Understanding the ecological adaptation of tree species can not only reveal the evolutionary potential but also benefit biodiversity conservation under global climate change. Quercus is a keystone genus in Northern Hemisphere forests, and its wide distribution in diverse ecosystems and long evolutionary history make it an ideal model for studying the genomic basis of ecological adaptations. Here we used a newly sequenced genome of Quercus gilva, an evergreen oak species from East Asia, with 18 published Fagales genomes to determine how Fagaceae genomes have evolved, identify genomic footprints of ecological adaptability in oaks in general, as well as between evergreen and deciduous oaks. We found that oak species exhibited a higher degree of genomic conservation and stability, as indicated by the absence of large-scale chromosomal structural variations or additional whole-genome duplication events. In addition, we identified expansion and tandem repetitions within gene families that contribute to plant physical and chemical defense (e.g., cuticle biosynthesis and oxidosqualene cyclase genes), which may represent the foundation for the ecological adaptation of oak species. Circadian rhythm and hormone-related genes may regulate the habits of evergreen and deciduous oaks. This study provides a comprehensive perspective on the ecological adaptations of tree species based on phylogenetic, genome evolutionary, and functional genomic analyses.

Ganoderma lingzhi, a species of white rot fungus, possesses the highest abundance of lignocellulose-degrading enzymes among these fungi, as well as a relatively high carbon conversion rate. Corn straw, as an important sustainable resource, is used as a substrate for the liquid culture of G. lingzhi. However, little is known about the genes encoding the lignocellulose degradation and polysaccharide and triterpenoid biosynthetic pathways involved in this process. This paper employs transcriptomics to uncover the key genes involved in lignocellulose degradation and the synthesis of polysaccharides and triterpenoids during the liquid fermentation of G. lingzhi using corn straw as the substrate, as well as their associations. Carbohydrate-Active enzymes analysis of differential genes in the sequencing results was used to analyze the genes related to lignocellulose degradation. Among these, 43 core genes encoding CAZymes were obtained after 0 to 5 days of fermentation, and 25 core genes encoding CAZymes were obtained after 5 to 12 days of fermentation. The differential expression levels of DN3690_c0_g1 (EGL), DN3627_c0_g2 (XYN), DN4778_c0_g1 (XYN), DN2037_c0_g1 (LACC), and DN277_c2_g1 (MnP) were used to identify the key genes. The polysaccharide synthesis metabolic pathway favored mannitol synthesis, and the expression of triterpene precursor-metabolizing enzyme genes revealed higher expression levels of key enzyme genes such as ACAT, HMGS, and MPK. A correlation clustering analysis of genes related to lignocellulose degradation, polysaccharide, and triterpene anabolism during liquid fermentation showed that lignocellulose degradation genes mainly influenced arabinose and mannitol anabolism, as well as the synthesis of triterpene precursors.

The excessive employment of acetaminophen (APAP) is capable of generating oxidative stress and apoptosis, which ultimately result in acute liver injury (ALI). Ganoderma lucidum polysaccharides (GLPs) exhibit hepatoprotective activity, yet the protective impact and potential mechanism of GLPs in relation to APAP-induced ALI remain ambiguous. The intention of this research was to scrutinize the effect of GLPs on APAP-induced ALI and to shed light on their potential mechanism. The results demonstrated that GLPs were capable of notably alleviating the oxidative stress triggered by APAP, as shown through a significant drop in the liver index, the activities of serum ALT and AST, and the amounts of ROS and MDA in liver tissue, along with an increase in the levels of SOD, GSH, and GSH-Px. Within these, the hepatoprotective activity at the high dose was the most conspicuous, and its therapeutic efficacy surpassed that of the positive drug (bifendate). The results of histopathological staining (HE) and apoptosis staining (TUNEL) indicated that GLPs could remarkably inhibit the necrosis of hepatocytes, the permeation of inflammatory cells, and the occurrence of apoptosis induced by APAP. Moreover, Western blot analysis manifested that GLPs enhanced the manifestation of Nrf2 and its subsequent HO-1, GCLC, and NQO1 proteins within the Nrf2 pathway. The results of qPCR also indicated that GLPs augmented the expression of antioxidant genes Nrf2, HO-1, GCLC, and NQO1. The results reveal that GLPs are able to set off the Nrf2 signaling path and attenuate ALI-related oxidative stress and apoptosis, which is a potential natural medicine for the therapy of APAP-induced liver injury.

Herein, a paired oxidative and reductive electrolysis based on weak Brønsted base-promoted amination of arenes with N,N-dialkyl formamides as the amine source is described. The transformation proceeds smoothly under mild...

The hexaploid sweetpotato (Ipomoea batatas [L.] Lam.) is a globally important stable crop and plays a significant role in biofortification. The high resilience and adaptability of sweetpotato provide it with advantages in addressing food security and climate change issues. Here we report a haplotype-resolved chromosome-level genome assembly of an African cultivar, 'Tanzania', which enables ancestry inference along the haplotype-phased chromosomes. Our analyses reveal that the wild tetraploid I. aequatoriensis, currently found in coastal Ecuador, is the closest known relative of sweetpotato and likely a direct descendant of one of the sweetpotato progenitors. The other unknown progenitor(s) of sweetpotato have a closer genetic relationship to the wild tetraploid I. batatas 4x, distributed in Central America, than to I. aequatoriensis. The different ancestral sequences are not distributed in typical subgenomes but are intertwined on the same chromosomes, possibly due to the known non-preferential recombination among haplotypes. Although I. batatas 4x was not involved in the hexaploidization event, introgression from I. batatas 4x to the hexaploid sweetpotato is evident. Our study improves our understanding of sweetpotato origin and provides valuable genomic resources to accelerate sweetpotato breeding.

Abstract The hexaploid sweetpotato is one of the most important root crops worldwide. However, its genetic origins are controversial. In this study, we identified two progenitors of sweetpotato by horizontal gene transferred Ib T-DNA and haplotype-based phylogenetic analysis. The diploid progenitor is the diploid form of I. aequatoriensis , contributed the B 1 subgenome, Ib T-DNA2 and lineage 2 type of chloroplast genome to sweetpotato. The tetraploid progenitor of sweetpotato is I. batatas 4x, donating the B 2 subgenome, Ib T-DNA1 and lineage 1 type of chloroplast genome. Sweetpotato derived from the reciprocal cross between the diploid and tetraploid progenitors and a subsequent whole genome duplication. We also detected biased gene exchanges between subgenomes. The B 1 to B 2 subgenome conversions were almost 3-fold higher than the B 2 to B 1 subgenome conversions. This study sheds lights on the evolution of sweetpotato and paves a way for the improvement of sweetpotato.

Abstract Leonurus japonicus Houtt. is an important medicinal plant in East Asia and is now widely recognized for its role in treating cerebral apoplexy and lowering blood lipids. Here, we report two sets of chromosome-level genome sequences for leonurine-producing Leonurus japonicus and for its closely related species leonurine-free Leonurus sibiricus , where 99.78% of 518.19 Mb of L. japonicus was assembled into ten pseudochromosomes with a contig N50 of 17.62 Mb and 99.33% of 472.29 Mb of L. sibiricus was assembled into nine pseudochromosomes with a contig N50 of 13.29 MB. The reference genomes of Leonurus will accelerate the decoding of novel bioactive molecules in medicinal plants, especially in the Lamiaceae family.

Abstract Transposons are mobile genetic elements that can impair the host genome stability and integrity. In plants, suppression of transposons is thought to be mediated mainly by small RNAs; however, the role of RNA decay in posttranscriptional repression of transposons is unknown. Here we show that RNA deadenylation is critical for controlling transposons in Arabidopsis . Previously, we demonstrated that transposon RNAs often harbor structural aberrancy owing to its inherently suboptimal codon usage and ribosome stalling. Such RNA aberrancy is monitored and resolved by RNA decay which is initiated by removal of poly(A) tail or deadenylation. The CCR4-NOT complex is a primary RNA deadenylase in Arabidopsis , and we found that it is required for stable repression of transposons. Intriguingly, RNA deadenylation controls transposons that are not targeted by cytoplasmic secondary small RNAs, which implies a target-specific regulation of transposon by the host. Our study suggests a previously unknown mechanism for transposon repression mediated by RNA deadenylation and unveils a complex nature of the host’s strategy to maintain the genome integrity.

ABSTRACT Tripterygium wilfordii is a Traditional Chinese Medicine (TCM) from family Celastraceae and celastrol is one of the strongest active ingredients belonging to friedelane-type pentacyclic triterpenoid, which has a large clinical application value of anti-tumor, immunosuppression, and obesity treatment. The first committed biosynthesis step of celastrol is the cyclization of 2, 3-oxidosqualene to friedelin, catalyzed by the oxidosqualene cyclase, while the rest of this pathway is still unclear. In this study, we reported a reference genome assembly of T. wilfordii with high-quality annotation by using a hybrid sequencing strategy (Nanopore, Bionano, Illumina HiSeq, and Pacbio), which obtained a 340.12 Mb total size and contig N50 reached 3.09 Mb. In addition, we successfully anchored 91.02% sequences into 23 pseudochromosomes using Hi-C technology and the super-scaffold N50 reached 13.03 Mb. Based on integration genome, transcriptom and metabolite analyses, as well as in vivo and in vitro enzyme assays, two CYP450 genes, TwCYP712K1 and TwCYP712K2 have been proven for C-29 position oxidation of friedelin to produce polpunonic acid, which clarifies the second biosynthesis step of celastrol. Syntenic analysis revealed that TwCYP712K 1 and TwCYP712K2 derived from the common ancestor. These results have provided insight into illustrating pathways for both celastrol and other bioactive compounds found in this plant.