The colonization of land by plants was a key event in the evolution of life. Here we report the draft genome sequence of the filamentous terrestrial alga Klebsormidium flaccidum (Division Charophyta, Order Klebsormidiales) to elucidate the early transition step from aquatic algae to land plants. Comparison of the genome sequence with that of other algae and land plants demonstrate that K. flaccidum acquired many genes specific to land plants. We demonstrate that K. flaccidum indeed produces several plant hormones and homologues of some of the signalling intermediates required for hormone actions in higher plants. The K. flaccidum genome also encodes a primitive system to protect against the harmful effects of high-intensity light. The presence of these plant-related systems in K. flaccidum suggests that, during evolution, this alga acquired the fundamental machinery required for adaptation to terrestrial environments. Plant colonization of land is an important evolutionary event. Here, the authors sequence the genome of a filamentous terrestrial alga and, through a comparative analysis with related algae and land plant species, provide insight into how aquatic algae adapted to terrestrial environments.

Abstract Host plant-derived strigolactones trigger hyphal branching in arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, initiating a symbiotic interaction between land plants and AM fungi. However, our previous studies revealed that gibberellin-treated Eustoma grandiflorum (Gentianaceae) activates rhizospheric hyphal branching in AM fungi using unidentified molecules other than strigolactones. In this study, we analyzed independent transcriptomic data of E. grandiflorum and found that the gentiopicroside (GPS) and swertiamarin (SWM), which are characteristic monoterpene glucosides in Gentianaceae, were highly biosynthesized in gibberellin-treated E. grandiflorum roots. Moreover, these metabolites considerably promoted hyphal branching in the Glomeraceae AM fungi Rhizophagus irregularis and R. clarus . GPS treatment also enhanced R. irregularis colonization of the monocotyledonous crop Allium schoenoprasum . Interestingly, these metabolites did not provoke the germination of the root parasitic plant Orobanche minor . Altogether, our study unveiled the crucial role of GPS and SWM in activating the symbiotic relationship between AM fungi and E. grandiflorum .

Abstract Superconducting magnets based on high-temperature superconductors (HTSs) have become critical components in cutting-edge technologies such as advanced medical applications. In HTSs, weak links of superconductivity are inevitable at high-angle grain boundaries (GBs). Thus, two adjacent grains should be crystallographically aligned within the critical angle ( θ c ), for which the intergrain critical current density ( J c ) starts to decrease exponentially. The θ c of several iron-based superconductors (IBSs) is larger than that of cuprates. However, the decreases in both θ c and intergrain J c under magnetic fields for IBSs are still substantial, hampering their applications in polycrystalline forms. Here, we report that potassium-doped BaFe 2 As 2 (Ba122:K) exhibits superior GB performance to that of previously reported IBSs. A transport J c of over 0.1 MA/cm 2 across [001]-tilt GBs with misorientation angles up to θ GB = 24° was recorded even at 28 K, which is a required level for practical applications. Additionally, even in an applied magnetic field, θ c was unaltered, and the decay of the intergrain J c was small. Our results highlight the exceptional potential of Ba122:K for polycrystalline applications and pave the way for next-generation superconducting magnets.

Zinc oxide (ZnO) nanosheets have shown great promise for ultraviolet (UV) photodetectors due to their excellent optoelectronic properties and atomically thin structure. Surfactant-assisted ionic layer epitaxy (ILE) is a simple and scalable technique for synthesizing monolayered ZnO nanosheets; however, the formation of a byproduct is inevitable and detrimental for optoelectronic device applications. This study demonstrates a rational strategy for the selective growth of ZnO nanosheets in ILE growth without byproduct formation. The detailed investigation revealed that the formation of byproducts originates from surfactant-induced heterogeneous nucleation. We found that increasing the surfactant concentration suppresses the byproduct formation by localizing the zinc precursor at the water–air interface and opens a concentration window for promoting nanosheet growth. By precise control of the zinc precursor concentration within the concentration window, a selective growth of ca. 1-nm-thick ZnO nanosheets was successfully achieved. A device composed of a single ZnO nanosheet demonstrated a fast-response UV photodetection (rise time/recovery time = 12.3 ms/24.7 ms), which is shorter than the previously reported ZnO nanosheet devices.