Autophagy is a major and conserved pathway for delivering and recycling unwanted proteins or damaged organelles to be degraded in the vacuoles. AuTophaGy-related (ATG) protein 18a has been established as one of the essential components for autophagy occurrence in Arabidopsis thaliana. We previously cloned the ATG18a homolog from Malus domestica (MdATG18a) and monitored its responsiveness to various abiotic stresses at the transcriptional level. However, it is still unclear what its function is under abiotic stress in apple. Here, we found that heterologous expression of MdATG18a in tomato plants markedly enhanced their tolerance to drought. Overexpression (OE) of that gene in apple plants improved their drought tolerance as well. Under drought conditions, the photosynthesis rate and antioxidant capacity were significantly elevated in OE lines when compared with the untransformed wild type (WT). Transcript levels of other important apple ATG genes were more strongly up-regulated in transgenic MdATG18a OE lines than in the WT. The percentage of insoluble protein in proportion to total protein was lower and less oxidized protein accumulated in the OE lines than in the WT under drought stress. This was probably due to more autophagosomes being formed in the former. These results demonstrate that overexpression of MdATG18a in apple plants enhances their tolerance to drought stress, probably because of greater autophagosome production and a higher frequency of autophagy. Those processes help degrade protein aggregation and limit the oxidation damage, thereby suggesting that autophagy plays important roles in the drought response.

Ecosystem water use efficiency (WUE), a key indicator of the coupling between carbon and water cycle, has been widely used to quantify ecosystem responses to climate change. However, large uncertainties remain regarding the dynamics and driving factors of WUE in temperate semiarid shrublands. Using eddy-covariance measurements, we investigated the role of vegetation and hydrometeorological factors in affecting the temporal dynamics of WUE (GPP/ET, where GPP and ET represent gross primary production and evapotranspiration, respectively) over a semiarid shrubland of northern China during 2012–2016. Daily WUE was lower (<1.5 g C kg−1 H2O) in early-spring and late-autumn, and higher (2.0–7.0 g C kg−1 H2O) in summer months (June–August). Annual (January–December) WUE (1.43–1.78 g C kg−1 H2O) was higher than most values previously reported for semiarid and arid shrubland ecosystems. Vegetation factors such as surface conductance (gs) and normalized difference vegetation index (NDVI) played a primary role in promoting monthly WUE during the warm and moist growing-season (April–October), while high vapor pressure deficit (VPD) and low root-zone soil water content (SWC) were key hydrometeorological factors that imposed constraints on daily WUE. Using both a machine-learning model and a data-binning algorithm, we showed that NDVI and VPD were the most important factors regulating WUE dynamics. Ongoing climate warming and increasingly frequent extreme events (e.g., droughts and heatwaves) are expected to induce high VPD, which in turn could reduce ecosystem WUE and undermine ecosystem carbon sequestration in semiarid shrublands. In addition, increasing vegetation cover in the studied area owing to continued restoration efforts is expected to enhance ecosystem WUE, and may result in stronger vegetation controls on WUE dynamics.

Abstract The shortage of decades‐long continuous measurements of ecosystem processes limits our understanding of how changing climate impacts forest ecosystems. We used continuous eddy‐covariance and hydrometeorological data over 2002–2022 from a young Douglas‐fir stand on Vancouver Island, Canada to assess the long‐term trend and interannual variability in evapotranspiration ( ET ) and transpiration ( T ). Collectively, annual T displayed a decreasing trend over the 21 years with a rate of 1% yr −1 , which is attributed to the stomatal downregulation induced by rising atmospheric CO 2 concentration. Similarly, annual ET also showed a decreasing trend since evaporation stayed relatively constant. Variability in detrended annual ET was mostly controlled by the average soil water storage during the growing season (May–October). Though the duration and intensity of the drought did not increase, the drought‐induced decreases in T and ET showed an increasing trend. This pattern may reflect the changes in forest structure, related to the decline in the deciduous understory cover during the stand development. These results suggest that the water‐saving effect of stomatal regulation and water‐related factors mostly determined the trend and variability in ET , respectively. This may also imply an increase in the limitation of water availability on ET in young forests, associated with the structural and compositional changes related to forest growth.

Abstract We analyzed three‐dimensional (3‐D) spatial and temporal variation of biomass density associated with drifting fish aggregating devices (dFADs) in the western and central Pacific Ocean. Detection depth of dFAD echosounder buoys was divided into three layers, for estimation of biomass density in each layer based on detected water volume. Temporal variation and spatial distribution of biomass density in each layer were compared. Similarity of biomass density gravity center shifts in each layer were assessed using the dynamic time warping (DTW) regularization algorithm. Biomass density varied regularly over ~1 month, with the 2nd and 3rd layers delayed ~14 days compared to the 1st layer. Biomass distribution range and density values were higher in the 1st layer than the 2nd and 3rd layers, but locations of maximum biomass density were close. The distribution of biomass density gravity centers between adjacent water layers were similar, with gravity centers of the 2nd and 3rd layers shifted over time in relationd to the 1st layer. Our study demonstrated that the aggregation behavior of species from different water layers attracted by dFADs were related, and emphasized the necessity for ecosystem‐based fisheries management.