

Nitric oxide (NO) is a free radical molecule that plays an important role in hypoxic stress. We studied the impact of hypoxia-induced NO production on the expression of genes and production of metabolites involved in carbon, nitrogen and antioxidant metabolism using wild type (WT) and non-symbiotic haemoglobin-overexpressing (Hb+) and nitrate reductase double mutant (nia1,2) and application of NO scavenger cPTIO of Arabidopsis. We found that imposing hypoxia leads to the increase of NO and reactive oxygen species (ROS) levels in WT, while the reduced levels of NO and higher levels of ROS were observed in roots of Hb+ and nia1,2 mutant. Expression of the genes encoding group VII ERFs and the enzymes involved in fermentative pathways, activities of these enzymes and metabolite levels were highly induced in WT suggesting that NO plays a role in the induction of fermentation. Several genes and metabolites involved in the TCA cycle were induced in WT in comparison to Hb+ and nia mutant line suggesting that NO can accelerate TCA cycle to regenerate reducing equivalents under hypoxia. Interestingly, we found that the genes and metabolites involved in the ascorbate-glutathione cycle were modulated by NO under hypoxia. The alternative oxidase gene (AOX1A) was induced under hypoxia in WT due to increased levels of NO rather than ROS. Overall these findings suggest that NO increases expression of the genes of carbon, nitrogen and antioxidant metabolism to improve plant survival under hypoxia.

ABSTRACT Nitric oxide (NO) is one of the byproducts of nitrogen metabolism. Excess amount of NO is scavenged by phytoglobins. The role of phytoglobin mediated NO homoeostasis in modulation of nitrate transporters was investigated using NO scavenger cPTIO, phytoglobin overexpressing rice and Arabidopsis. Growing plants under low nitrate leads to generation of reduced levels of NO accompanied by elevated expression of high affinity transporters (HATs) such as NRT2.1, NRT2.3 and NRT2.4 . Scavenging of NO by cPTIO under optimal nitrate caused enhanced HATs expression. Phytoglobin overexpressing Arabidopsis showed improved growth and enhanced expression of HATs under low nitrogen in comparison to WT. Pretreatment of optimal nitrate grown plants with NO scavenger cPTIO enhanced HATs expression and shifting of these primed plants from optimal to low nitrate leads to further elevation of HATs expression accompanied by enhanced nitrogen uptake and its accumulation with positive effect on growth. Phytoglobin overexpression in rice leads to enhanced HATs expression, improved growth, nitrogen accumulation under low nitrate. Pgb OE lines showed enhanced accumulation of amino acids. Taken together our results suggest an important role of phytoglobins in nitrogen uptake and assimilation.

SUMMARY Photorespiratory serine hydroxymethyltransferases (SHMTs) are important enzymes of cellular one‐carbon metabolism. In this study, we investigated the potential role of SHMT6 in Arabidopsis thaliana . We found that SHMT6 is localized in the nucleus and expressed in different tissues during development. Interestingly SHMT6 is inducible in response to avirulent, virulent Pseudomonas syringae and to Fusarium oxysporum infection. Overexpression of SHMT6 leads to larger flowers, siliques, seeds, roots, and consequently an enhanced overall biomass. This enhanced growth was accompanied by increased stomatal conductance and photosynthetic capacity as well as ATP, protein, and chlorophyll levels. By contrast, a shmt6 knockout mutant displayed reduced growth. When challenged with Pseudomonas syringae pv tomato ( Pst ) DC3000 expressing AvrRpm1 , SHMT6 overexpression lines displayed a clear hypersensitive response which was characterized by enhanced electrolyte leakage and reduced bacterial growth. In response to virulent Pst DC3000, the shmt6 mutant developed severe disease symptoms and becomes very susceptible, whereas SHMT6 overexpression lines showed enhanced resistance with increased expression of defense pathway associated genes. In response to Fusarium oxysporum , overexpression lines showed a reduction in symptoms. Moreover, SHMT6 overexpression lead to enhanced production of ethylene and lignin, which are important components of the defense response. Collectively, our data revealed that SHMT6 plays an important role in development and defense against pathogens.