Wool is one of the most important animal fibers in the textile industry and the diameter directly affects its economic value. However, the molecular mechanisms underlying the wool diameter have not been fully elucidated. In the present study, high-throughput RNA-Seq technology was employed to explore the skin transcriptome using 3 sheep with fine wool (fiber diameter, FD<21.0mm) and 3 sheep with coarse wool (fiber diameter, FD>27.0mm). In total, 28,607,228 bp clean reads were obtained, and 78.88%+/-3.84% was uniquely aligned to the reference genome across the six samples. In total, 19,914 mRNA transcripts were expressed (FPKM>0) in the six skin samples, among which there were certain well-known genes affecting the skin hair cycle, such as KRTAP7-1，KRT14，Wnt10b，Wnt2b, β-catenin，and FGF5. Furthermore, 467 expressed genes were significantly differentially expressed between the two groups, including 21 genes up-regulated and 446 genes down-regulated in the sheep with the smaller fiber diameter. To verify the results, 13 differentially expressed genes were randomly selected to validate the expression patterns using qRT-PCR, and the correlation between the mRNA expression level from qRT-PCR and RNA-Seq data was 0.999 ( P<0.05). These differentially expressed genes were particularly enriched in GO processes related to lipid metabolism, skin development, differentiation, and immune function (P<0.05). The biological processes were involved in collagen catabolism, negative regulation of macromolecule metabolism, steroid hormone stimulation and lipid metabolism. A significant KEGG pathway involving the “metabolism of lipids and lipoproteins” was also enriched. This study revealed that the lipid metabolism might constitute one of the major factors related to wool diameter.

Understanding how incipient species are maintained with gene flow is a fundamental question in evolutionary biology. Whole genome sequencing of multiple individuals holds great potential to illustrate patterns of genomic differentiation as well as the associated evolutionary histories. Kentish (Charadrius alexandrinus) and the white-faced (C. dealbatus) plovers, which differ in their phenotype, ecology and behaviour, are two incipient species and parapatrically distributed in East Asia. Previous studies show evidence of genetic diversification with gene flow between the two plovers. Under this scenario, it is of great importance to explore the patterns of divergence at the genomic level and to determine whether specific regions are involved in reproductive isolation and local adaptation. Here we present the first population genomic analysis of the two incipient species based on the de novo Kentish plover reference genome and resequenced populations. We show that the two plover lineages are distinct in both nuclear and mitochondrial genomes. Using model-based coalescence analysis, we found that population sizes of Kentish plover increased whereas white-faced plovers declined during the Last Glaciation Period. Moreover, the two plovers diverged allopatrically, with gene flow occurring after secondary contact. This has resulted in low levels of genome-wide differentiation, although we found evidence of a few highly differentiated genomic regions in both the autosomes and the Z-chromosome. This study illustrates that incipient shorebird species with gene flow after secondary contact can exhibit discrete divergence at specific genomic regions and provides basis to further exploration on the genetic basis of relevant phenotypic traits.

The common pheasant ( Phasianus colchicus ) in the order Galliformes and the family Phasianidae, has 30 subspecies distributed across its native range in the Palearctic realm and has been introduced to Europe, North America, and Australia. It is an important game bird often subjected to wildlife management as well as a model species to study speciation, biogeography and local adaptation. However, the genomic resources for the common pheasant are generally lacking. We sequenced a male individual of the subspecies torquatus of the common pheasant with the Illumina Hiseq platform. We obtained 94.88 Gb of usable sequences by filtering out low -quality reads of the raw data generated. This resulted in a 1.02 Gb final assembly, which equals the estimated genome size. BUSCO analysis using chicken as a model showed that 93.3% of genes were complete. The contig N50 and scaffold N50 sizes were 178 kb and 10.2 Mb, respectively. All these indicate that we obtained a high-quality genome assembly. We annotated 16,485 protein-coding genes and 123.3 Mb (12.05 % of the genome) of repetitive sequences by ab initio and homology-based prediction. Furthermore, we applied a RAD-sequencing approach for another 45 individuals of seven representative subspecies in China and identified 4,376,351 novel single nucleotide polymorphism (SNPs) markers. Using this unprecedented dataset, we uncover the geographic population structure and genetic introgression among common pheasants in China. Our results provide the first high-quality reference genome for the common pheasant and a valuable genome-wide SNP database for studying population genomics and demographic history.

Abstract Coenzyme Q (CoQ) is an essential component of mitochondrial respiration 1 and required for thermogenic activity in brown adipose tissues 2 (BAT). CoQ deficiency leads to a wide range of pathological manifestations 3 but mechanistic consequences of CoQ deficiency in specific tissues such as BAT remain poorly understood. Here we show that pharmacological or genetic CoQ deficiency (50-75% reduction) in BAT leads to accumulation of cytosolic mitochondrial RNAs (mtRNAs) and activation of the eIF2α kinase PKR resulting in the induction of the integrated stress response (ISR) and suppression of UCP1 expression in an ATF4-dependent fashion. Surprisingly, despite diminished UCP1 levels, BAT CoQ deficiency increases whole-body metabolic rates at room temperature and thermoneutrality resulting in decreased weight gain on high fat diets (HFD). This mitohormesis like effect of BAT CoQ insufficiency is dependent on the ATF4-FGF21 axis in BAT revealing an unexpected role for CoQ in the modulation of whole-body energy expenditure with wide-ranging implications for primary and secondary CoQ deficiencies.

Mitochondrial transcription factor A (Tfam)-mediated mtDNA maintenance and transcription, as well as leucine-rich PPR motif-containing protein (Lrpprc)-mediated mtRNA maturation and translation are essential steps of mtDNA-encoded electron transport chain (ETC) protein expression. ETC is essential for mitochondrial thermogenesis, the process of oxygen-dependent heat production inside the mitochondria in brown adipocytes. Here we describe that Tfam or Lrpprc deficiency in brown adipocytes causes non-synchronized ETC mRNA and protein expression (NOSEMPE) and mitochondrial ETC imbalance, ultimately abolish mitochondrial thermogenesis. However, mice with NOSEMPE in brown adipocytes are cold resistant upon an acute 4C cold challenge, because of augmented nonmitochondrial thermogenesis driven by the NOSEMPE-ATF4-proteome turnover pathway. Importantly, mice with either NOSEMPE or ATF4 overexpression in brown adipocytes are protected against high-fat-diet-induced metabolic abnormalities, indicating a positive association between nonmitochondrial thermogenesis in brown adipocytes and metabolic fitness. Thus, although brown adipocytes are defined by their unique ability to produce heat through mitochondrial respiration, our study demonstrates a novel cytosolic nonmitochondrial thermogenesis in brown adipocytes. Targeting this ATF4-dependent nonmitochondrial thermogenesis in brown adipocytes may represent a new therapeutic strategy for combating metabolic disorders.