Regulation of gene expression by sequence-specific transcription factors is central to developmental programs and depends on the binding of transcription factors with target sites in the genome. To date, most such analyses in Caenorhabditis elegans have focused on the interactions between a single transcription factor with one or a few select target genes. As part of the modENCODE Consortium, we have used chromatin immunoprecipitation coupled with high-throughput DNA sequencing (ChIP-seq) to determine the genome-wide binding sites of 22 transcription factors (ALR-1, BLMP-1, CEH-14, CEH-30, EGL-27, EGL-5, ELT-3, EOR-1, GEI-11, HLH-1, LIN-11, LIN-13, LIN-15B, LIN-39, MAB-5, MDL-1, MEP-1, PES-1, PHA-4, PQM-1, SKN-1, and UNC-130) at diverse developmental stages. For each factor we determined candidate gene targets, both coding and non-coding. The typical binding sites of almost all factors are within a few hundred nucleotides of the transcript start site. Most factors target a mixture of coding and non-coding target genes, although one factor preferentially binds to non-coding RNA genes. We built a regulatory network among the 22 factors to determine their functional relationships to each other and found that some factors appear to act preferentially as regulators and others as target genes. Examination of the binding targets of three related HOX factors--LIN-39, MAB-5, and EGL-5--indicates that these factors regulate genes involved in cellular migration, neuronal function, and vulval differentiation, consistent with their known roles in these developmental processes. Ultimately, the comprehensive mapping of transcription factor binding sites will identify features of transcriptional networks that regulate C. elegans developmental processes.

Discovering the structure and dynamics of transcriptional regulatory events in the genome with cellular and temporal resolution is crucial to understanding the regulatory underpinnings of development and disease. We determined the genomic distribution of binding sites for 92 transcription factors and regulatory proteins across multiple stages of Caenorhabditis elegans development by performing 241 ChIP-seq (chromatin immunoprecipitation followed by sequencing) experiments. Integration of regulatory binding and cellular-resolution expression data produced a spatiotemporally resolved metazoan transcription factor binding map. Using this map, we explore developmental regulatory circuits that encode combinatorial logic at the levels of co-binding and co-expression of transcription factors, characterizing the genomic coverage and clustering of regulatory binding, the binding preferences of, and biological processes regulated by, transcription factors, the global transcription factor co-associations and genomic subdomains that suggest shared patterns of regulation, and identifying key transcription factors and transcription factor co-associations for fate specification of individual lineages and cell types. Chromatin immunoprecipitation followed by sequencing across multiple stages of Caenorhabditis elegans development reveals the genomic distribution of binding sites for 92 transcription factors and regulatory proteins, and integration of these and cellular-resolution expression data produce a spatiotemporally resolved metazoan transcription factor binding map allowing exploration into the properties of developmental regulatory circuits. Here the modENCODE consortium looks at the genomic distribution of binding sites for 92 transcription factors and regulatory proteins across multiple stages of Caenorhabditis elegans development. By integrating these and cellular-resolution expression data they produce a spatiotemporal metazoan transcription factor binding map which is used to explore the design and properties of developmental regulatory circuits.

The W and extra/in-situ TiC reinforced CoCrFeNi high-entropy alloy coating was prepared on a 45 steel substrate by laser cladding. The synergistic effect of W and ex/in-situ TiC on the microstructure and wear properties of the coating was studied. The results showed that the ex/in-situ TiC promoted the selection of the FCC phase with a preferred orientation to the (111) crystal plane, and the increasing of in-situ TiC and W+ex-situ TiC/in-situ TiC resulted in the transformation of the FCC phase to the BCC phase. The microstructure of W+in-situ TiC coating was more uniform and two heterogeneous nucleation points Cr3C2 and TiC appeared in the coatings during the solidification process. The wear width, depth, and volume were minimized. The wear rate (2.54×10−6 mm3/(N·m)) was an order of magnitude lower than that of CoCrFeNi (4.97×10−5 mm3/(N·m)). The W+in-situ TiC coating shows the best wear resistance. There were a small amount of wear debris and shallow furrow-like grooves, and the wear mechanism was abrasive wear. The synergistic effect of W and in-situ TiC on wear resistance was significant.

Abstract Bacterial gene expression is orchestrated by numerous transcription factors (TFs). Elucidating how gene expression is regulated is fundamental to understanding bacterial physiology and engineering it for practical use. In this study, a machine-learning approach was applied to uncover the genome-scale transcriptional regulatory network (TRN) in Pseudomonas putida , an important organism for bioproduction. We performed independent component analysis of a compendium of 321 high-quality gene expression profiles, which were previously published or newly generated in this study. We identified 84 groups of independently modulated genes (iModulons) that explain 75.7% of the total variance in the compendium. With these iModulons, we (i) expand our understanding of the regulatory functions of 39 iModulon associated TFs (e.g., HexR, Zur) by systematic comparison with 1,993 previously reported TF-gene interactions; (ii) outline transcriptional changes after the transition from the exponential growth to stationary phases; (iii) capture group of genes required for utilizing diverse carbon sources and increased stationary response with slower growth rates; (iv) unveil multiple evolutionary strategies of transcriptome reallocation to achieve fast growth rates; and (v) define an osmotic stimulon, which includes the Type VI secretion system, as coordination of multiple iModulon activity changes. Taken together, this study provides the first quantitative genome-scale TRN for P. putida and a basis for a comprehensive understanding of its complex transcriptome changes in a variety of physiological states.

Abstract In recent years, the emergence of soybean stay-green syndrome (SGS), also referred to as “zhengqing”, in the Huang-Huai-Hai region of China has resulted in significant yield losses, with some areas experiencing a complete reduction in seed yield. SGS is a phenomenon characterized by the delayed senescence of soybean, resulting in stay-green leaves, flat pods, and stunted seed development at harvest. Our group was the first to identify a distinct geminivirus, named soybean stay-green associated geminivirus (SoSGV), as the causative agent of SGS by fulfilling Koch’s postulate. To further understand the epidemiology of SoSGV, in this study, we collected 368 stay-green samples from 17 regions in 8 provinces including the Huang-Huai-Hai region and surrounding areas of China. The results showed that 228 samples tested positive for SoSGV (61.96%), and 96.93% of these positive samples showed severe pod deflation. Our epidemiological assessment reveals SGS caused by the SoSGV is prevalent in the fields, and it is undergoing geographical expansion and genetic differentiation. Additionally, we determined the other natural hosts grown in the Huang-Huai-Hai region of China. By capturing insects in the field and conducting laboratory vector transmission tests, we confirmed that the common brown leafhopper ( Orosius orientalis ) is the transmitting vector of SoSGV. With a better understanding of the epidemiology of SoSGV and its transmission, we can develop more effective strategies for managing and mitigating its impact on soybean yields.