Starches, a storage form of carbohydrates, are a major source of calories in the human diet and a primary feedstock for bioindustry. We report a chemical-biochemical hybrid pathway for starch synthesis from carbon dioxide (CO2) and hydrogen in a cell-free system. The artificial starch anabolic pathway (ASAP), consisting of 11 core reactions, was drafted by computational pathway design, established through modular assembly and substitution, and optimized by protein engineering of three bottleneck-associated enzymes. In a chemoenzymatic system with spatial and temporal segregation, ASAP, driven by hydrogen, converts CO2 to starch at a rate of 22 nanomoles of CO2 per minute per milligram of total catalyst, an ~8.5-fold higher rate than starch synthesis in maize. This approach opens the way toward future chemo-biohybrid starch synthesis from CO2.

Effects of medium components and culture conditions on biomass and lipid production of Trichosporon fermentans were studied. The optimal nitrogen source, carbon source and C/N molar ratio were peptone, glucose and 163, respectively. The favorable initial pH of the medium and temperature were 6.5 and 25 °C. Under the optimized conditions, a biomass of 28.1 g/l and a lipid content of 62.4% could be achieved after culture for 7 days, which were much higher than the original values (19.4 g/l and 50.8%) and the results reported by other groups. T. fermentans could grow well in pretreated waste molasses and a lipid yield of 12.8 g/l could be achieved with waste molasses of 15% total sugar concentration (w/v) at pH 6.0, representing the best result with oleaginous microorganisms on agro-industrial residues. Addition of various sugars to the pretreated molasses could efficiently enhance the accumulation of lipid and the lipid content reached as high as above 50%. Similar to vegetable oils, the lipid mainly contains palmitic acid, stearic acid, oleic acid and linoleic acid and the unsaturated fatty acids amount to about 64% of the total fatty acids. The microbial oil with an acid value of 5.6 mg KOH/g was transesterified to biodiesel by base catalysis after removal of free fatty acids and a high methyl ester yield of 92% was obtained.

Flax powdery mildew (PM), caused by Oidium lini , is a globally distributed fungal disease of flax, and seriously impairs its yield and quality. To data, only three resistance genes and a few putative quantitative trait loci (QTL) have been reported for flax PM resistance. To dissect the resistance mechanism against PM and identify resistant genetic regions, based on four years of phenotypic datasets (2017, 2019 to 2021), a genome-wide association study (GWAS) was performed on 200 flax core accessions using 674,074 SNPs and 7 models. A total of 434 unique quantitative trait nucleotides (QTNs) associated with 331 QTL were detected. Sixty-four loci shared in at least two datasets were found to be significant in haplotype analyses, and 20 of these sites were shared by multiple models. Simultaneously, a large-effect locus ( qDI 11.2 ) was detected repeatedly, which was present in the mapping study of flax pasmo resistance loci. Oil flax had more QTL with positive-effect or favorable alleles (PQTL) and showed higher PM resistance than fiber flax, indicating that effects of these QTL were mainly additive. Furthermore, an excellent resistant variety C120 was identified and can be used to promote planting. Based on 331 QTLs identified through GWAS and the statistical model GBLUP, a genomic selection (GS) model related to flax PM resistance was constructed, and the prediction accuracy rate was 0.96. Our results provide valuable insights into the genetic basis of resistance and contribute to the advancement of breeding programs.

Salinity is an important abiotic environmental stressor threatening agricultural productivity worldwide. Flax, an economically important crop, exhibits varying degrees of adaptability to salt stress among different cultivars. However, the specific molecular mechanisms underlying these differences in adaptation have remained unclear. The objective of this study was to identify candidate genes associated with salt tolerance in flax using RNA-Seq combined with population-level analysis. To begin with, three representative cultivars were selected from a population of 200 flax germplasm and assessed their physiological and transcriptomic responses to salt stress. The cultivar C121 exhibited superior osmoregulation, antioxidant capacity, and growth under salt stress compared to the other two cultivars. Through transcriptome sequencing, a total of 7,459 differentially expressed genes associated with salt stress were identified, which were mainly enriched in pathways related to response to toxic substances, metal ion transport, and phenylpropanoid biosynthesis. Furthermore, genotyping of the 7,459 differentially expressed genes and correlating them with the phenotypic data on survival rates under salt stress allowed the identification of 17 salt-related candidate genes. Notably, the nucleotide diversity of nine of the candidate genes was significantly higher in the oil flax subgroup than in the fiber flax subgroup. These results enhance the fundamental understanding of salt tolerance mechanisms in flax, provide a basis for a more in-depth exploration of its adaptive responses to salt stress, and facilitate the scientific selection and breeding of salt-tolerant varieties.