Silver birch (Betula pendula) is a pioneer boreal tree that can be induced to flower within 1 year. Its rapid life cycle, small (440-Mb) genome, and advanced germplasm resources make birch an attractive model for forest biotechnology. We assembled and chromosomally anchored the nuclear genome of an inbred B. pendula individual. Gene duplicates from the paleohexaploid event were enriched for transcriptional regulation, whereas tandem duplicates were overrepresented by environmental responses. Population resequencing of 80 individuals showed effective population size crashes at major points of climatic upheaval. Selective sweeps were enriched among polyploid duplicates encoding key developmental and physiological triggering functions, suggesting that local adaptation has tuned the timing of and cross-talk between fundamental plant processes. Variation around the tightly-linked light response genes PHYC and FRS10 correlated with latitude and longitude and temperature, and with precipitation for PHYC. Similar associations characterized the growth-promoting cytokinin response regulator ARR1, and the wood development genes KAK and MED5A.

Previous studies have reported that chromosome synteny in Lepidoptera has been well conserved, yet the number of haploid chromosomes varies widely from 5 to 223. Here we report the genome (393 Mb) of the Glanville fritillary butterfly (Melitaea cinxia; Nymphalidae), a widely recognized model species in metapopulation biology and eco-evolutionary research, which has the putative ancestral karyotype of n=31. Using a phylogenetic analyses of Nymphalidae and of other Lepidoptera, combined with orthologue-level comparisons of chromosomes, we conclude that the ancestral lepidopteran karyotype has been n=31 for at least 140 My. We show that fusion chromosomes have retained the ancestral chromosome segments and very few rearrangements have occurred across the fusion sites. The same, shortest ancestral chromosomes have independently participated in fusion events in species with smaller karyotypes. The short chromosomes have higher rearrangement rate than long ones. These characteristics highlight distinctive features of the evolutionary dynamics of butterflies and moths. Butterflies and moths (Lepidoptera) vary in chromosome number. Here, the authors sequence the genome of the Glanville fritillary butterfly, Melitaea cinxia, show it has the ancestral lepidopteran karyotype and provide insight into how chromosomal fusions have shaped karyotype evolution in butterflies and moths.

ABSTRACT The robustness and sensitivity of gene networks to environmental changes is critical for cell survival. How gene networks produce specific, chronologically ordered responses to genome-wide perturbations, while robustly maintaining homeostasis, remains an open question. We analysed if short- and mid-term genome-wide responses to shifts in RNA polymerase (RNAP) concentration are influenced by the known topology and logic of the transcription factor network (TFN) of Escherichia coli . We found that, at the gene cohort level, the magnitude of the single-gene, mid-term transcriptional responses to changes in RNAP concentration can be explained by the absolute difference between the gene’s numbers of activating and repressing input transcription factors (TFs). Interestingly, this difference is strongly positively correlated with the number of input TFs of the gene. Meanwhile, short-term responses showed only weak influence from the TFN. Our results suggest that the global topological traits of the TFN of E. coli shape which gene cohorts respond to genome-wide stresses.

Abstract The Glanville fritillary ( Melitaea cinxia ) butterfly is a long-term model system for metapopulation dynamics research in fragmented landscapes. Here, we provide a chromosome level assembly of the butterfly’s genome produced from Pacific Biosciences sequencing of a pool of males, combined with a linkage map from population crosses. The final assembly size of 484 Mb is an increase of 94 Mb on the previously published genome. Estimation of the completeness of the genome with BUSCO, indicates that the genome contains 93 - 95% of the BUSCO genes in complete and single copies. We predicted 14,830 gene models using the MAKER pipeline and manually curated 1,232 of these gene models. The genome and its annotated gene models are a valuable resource for future comparative genomics, molecular biology, transcriptome and genetics studies on this species.

ABSTRACT Water-in-oil droplets allow researchers to perform massive experimental parallelization and high-throughput studies, such as single-cell experiments. However, the analysis of such vast arrays of droplets usually requires advanced expertise and sophisticated workflow tools, which limits the accessibility for wider user base in chemistry and biology. Thus, there is a need for more user-friendly tools for droplet analysis. In this article, we deliver a set of analytical pipelines for user-friendly analysis of typical scenarios in droplet-based experiments. We build the pipelines combining different open-source image-analysis software with the custom-developed data visualization tool “EasyFlow”. Our pipelines are designed to be applicable for the typical experimental scenarios users encounter with droplets: i) mono- and polydisperse droplets, ii) brightfield and fluorescent images, iii) droplet and object detection, iv) signal profile of droplets and objects (e.g., fluorescence).

ATP-BINDING CASSETTE SUBFAMILY E MEMBER (ABCE) proteins are one of the most conserved proteins across eukaryotes and archaea. Yeast and the vast majority of animals possess a single ABCE gene encoding the vital ABCE1 protein. We retrieved ABCE gene sequences of 76 plant species from public genome databases and analyzed them with the reference to Arabidopsis thaliana ABCE2 gene (AtABCE2). Over half of the studied plant species possess two or more ABCE genes. There can be as many as eight ABCE genes in a plant species. This suggest that ABCE genes in plants can be classified as a low-copy gene family, rather than a single-copy gene family. Plant ABCE proteins showed overall high sequence conservation, sharing at least 78% of amino acid sequence identity with AtABCE2. The phylogenetic trees of full-length ABCE amino acid and CDS sequences demonstrated that Brassicaceae and Poaceae families have independently undergone lineage-specific split of the ancestral ABCE gene. Other plant species have gained ABCE gene copies through more recent duplication events. Deeper analysis of AtABCE2 and its paralogue AtABCE1 from 1135 Arabidopsis thaliana ecotypes revealed 4 and 35 non-synonymous SNPs, respectively. The lower natural variation in AtABCE2 compared to AtABCE1 is in consistence with its crucial role for plant viability. Overall, while the sequence of the ABCE protein family is highly conserved in the plant kingdom, many plants have evolved to have more than one copy of this essential translational factor.

ABSTRACT Droplet microfluidics has revealed innovative strategies in biology and chemistry. This advancement has delivered novel quantification methods, such as digital droplet polymerase chain reaction (ddPCR) and antibiotic heteroresistance analysis tool. For droplet analysis, researchers often use imaging techniques. Unfortunately, the analysis of images may require specific tools or programming skills to produce the expected results. In order to address the issue, we explore the potential use of standalone freely available software to detect droplets. We select four most popular software and classify them into instinctive and objective types based on their operation logic. We test and evaluate the software’s i) ability to detect droplets, ii) accuracy and precision, and iii) overall user-friendliness. In our experimental setting we find the objective type of software is better suited for droplet detection. The objective type of software also has simpler workflow or pipeline, especially aimed for non-experienced user. In our case, CellProfiler ™ (CP) offers the most user-friendly experience for both single image and batch processing analysis.

Abstract Inonotus obliquus , Chaga mushroom, is a fungal species from Hymenochaetaceae family ( Basidiomycota ) which has been widely used for traditional medicine in Europe and Asia. Here, chaga genome was sequenced using Pacbio sequencing into a 50.7Mbp assembly consisting of 301 primary contigs with an N50 value of 375 kbp. Genome evolution analyses revealed a lineage-specific whole genome duplication event and an expansion of Cytochrome P450 superfamily. Fungal biosynthetic clusters were enriched for tandemly duplicated genes, suggesting that biosynthetic pathway evolution has proceeded through small-scale duplications. Metabolomic fingerprinting confirmed a highly complex terpene biosynthesis chemistry when compared against related fungal species lacking the genome duplication event.