Insights from the annotated wheat genome Wheat is one of the major sources of food for much of the world. However, because bread wheat's genome is a large hybrid mix of three separate subgenomes, it has been difficult to produce a high-quality reference sequence. Using recent advances in sequencing, the International Wheat Genome Sequencing Consortium presents an annotated reference genome with a detailed analysis of gene content among subgenomes and the structural organization for all the chromosomes. Examples of quantitative trait mapping and CRISPR-based genome modification show the potential for using this genome in agricultural research and breeding. Ramírez-González et al. exploited the fruits of this endeavor to identify tissue-specific biased gene expression and coexpression networks during development and exposure to stress. These resources will accelerate our understanding of the genetic basis of bread wheat. Science , this issue p. eaar7191 ; see also p. eaar6089

Abstract Across domains of biological research using genome sequence data, high-quality reference genome sequences are essential for characterizing genetic variation and understanding the genetic basis of phenotypes. However, the construction of genome assemblies for various species is often hampered by complexities of genome organization, especially repetitive and complex sequences, leading to mis-assembly and missing regions. Here, we describe a high-throughput gold standard genome assembly workflow using a large-scale bacterial artificial chromosome (BAC) library with a refined two-step pooling strategy and the Lamp assembler algorithm. This strategy minimizes the laborious processes of physical map construction and clone-by-clone sequencing, enabling inexpensive sequencing of several thousand BAC clones. By applying this strategy with a minimum tiling path BAC clone library for the short arm of chromosome 2D (2DS) of bread wheat, 98% of BAC sequences, covering 92.7% of the 2DS chromosome, were assembled correctly for this species with a highly complex and repetitive genome. We also identified 48 large mis-assemblies in the reference wheat genome assembly (IWGSC RefSeq v1.0) and corrected these large mis-assemblies in addition to filling 92.2% of the gaps in RefSeq v1.0. Our 2DS assembly represents a new benchmark for the assembly of complex genomes with both high accuracy and efficiency.

Abstract RNA editing (DNA/RNA differences) as a post-transcriptional modification approach to enrich genetic information, plays the crucial role in regulating diverse biological processes in eukaryotes. Although it has been extensively studied in plant chloroplast and mitochondria genome, RNA editing in plant nuclear genome, especially those associated with Fusarium head blight (FHB), is not well studied at present. Here, we investigated the DNA/RNA differences associated with FHB through a novel method by comparing the RNA-seq data from Fusarium -infected and control samples from 4 wheat genotypes. A total of 187 DNA/RNA differences were identified in 36 wheat genes, representing the first landscape of the FHB-responsive RNA editome in wheat. Furthermore, all of these 36 edited genes were located in the FHB related co-expression gene modules, which may involve in regulating FHB response. Finally, the effects of DNA/RNA differences were systematically investigated to show that they could cause the change of RNA structure and protein structure in edited genes. In particular, the G to C editing (chr3A_487854715) in TraesCS3A02G263900, which is the orthology of OsRACK1 , resulted that it was targeted by tae-miR9664-3p to control its expression in different genotype through different editing efficiency, suggesting RNA editing could mediate miRNA to participate in the regulation network of FHB tolerance. This study reported the first wheat DNA/RNA differences associated with FHB, which not only contribute to better understand the molecular basis underlying FHB tolerance, but also shed light on improving FHB tolerance through epigenetic method in wheat and beyond.

Abstract Objective Phenylethanolamine N ‐methyltransferase (PNMT)‐expressing neurons in the nucleus tractus solitarii (NTS) contribute to the regulation of autonomic functions. However, the neural circuits linking these neurons to other brain regions remain unclear. This study aims to investigate the connectivity mechanisms of the PNMT‐expressing neurons in the NTS (NTS PNMT neurons). Methods The methodologies employed in this study included a modified rabies virus‐based retrograde neural tracing technique, conventional viral anterograde tracing, and immunohistochemical staining procedures. Results A total of 43 upstream nuclei projecting to NTS PNMT neurons were identified, spanning several key brain regions including the medulla oblongata, pons, midbrain, cerebellum, diencephalon, and telencephalon. Notably, dense projections to the NTS PNMT neurons were observed from the central amygdaloid nucleus, paraventricular nucleus of the hypothalamus, area postrema, and the gigantocellular reticular nucleus. In contrast, the ventrolateral medulla, lateral parabrachial nucleus, and lateral hypothalamic area were identified as the primary destinations for axon terminals originating from NTS PNMT neurons. Additionally, reciprocal projections were evident among 21 nuclei, primarily situated within the medulla oblongata. Conclusion Our research findings demonstrate that NTS PNMT neurons form extensive connections with numerous nuclei, emphasizing their essential role in the homeostatic regulation of vital autonomic functions.

Abstract Introduction Wheat is one of the most important staple crops worldwide, and an important source of human protein and mineral element intake. Continuously increasing stable production of wheat is critical for global food security under the challenge of population growth and limited resource input. Objective Spike architecture determines the potential grain yield of wheat. However, the mechanisms of transcriptional regulation of spike architecture in wheat remain largely unknown, limiting further genetic improvement of wheat yield. In this study we explored the genetic basis of spike architecture in wheat. Methods Population RNA-seq methods were used to identify the eQTLs and sQTLs associated with spike architecture and applied this to dissection of the genetic basis of gene expression and splicing controlling these complex yield-related traits. Results In total, 4,143 expression quantitative trait loci (eQTLs) and 12,933 splice QTLs (sQTLs) were identified in wheat based on 178 RNA-seq samples, revealing 774 cis-eQTLs and 321 cis-sQTLs for 86 eGenes and 73 sGenes, respectively. Integration of eQTLs and sQTLs with genome-wide association study (GWAS) identified dozens of additional novel candidate genes that may contribute to spike-related traits. Gene network analysis showed that eQTLs and sQTLs were widely involved in the co-expression modules that regulate wheat spike architecture. Notably, the eQTL locus AX-108754757 regulated the expression of 5 eGenes that negatively controled grain number per spike. AX-111592099 regulated both the splicing and expression of TraesCS7B02G442100, encoding an E3 ubiquitin ligase, and playing a central role in regulating spike length. Conclusion This study provides new insights into the genetic basis of spike architecture. This improved understanding of spike-related traits in wheat will contribute to more rapid genetic improvement.