Abstract The decline in species richness at higher latitudes is among the most fundamental patterns in ecology. Whether changes in species composition across space (beta-diversity) contribute to this gradient of overall species richness (gamma-diversity) remains hotly debated. Previous studies that failed to resolve the issue suffered from a well-known tendency for small samples in areas with high gamma-diversity to have inflated measures of beta-diversity. Here, we provide here a novel analytical test, using beta-diversity metrics that correct the gamma-diversity and sampling biases, to compare beta-diversity and species packing across a latitudinal gradient in tree species richness of 21 large forest plots along a large environmental gradient in East Asia. We demonstrate that after accounting for topography and correcting the gamma-diversity bias, tropical forests still have higher beta-diversity than temperate analogs. This suggests that beta-diversity contributes to the latitudinal species richness gradient as a component of gamma-diversity. Moreover, both niche specialization and niche marginality (a measure of niche spacing along an environmental gradient) also increase towards the equator, after controlling for the effect of topographic heterogeneity. This supports the joint importance of tighter species packing and larger niche space in tropical forests while also demonstrating the importance of local processes in controlling beta-diversity.

ABSTRACT Defects in plant development caused by loss-of the FKBP42, TWISTED DWARF1 (TWD1) , have so far been accounted to a dual function of TWD1 acting as an ABCB chaperone that positively regulates ABCB biogenesis and transport activity. On the other hand, TWD1 was characterized as a modulator of actin cytoskeleton bundling and dynamics by interaction with ACTIN7, however, currently it is unclear if both events are connected. Here, we show that TWD1 positively regulates pollen tube germination and growth by controlling actin organization. We identify and verify myosin XI-K as TWD1 interacting protein, which is most likely linking the action of TWD1 on the actin cytoskeleton. We provide evidence that myosin XI-K is required for proper auxin exporter trafficking and auxin export. Further, we show that ER-localized TWD1 reshapes the ER network to overlay actin cables similar to mutations of myosin-XI and thus controls cytoplasmic streaming. In summary, our data support a model in that TWD1 functions as an ER–actin adapter proteins involved in myosin-dependent ER motility and cargo trafficking. Our findings provide a molecular explanation for the defects in early ABCB biogenesis in twd1 that are caused by defects in the three-way interaction between the ER, cytosolic myosin-XI and F-actin.

Controlling organ size in plants is a complex biological process influenced by various factors, including gene expression, genome ploidy, and environmental conditions. Despite its importance for plant growth and development, the mechanisms underlying organ size regulation remain unknown. Here, we investigated the role of RAN1, a member of the Ras-related nuclear GTPases family, in regulating pollen size. A RAN1 knockdown mutant (ran1-1) exhibited a significant reduction in pollen size, accompanied by impaired germination and reduced pollen tube growth. RAN1 mutation caused disruptions in actin filament organization such as aberrant structure of actin collar due to the dysregulation of actin-binding proteins expression. Furthermore, we identified the transcription activator SHB1 (SHORT HYPOCOTYL UNDER BLUE1), whose mutation showed similar but milder phenotypes in pollens compared to ran1-1. Genetic evidence suggested SHB1 acts downstream of RAN1. Transient expression assays in leaves showed that SHB1 was largely retained in the cytoplasm of the ran1-1 mutant, potentially affecting the expression of actin-binding proteins. These findings highlight the pivotal role of RAN1 in modulating pollen size and development, providing valuable insights into cell size regulation.

Foundation species play important roles in structuring forest communities and ecosystems. Foundation species are difficult to identify without long-term observations or experiments and their foundational roles rarely are identified before they are declining or threatened. We used new statistical criteria based on size-frequency distributions, species diversity, and spatial codispersion among woody plants to identify potential ("candidate") foundation species in 12 large forest dynamics plots spanning 26 degrees of latitude in China. We used these data to identify a suite of candidate foundation species in Chinese forests; test the hypothesis that foundation woody plant species are more frequent in the temperate zone than in the tropics; and compare these results with comparable data from the Americas to suggest candidate foundation genera in Northern Hemisphere forests. We identified more candidate foundation species in temperate plots than in subtropical or tropical plots, and this relationship was independent of the latitudinal gradient in overall species richness. Two species of Acer , the canopy tree Acer ukurunduense and the shrubby treelet Acer barbinerve were the only two species that met both criteria in full to be considered as candidate foundation species. When we relaxed the diversity criteria, Acer, Tilia , and Juglans spp., and Corlyus mandshurica were frequently identified as candidate foundation species. In tropical plots, the tree Mezzettiopsis creaghii and the shrubs or treelets Aporusa yunnanensis and Ficus hispida had some characteristics associated with foundation species. Species diversity of co-occurring woody species was negatively associated with basal area of candidate foundation species more frequently at 5- and 10-m spatial grains (scale) than at a 20-m grain. Conversely, Bray-Curtis dissimilarity was positively associated with basal area of candidate foundation species more frequently at 5-m than at 10- or 20-m grains. Our data support the hypothesis that foundation species should be more common in temperate than in tropical or boreal forests, and suggest that in the Northern Hemisphere that Acer be investigated further as a foundation tree genus.

Abstract Ecosystem stability reveals how ecosystems respond to global change over time. Yet, the focus of past research on small spatial grains and extents overlooks scale dependence and how broad-scale environmental gradients shape stability. Here, we use forest inventory data covering a broad latitudinal gradient from the temperate to the tropical zone to examine cross-scale variation in stability of aboveground biomass and underlying stabilizing mechanisms. While stability did not shift systematically with latitude at either spatial grain, we found evidence that species asynchrony increased towards the tropics at the small spatial grain while species stability decreased at both spatial grains. Moreover, latitude stabilized forest communities via its effects on both stabilizing mechanisms, which compensated for the weak and destabilizing effects of species richness. Yet, the trade-off in the relative importance of species stability and species asynchrony for stability was not mediated by latitude, suggesting that context-dependent factors - to a greater extent than macroecological ones - underlie large-scale patterns of stability. Our results highlight the crucial role of species asynchrony and species stability in determining ecosystem stability across broad-scale environmental gradients, suggesting that conserving biodiversity alone may not be sufficient for stabilizing naturally-assembled forest ecosystems.

Abstract Spontaneous activity of the human brain provides a window to explore intrinsic principles of functional organization. However, most studies have focused on interregional functional connectivity. The principles underlying rich repertoires of instantaneous activity remain largely unknown. We apply a novel eigen-microstate analysis to three resting-state functional MRI datasets to identify basic modes that represent fundamental activity patterns that coexist over time. We identify a few (i.e., five) leading basic modes that dominate activity fluctuations. Each of these modes exhibits a distinct functional system-dependent coactivation pattern and corresponds to specific cognitive profiles. In particular, the spatial pattern of the first leading basis mode shows the separation of activity between the default-mode and primary and attention regions. We further reconstruct individual functional connectivity as the weighted contribution of these leading basic modes based on theoretical modelling. Moreover, these leading basic modes capture sleep deprivation-induced changes in brain activity and interregional connectivity, primarily involving the default-mode and task-positive regions. Our findings reveal a dominant set of basic modes of spontaneous activity that reflect multiplexed interregional coordination and drive conventional functional connectivity, furthering the understanding of the functional significance of spontaneous brain activity.

Actin cytoskeleton drives the targeted transport of cell wall components to sustain the tip growth of pollen tubes for double fertilization; however, the underlying mechanism remains largely unknown.