Lactobacilli are used widely in food, feed, and health applications. The taxonomy of the genus Lactobacillus, however, is confounded by the apparent lack of physiological markers for phylogenetic groups of lactobacilli and the unclear relationships between the diverse phylogenetic groups. This study used the core and pan-genomes of 174 type strains of Lactobacillus and Pediococcus to establish phylogenetic relationships and to identify metabolic properties differentiating phylogenetic groups. The core genome phylogenetic tree separated homofermentative lactobacilli and pediococci from heterofermentative lactobacilli. Aldolase and phosphofructokinase were generally present in homofermentative but not in heterofermentative lactobacilli; a two-domain alcohol dehydrogenase and mannitol dehydrogenase were present in most heterofermentative lactobacilli but absent in most homofermentative organisms. Other genes were predominantly present in homofermentative lactobacilli (pyruvate formate lyase) or heterofermentative lactobacilli (lactaldehyde dehydrogenase and glycerol dehydratase). Cluster analysis of the phylogenomic tree and the average nucleotide identity grouped the genus Lactobacillus sensu lato into 24 phylogenetic groups, including pediococci, with stable intra- and intergroup relationships. Individual groups may be differentiated by characteristic metabolic properties. The link between phylogeny and physiology that is proposed in this study facilitates future studies on the ecology, physiology, and industrial applications of lactobacilli.

Xanthomonas oryzae pv. oryzae ( Xoo ) causes bacterial blight disease, which reduces crop yield by up to 50% in rice production. Despite its substantial threat on food production worldwide, knowledge about its population structure, virulence diversity and the relationship between them is limited. We used whole-genome sequencing to explore the diversity and evolution of Xoo during the past 30 years in the main rice-planting areas of China. Six separate lineages were revealed by phylogenomic analysis, with CX-5 and CX-6 predominating in the population for decades. The recent sporadic outbreaks were respectively caused by Xoo derived from these lineages especially the two major ones. The lineage and sub-lineage distribution of isolates strongly correlated to their geographical origin, which was found to be mainly determined by the planting of the two major rice subspecies, indica and japonica . Large-scale virulence testing was conducted to evaluate the diversity of pathogenicity for Xoo. We found rapid virulence dynamics against rice, and its determinant factors including genetic background of Xoo , rice resistance genes and the planting environment of rice. Genetic background was investigated deeply by comparative genomics, which indicates that transposition events contributing the most to evolution of the Xoo genome and the rapid diversification of virulence. This study provided a good model to understand the evolution and dynamics of plant pathogens in the context of interaction with their hosts which are influenced by both geographical conditions and farming practices.

Pathogenic bacteria use different strategies to infect their hosts including the simultaneous production of pore forming toxins and several virulence factors that help to synergize their pathogenic effects. However, how the pathogenic bacteria are able to complete their life cycle and break out the host intestinal barrier is poorly understood. The infectious cycle of Bacillus thuringiensis (Bt) bacterium in Caenorhabditis elegans is a powerful model system to study the early stages of the infection process. Bt produces Cry pore-forming toxins during the sporulation phase that are key virulence factors involved in Bt pathogenesis. Here we show that during the early stages of infection, the Cry toxins disrupt the midgut epithelial tissue allowing the germination of spores. The vegetative Bt cells then trigger a quorum sensing response that is activated by PlcR regulator resulting in production of different virulence factors, such as the metalloproteinases ColB and Bmp1, that besides Cry toxins are necessary to disrupt the nematode epithelial junctions causing efficient bacterial host infection and dead of the nematode. Overall our work describes a novel mechanism for Bt infection, targeting the epithelial junctions of its host midgut cells.

Abstract Pathogen recognition and triggering pattern of host innate immune system is critical to understanding pathogen-host interaction. It is generally accepted that the microbial infection can be recognized by host via pattern-triggered immunity (PTI) or effector-triggered immunity (ETI) responses. Recently, non-PRR-mediated cellular surveillance systems have been reported as an important supplement strategy to PTI and ETI responses. However, the mechanism of how surveillance systems sense pathogens and trigger innate immune responses is largely unknown. In the present study, using Bacillus thuringiensis - Caenorhabditis elegans as a model, we found a new approach for surveillance systems to sense the pathogens through no-PPRs patterns. We reported C. elegans can monitor intracellular energy status through the mitochondrial surveillance system to triggered innate immune responses against pathogenic attack via AMP-activated protein kinase (AMPK). Consider that the mitochondria surveillance systems and AMPK are conserved components from worms to mammals, our study suggests that disrupting mitochondrial homeostasis to activate the immune system through AMPK-dependent pathways may widely existing in animals.

Single enzymatic modifications are limited to starch. Complex modification with synergistic amylases will improve starch properties more significantly. In this study, maize starch was compound modified by β-amylase and α-glucosidase. The structure and physicochemical properties of the corn starch were determined by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometry (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), proton nuclear magnetic resonance hydrogen spectroscopy (