Abstract Background WRKY proteins are a large family of transcriptional regulators in higher plant. They are involved in many biological processes, such as plant development, metabolism, and responses to biotic and abiotic stresses. Prior to the present study, only one full-length cucumber WRKY protein had been reported. The recent publication of the draft genome sequence of cucumber allowed us to conduct a genome-wide search for cucumber WRKY proteins, and to compare these positively identified proteins with their homologs in model plants, such as Arabidopsis . Results We identified a total of 55 WRKY genes in the cucumber genome. According to structural features of their encoded proteins, the cucumber WRKY ( CsWRKY ) genes were classified into three groups (group 1-3). Analysis of expression profiles of CsWRKY genes indicated that 48 WRKY genes display differential expression either in their transcript abundance or in their expression patterns under normal growth conditions, and 23 WRKY genes were differentially expressed in response to at least one abiotic stresses (cold, drought or salinity). The expression profile of stress-inducible CsWRKY genes were correlated with those of their putative Arabidopsis WRKY (AtWRKY) orthologs, except for the group 3 WRKY genes. Interestingly, duplicated group 3 AtWRKY genes appear to have been under positive selection pressure during evolution. In contrast, there was no evidence of recent gene duplication or positive selection pressure among CsWRKY group 3 genes, which may have led to the expressional divergence of group 3 orthologs. Conclusions Fifty-five WRKY genes were identified in cucumber and the structure of their encoded proteins, their expression, and their evolution were examined. Considering that there has been extensive expansion of group 3 WRKY genes in angiosperms, the occurrence of different evolutionary events could explain the functional divergence of these genes.

Abstract Diverse fungal endophytes live in plants and are shaped by some abiotic and biotic stresses. Plant disease as particular biotic stress possibly gives an impact on the communities of fungal endophytes. In this study, clubroot disease caused by an obligate biotroph protist, Plasmodiophora brassicae , was considered to analyze its influence on the fungal endophyte community using an internal transcribed spacer (ITS) through high-throughput sequencing and culture-dependent methods. The results show that the diversity of the endophyte community in the healthy roots was much higher than the clubroots. Ascomycota was the dominant group of endophytes (including Phoma, Mortierella, Penicillium , etc.) in the healthy roots while P . brassicae was the dominant taxon in the clubroots. Hierarchical clustering, principal component analysis (PCA) and principal coordinates analysis (PCoA) indicated significant differences between the endophyte communities in the healthy roots and clubroots. Linear discriminant analysis effect size (LefSe) analysis showed that the dominant genera could be regarded as potential biomarkers. The endophyte community in the healthy roots had a more complex network compared with the clubroots. Also, many plant pathogenic Fusarium were isolated from the clubroots by the culture-dependent method. The outcome of this study illustrates that P . brassicae infection may change the fungal endophyte community associated with the roots of tumourous stem mustard and facilitates the entry of soil pathogen into the roots.

Genetic adaptation to new environments is essential for invasive species. To explore the genetic underpinnings of invasiveness of a dangerous invasive species, the pinewood nematode (PWN) Bursaphelenchus xylophilus, we analysed the genome-wide variations of a large cohort of 55 strains isolated from both the native and introduced regions. Comparative analysis showed abundant genetic diversity existing in the nematode, especially in the native populations. Phylogenetic relationships and principal component analysis indicate a dominant invasive population/group (DIG) existing in China and expansion beyond, with few genomic variations. Putative origin and migration paths at a global scale were traced by targeted analysis of rDNA sequences. A progressive loss of genetic diversity was observed along spread routes. We focused on variations with a low frequency allele (<50%) in the native USA population but fixation in DIG, and a total of 25,992 single nuclear polymorphisms (SNPs) were screened out. We found that a clear majority of these fixation alleles originated from standing variation. Functional annotation of these SNP-harboured genes showed that adaptation-related genes are abundant, such as genes that encode for chemoreceptors, proteases, detoxification enzymes, and proteins involved in signal transduction and in response to stresses and stimuli. Some genes under positive selection were predicted. Our results suggest that adaptability to new environments plays essentially roles in PWN invasiveness. Genetic drift, mutation and strong selection drive the nematode to rapidly evolve in adaptation to new environments, which including local pine hosts, vector beetles, commensal microflora and other new environmental factors, during invasion process.

Abstract N -methyltransferase (NMT)-catalyzed methylation at the termini of nonribosomal peptides (NRPs) has rarely been reported. Here, we discover a fungal NMT LcsG for the iterative terminal N -methylation of a family of NRPs, leucinostatins. Gene deletion results suggest that LcsG is essential for leucinostatins methylation. Results from in vitro assays and HRESI-MS-MS analysis reveal the methylation sites as NH 2 , NHCH 3 and N(CH 3 ) 2 in the C-terminus of various leucinostatins. LcsG catalysis yields new lipopeptides, some of which demonstrate effective antibiotic properties against the human pathogen Cryptococcus neoformans and the plant pathogen Phytophthora infestans . Multiple sequence alignments and site-directed mutagenesis of LcsG indicate the presence of a highly conserved SAM-binding pocket, along with two possible active site residues (D368 and D395). Molecular dynamics simulations show that the targeted N can dock between these two residues. Thus, this study suggests a method for increasing the variety of natural bioactivity of NPRs and a possible catalytic mechanism underlying the N -methylation of NRPs.

Continuous cropping usually resulted in a series of soil problems, especially root knot nematode disaster in greenhouse because of imbalance in soil nematode community. However, the dynamic change in soil nematode community in greenhouse with various continuous cropping years during plant growing season is unclear. Here, soil nematode communities in greenhouse after 2 and 10 years of continuous cropping were comparatively analyzed using 18S rDNA high-throughput sequencing to reveal the changing processes in soil nematode communities. Compared to the 2-year greenhouse, soil in the 10-year greenhouse showed soil acidification, nutrients accumulation, salinization. In term of α-diversity, Bacterial-feeding nematodes (BF) were dominant in the 2-year greenhouse over the whole growing season, but plant-parasitic nematodes (PP) became the dominant group in the 10-year greenhouse in the late growing season. Meloidogyne gradually became the dominant group (Relative abundance 70.9%) in the 10-year greenhouse, while Rhabditidae (Relative abundance from 99.8% to 26.8%) was the predominant members in the 2-year greenhouse. For β-diversity, hierarchical clustering analysis, unWeighted UniFrac principal component analysis (PCA) and principal co-ordinates analysis (PCoA) all revealed that soil nematode communities in the two types of greenhouses exhibited significant differences. Redundancy analysis (RDA) showed that soil nematode communities in the 10-year greenhouse were related to high soil organic material, total nitrogen, electrical conductivity and disease index of root knot nematode. Fisher' exact test and Pearson correlation coefficients revealed that Meloidogyne caused main differences in soil nematode communities between the two types of greenhouses. Meanwhile, population dynamics of Meloidogyne were divided into dormant phase, low-level increasing phase and exponential phase during the whole season. In total, the significant variation led different dynamics of soil nematode communities in the 2-year and 10-year greenhouse.