From Drips to Tubes In the evolutionary transition from aquatic to terrestrial habitats, plants acquired internal systems to transport water and provide structural support. Xu et al. (p. 1505 , published online 20 March) studied a family of genes and the cells they control to better understand the innovations required to adapt to dry land. In Arabidopsis , specific transcription factors regulate development of xylem—the plant tissue that transports water. The moss Physcomitrella patens has similar genes, which regulate development of hydroids and stereids, cells specialized in water transport and structural support. The similarity in the genes and their functions suggests the evolutionary origins of land-plant vascular systems.

Abstract Summary Haplotype network is becoming popular due to its increasing use in analyzing genealogical relationships of closely related genomes. We newly proposed McAN, a minimum-cost arborescence based haplotype network construction algorithm, by considering mutation spectrum history (mutations in ancestry haplotype should be contained in descendant haplotype), node size (corresponding to sample count for a given node) and sampling time. McAN is two orders of magnitude faster than the state-of-the-art algorithms, making it suitable for analyzation of massive sequences. Availability Source code is written in C/C++ and available at https://github.com/Theory-Lun/McAN and https://ngdc.cncb.ac.cn/biocode/tools/BT007301 under the MIT license. The online web service of McAN is available at https://ngdc.cncb.ac.cn/ncov/online/tool/haplotype . SARS-CoV-2 dataset are available at https://ngdc.cncb.ac.cn/ncov/ .

Summary Ensuring rice yield and grain safety quality are vital for human health. In this study, we developed two‐line hybrid rice (TLHR) with ultra‐low grain cadmium (Cd) and arsenic (As) accumulation by pyramiding novel alleles of OsNramp5 and OsLsi2 . We first generated low Cd accumulation restorer (R) lines by editing OsNramp5 , OsLCD , and OsLCT in japonica and indica. After confirming that OsNramp5 was most efficient in reducing Cd, we edited this gene in C815S, a genic male sterile line (GMSL), and screened it for alleles with low Cd accumulation. Next, we generated R and GMSL lines with low As accumulation by editing OsLsi2 in a series of YK17 and C815S lines. When cultivated in soils that were heavily polluted with Cd and As, the edited R, GMSL, and TLHR plants showed significantly reduced heavy metal accumulation, while maintaining a relatively stable yield potential. This study provides an effective scheme for the safe production of grains in As‐ and/or Cd‐polluted paddy fields.

Abstract Germline fate determination is a critical event in sexual reproduction. Unlike animals, plants specify the germline by reprogramming somatic cells at late stages of their development. However, the genetic basis of germline fate determination and how it has evolved during land plant evolution are still poorly understood. Here, we report that the plant homeodomain (PHD)-finger protein GERMLINE IDENTITY DETERMINANT (GLID) is a key regulator of germline specification in the liverwort Marchantia polymorpha. Loss of MpGLID function causes failure of germline initiation, leading to absence of sperm and egg cells. Remarkably, overexpression of MpGLID in M. polymorpha induces the ectopic formation of cells with male germline cell features exclusively in male thalli. We further show that MpBONOBO (BNB), with an evolutionarily conserved function, can induce the formation of male germ cell-like cells through activation of MpGLID by directly binding to its promoter. The Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) MpGLID orthologue, MALE STERILITY1 (AtMS1), fails to replace the germline specification function of MpGLID in M. polymorpha, demonstrating that a derived function of MpGLID orthologues has been restricted to tapetum development in flowering plants. Collectively, our findings suggest the presence of the BNB-GLID module in complex ancestral land plants that has been retained in bryophytes but rewired in flowering plants for male germline fate determination.