The genome sequence and its analysis of the diploid wild wheat Triticum urartu (progenitor of the wheat A genome) represent a tool for studying the complex, polyploid wheat genomes and should be a valuable resource for the genetic improvement of wheat. The hexaploid genome of bread wheat Triticum aestivum, designated AABBDD, evolved as a result of hybridization between three ancestral grasses. Two papers published in the issue of Nature present genome sequences and analysis of two of these wheat progenitors. First, the genome sequence of the diploid wild wheat T. urartu (ancestor of the A genome), which resembles cultivated wheat more strongly than either Aegilops speltoides (the B ancestor) or Ae. tauschii (the D donor). And second, the Ae. tauschii genome, together with an analysis of its transcriptome. These genomes and their analyses will be powerful tools for the study of complex, polyploid wheat genomes and a valuable resource for genetic improvement of wheat. Bread wheat (Triticum aestivum, AABBDD) is one of the most widely cultivated and consumed food crops in the world. However, the complex polyploid nature of its genome makes genetic and functional analyses extremely challenging. The A genome, as a basic genome of bread wheat and other polyploid wheats, for example, T. turgidum (AABB), T. timopheevii (AAGG) and T. zhukovskyi (AAGGAmAm), is central to wheat evolution, domestication and genetic improvement1. The progenitor species of the A genome is the diploid wild einkorn wheat T. urartu2, which resembles cultivated wheat more extensively than do Aegilops speltoides (the ancestor of the B genome3) and Ae. tauschii (the donor of the D genome4), especially in the morphology and development of spike and seed. Here we present the generation, assembly and analysis of a whole-genome shotgun draft sequence of the T. urartu genome. We identified protein-coding gene models, performed genome structure analyses and assessed its utility for analysing agronomically important genes and for developing molecular markers. Our T. urartu genome assembly provides a diploid reference for analysis of polyploid wheat genomes and is a valuable resource for the genetic improvement of wheat.

Sequencing and analysing the diploid genome and transcriptome of Aegilops tauschii provide new insights into the role of this genome in enabling the adaptation of bread wheat and are a step towards understanding the very large and complicated hexaploid genomes of wheat species. The hexaploid genome of bread wheat Triticum aestivum, designated AABBDD, evolved as a result of hybridization between three ancestral grasses. Two papers published in the issue of Nature present genome sequences and analysis of two of these wheat progenitors. First, the genome sequence of the diploid wild wheat T. urartu (ancestor of the A genome), which resembles cultivated wheat more strongly than either Aegilops speltoides (the B ancestor) or Ae. tauschii (the D donor). And second, the Ae. tauschii genome, together with an analysis of its transcriptome. These genomes and their analyses will be powerful tools for the study of complex, polyploid wheat genomes and a valuable resource for genetic improvement of wheat. About 8,000 years ago in the Fertile Crescent, a spontaneous hybridization of the wild diploid grass Aegilops tauschii (2n = 14; DD) with the cultivated tetraploid wheat Triticum turgidum (2n = 4x = 28; AABB) resulted in hexaploid wheat (T. aestivum; 2n = 6x = 42; AABBDD)1,2. Wheat has since become a primary staple crop worldwide as a result of its enhanced adaptability to a wide range of climates and improved grain quality for the production of baker’s flour2. Here we describe sequencing the Ae. tauschii genome and obtaining a roughly 90-fold depth of short reads from libraries with various insert sizes, to gain a better understanding of this genetically complex plant. The assembled scaffolds represented 83.4% of the genome, of which 65.9% comprised transposable elements. We generated comprehensive RNA-Seq data and used it to identify 43,150 protein-coding genes, of which 30,697 (71.1%) were uniquely anchored to chromosomes with an integrated high-density genetic map. Whole-genome analysis revealed gene family expansion in Ae. tauschii of agronomically relevant gene families that were associated with disease resistance, abiotic stress tolerance and grain quality. This draft genome sequence provides insight into the environmental adaptation of bread wheat and can aid in defining the large and complicated genomes of wheat species.

Adding to the super-resolution arsenal Structured illumination microscopy (SIM) uses light intensities that are orders of magnitude lower than other super-resolution methods. SIM is also far faster over cellular-sized fields of view. Li et al. used two approaches to improve the resolution of SIM to allow live cell imaging of dynamic cellular processes, including endocytosis and cytoskeleton remodeling. The contrast in performance between SIM and other techniques is due to a few key differences. Defining the practical resolution at the limited signal-to-noise ratios necessary for live cell imaging will require better imaging metrics. Science , this issue 10.1126/science.aab3500

Abstract Computational super-resolution (SR) methods, including conventional analytical algorithms and deep learning models, have substantially improved optical microscopy. Among them, supervised deep neural networks have demonstrated outstanding SR performance, however, demanding abundant high-quality training data, which are laborious and even impractical to acquire due to the high dynamics of living cells. Here, we develop zero-shot deconvolution networks (ZS-DeconvNet) that instantly enhance the resolution of microscope images by more than 1.5-fold over the diffraction limit with 10-fold lower fluorescence than ordinary SR imaging conditions in an unsupervised manner without the need for either ground truths or additional data acquisition. We demonstrate the versatile applicability of ZS-DeconvNet on multiple imaging modalities, including total internal reflection fluorescence microscopy, three-dimensional (3D) wide-field microscopy, confocal microscopy, lattice light-sheet microscopy, and multimodal structured illumination microscopy (SIM), which enables multi-color, long-term, super-resolution 2D/3D imaging of subcellular bioprocesses from mitotic single cells to multicellular embryos of mouse and C. elegans.

Pore structure and fracture determine reservoir quality in deep and ultra-deep tight sandstones, however, the limited availability of core data makes it challenging to describe the complexity of pore-throat structure and characterize the wide range of fractures. To fill this gap, a comprehensive analysis was conducted to evaluate pore structure and fractures from multiple perspectives. Integration of core, thin sections, scanning electron microscopy (SEM), high pressure mercury injection (HPMI) and nuclear magnetic resonance (NMR) tests are used to evaluate pore structure and characterize fracture of deep and ultra-deep tight sandstones in the Cretaceous Bashijiqike Formation in the Kuqa Depression. Pore structure and reservoir quality types can be divided into dominantly three types according to characteristics of NMR transverse relaxation time (T2) distribution and HPMI curves. Correlation analysis among HPMI and NMR parameters with petrophysical parameters indicate that maximum pore throat size (rmax), logarithmic mean of T2 (T2gm), irreducible water saturation (Swi), and reservoir quality index (RQI) are the most sensitive parameters for pore structure characterization. The Type Ⅰ pore structure is composed of intergranular and intragranular pores, and NMR T2 spectrum shows the highest magnitude, with the calculated mobile fluid saturation content also being the highest. The Type II and III pore structures are composed of intergranular pores, intragranular dissolved pores and intercrystalline micropores in clay minerals. T2gm of Type II and III are smaller, with the calculated mobile fluid saturation content being the lower. The fracture features and parameters including fracture density, porosity, aperture, and length are analyzed using image logs and core. The pore structure characteristics are quantificationally and qualitatively analyzed by NMR logs. Integration of pore structure and fractures by image logs and NMR logs are used for prediction of high quality reservoir and hydrocarbon productivity. High hydrocarbon productivity is obtained in well intervals with abundant natural fractures, and favorable pore structure will also contribute to high matrix porosity. Therefore, NMR logs and image logs are crucial for evaluating reservoir quality and predicting productivity when calibrated with core and analysis data. The comprehensive analysis integrating core data with geophysical well logs provide important insights for reservoir quality prediction of deep and ultra-deep tight sandstones.

Abstract Lithium metal batteries (LMBs) are considered as one type of the most promising next‐generation energy storage devices with high‐energy‐density, and stabilizing the lithium metal anodes (LMAs) to overcome LMBs’ safety concerns and performance degradation has attracted extensive attention. Introducing advanced polymer materials into the critical components of LMBs has proven to be an effective and promising approach for stabilizing LMAs toward practical application of LMBs. In addressing the lack of a timely review on the emerging progress of advanced polymer materials in LMBs for stabilizing LMAs, a comprehensive article summarizing the most recent developments of multiscale cellulose materials, including micron cellulose (MC) and nanocellulose (NC), in LMBs is reviewed. First, the basic structures of cellulose, characteristics comparison, and the development history of introducing cellulose into LMBs are presented. Furthermore, the roles of multiscale cellulose materials and functional mechanisms in various components of LMBs for stabilizing LMAs are summarized. A general conclusion and a perspective on the current limitations and future research directions of cellulose‐based stable LMBs are proposed. The aim of this review is not only to summarize the recent progress of multiscale cellulose materials in stabilizing LMAs but also to lighten the pathways for realizing LMBs’ practical application.

To achieve the low carbonization heating purpose of oilfield hot water stations, an innovative solar-gas combined heating water system with phase change heat storage (PCHS) units is proposed. The operating characteristics of the combined heating system utilizing PCHS and traditional water heat storage (WHS) are compared. The impact of the phase transition temperature of phase change materials (PCMs) on the operational characteristics is simultaneously investigated. The findings demonstrate that the utilization of PCHS can yield a reduction in gas consumption for the combined heating system by about 7.02% compared to WHS. Moreover, the combined heating system achieves better energy savings when the phase transition temperature is slightly lower than the heat demand temperature at the load end. The heating demand of gas boilers is reduced by about 75.60GJ during the summer and autumn when the phase change temperature changes from 80ºC to 62ºC. This study provides theoretical guidance and references for the industrial application of solar heating systems (SHSs) that utilize PCHS units.

To explore the potential application of concrete-filled double-skin steel tubular (CFDST) structures in wind turbine towers, this study carried out wind tunnel tests to explore the aerodynamic behavior of CFDST tower-based wind turbine systems. Two scaled models including traditional steel tower-based and CFDST tower-based wind turbine systems were designed and tested in the field of typhoons. Then, the vibration characteristics in both the downwind and crosswind directions were systematically investigated, in terms of acceleration and displacement response, motion trajectory, dynamic characteristics, etc. The findings demonstrate that CFDST structures can have significantly improved performance against both blade harmonic excitation and external environmental excitation. Compared to traditional steel towers, CFDST towers exhibit a substantial reduction in aerodynamic response. In particular, the reduction in the RMS value can be over five times in the resonance case and 457.69% in the non-resonance case. The CFDST towers predominantly exhibited converged motion trajectory and concentrated on lower vibration modes. The energy dissipation capability was remarkably enhanced, with the damping ratio increasing up to 40.98%. Overall, it was experimentally demonstrated that CFDST towers can efficiently address the dynamic problems of large-scale wind turbine towers in engineering.