Abstract One of the most outstanding plant species during the blooming of the Atacama Desert is the annual plant Cistanthe longiscapa . This plant can perform CAM photosynthesis, but the ecophysiological and molecular mechanisms that this plant uses to withstand the extreme conditions it inhabits in the field are unknown. Morphological and ecophysiological traits were studied and leaf samples at dawn/dusk times were collected from three sites distributed across an increasing south to north arid gradient, to evaluate CAM expression and transcriptomic differences, and search for links between photosynthetic path and abiotic response. Plants from the different sites presented significant differences in nocturnal leaf acid accumulation, isotopic carbon ratio (δ 13 C), succulence and other four traits that clearly indicated a spectrum of CAM photosynthesis intensity that correlated with aridity intensity. The differential gene expression analysis among Dawn vs Dusk between sampling sites showed higher gene expression in the arid northern site (3991 v/s 2293) with activation of regulatory processes associated with abscisic acid and circadian rhythm. The analysis highlights clear ecophysiological differences and the requirement of a strong rewiring of the gene expression to allow a transition from a weak into a strong CAM in C. longiscapa .

Surface water ecosystems are intimately intertwined with anthropogenic activities and have significant public health implications as primary sources of irrigation water in agricultural production. Our extensive metagenomic analysis examined 404 surface water samples from four different geological regions in Chile and Brazil, spanning irrigation canals (n = 135), rivers (n = 121), creeks (n = 74), reservoirs (n = 66), and ponds (n = 8). Overall, 50.25 % of the surface water samples contained at least one of the pathogenic or contaminant bacterial genera (Salmonella: 29.21 %; Listeria: 6.19 %; Escherichia: 35.64 %). Furthermore, a total of 1,582 antimicrobial resistance (AMR) gene clusters encoding resistance to 25 antimicrobial classes were identified, with samples from Brazil exhibiting an elevated AMR burden. Samples from stagnant water sources were characterized by dominant Cyanobacteriota populations, resulting in significantly reduced biodiversity and more uniform community compositions. A significant association between taxonomic composition and the resistome was supported by a Procrustes analysis (p < 0.001). Notably, regional signatures were observed regarding the taxonomic and resistome profiles, as samples from the same region clustered together on both ordinates. Additionally, network analysis illuminated the intricate links between taxonomy and AMR at the contig level. Our deep sequencing efforts not only mapped the microbial landscape but also expanded the genomic catalog with newly characterized metagenome-assembled genomes (MAGs), boosting the classification of reads by 12.85 %. In conclusion, this study underscores the value of metagenomic approaches in surveillance of surface waters, enhancing our understanding of microbial and AMR dynamics with far-reaching public health and ecological ramifications.

ABSTRACT This study examined the diversity and persistence of Salmonella in the surface waters of agricultural regions of Brazil, Chile, and Mexico. Research groups (three in 2019–2020 and five in 2021–2022) conducted a long-term survey of surface water across 5–8 months annually ( n = 30 monthly). On-site, each team filtered 10-L water samples with modified Moore Swabs to capture Salmonella, which were then isolated and identified using conventional microbiological techniques. Salmonella isolates were sequenced on Illumina platforms. Salmonella was present in 1,493/3,291 water samples (45.8%), with varying isolation rates across countries and years. Newport, Infantis, and Typhimurium were the most frequent among the 128 different serovars. Notably, 22 serovars were found in all three countries, representing almost half of the 1,911 different isolates collected. The resistome comprised 72 antimicrobial resistance (AMR) genes and six point mutations in three genes. At least one AMR determinant was observed in 33.8% (646/1,911) of the isolates, of which 47.4% (306/646) were potentially multidrug resistant. Phylogeny based on core genome multilocus sequence typing (cgMLST) showed that most isolates clustered according to sequence type and country of origin. Only 14 cgMLST multi-country clusters were detected among the 275 clusters. However, further analysis confirmed that close genetic relatedness occurred mostly among isolates from the same country, with three exceptions. Interestingly, isolates closely related phylogenetically were recovered over multiple years within the same country, indicating the persistence of certain Salmonella in those areas. In conclusion, surface waters in these regions are consistently contaminated with diverse Salmonella , including strains that persist over time. IMPORTANCE Salmonella is a leading foodborne pathogen responsible for millions of illnesses, hospitalizations, and deaths annually. Although Salmonella -contaminated water has now been recognized as an important contamination source in the agrifood chain, there is a lack of knowledge on the global occurrence and diversity of Salmonella in surface water. Moreover, there has been insufficient research on Salmonella in surface waters from Latin American countries that are major producers and exporters of agricultural products. Incorporating genetic profiling of Salmonella isolates from underrepresented regions, such as Latin America, enhances our understanding of the pathogen’s ecology, evolution, antimicrobial resistance, and pathogenicity. Moreover, leveraging genomic data derived from pathogens isolated from diverse geographical areas is critical for assessing the potential public health risk posed by the pathogen and expediting investigations of foodborne outbreaks. Ultimately, global efforts contribute significantly to reducing the incidence of foodborne infections.

Background: Multidrug-resistant (MDR) Salmonella Infantis has disseminated worldwide, mainly linked to the consumption of poultry products. Evidence shows dissemination of this pathogen in Chile; however, studies are primarily limited to phenotypic data or involve few isolates. As human cases of Salmonella Infantis infections have substantially increased in recent years, a better understanding of its molecular epidemiology and antimicrobial-resistance profiles are required to inform effective surveillance and control measures. Methods: We sequenced 396 Salmonella Infantis genomes and analyzed them with all publicly available genomes of this pathogen from Chile (440 genomes in total), representing isolates from environmental, food, animal, and human sources obtained from 2009 to 2022. Based on bioinformatic and phenotypic methods, we assessed the population structure, dissemination among different niches, and AMR profiles of Salmonella Infantis in the country. Findings: The genomic and phylogenetic analyses showed that Salmonella Infantis from Chile comprised several clusters of highly related isolates dominated by sequence type 32. The HC20_343 cluster grouped an important proportion of all isolates. The latter was the only cluster associated with pESI-like megaplasmids, and up to 12 acquired AMR genes/mutations predicted to result in an MDR phenotype. Accordingly, antimicrobial-susceptibility testing revealed a strong concordance between the AMR genetic determinants and their matching phenotypic expression, indicating that a significant proportion of HC20_343 isolates produce extended-spectrum β-lactamases and have intermediate fluoroquinolone resistance. HC20_343 Salmonella Infantis were spread among environmental, animal, food, and human niches, showing a close relationship between isolates from different years and sources, and a low intra-source genomic diversity. Interpretation: Our findings show a widespread dissemination of MDR Salmonella Infantis from the HC20_343 cluster in Chile. The high proportion of isolates with resistance to first-line antibiotics and the evidence of active transmission between the environment, animals, food, and humans highlight the urgency of improved surveillance and control measures in the country. As HC20_343 isolates predominate in the Americas, our results suggest a high prevalence of ESBL-producing Salmonella Infantis with intermediate fluoroquinolone resistance in the continent. Funding: Agencia de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID) through FONDECYT de Postdoctorado Folio 3230796 and Folio 3210317, FONDECYT Regular Folio 1231082, and ANID - Millennium Science Initiative Program - ICN2021_044.