The elevational patterns of diversity for plants and animals have been well established over the past century. However, it is unclear whether there is a general elevational distribution pattern for microbes. Changbai Mountain is one of few well conserved natural ecosystems, where the vertical distribution of vegetation is known to mirror the vegetation horizontal zonation from temperate to frigid zones on the Eurasian continent. Here, we present a comprehensive analysis of soil bacterial community composition and diversity along six elevations representing six typical vegetation types from forest to alpine tundra using a bar-coded pyrosequencing technique. The bacterial communities differed dramatically along elevations (vegetation types), and the community composition was significantly correlated with soil pH, carbon/nitrogen ratio (C/N), moisture or total organic carbon (TOC), respectively. Phylogenetic diversity was positively correlated with soil pH (P = 0.024), while phylotype richness was positively correlated with soil pH (P = 0.004), total nitrogen (TN) (P = 0.030), and negatively correlated with C/N ratio (P = 0.021). Our results emphasize that pH is a better predictor of soil bacterial elevational distribution and also suggest that vegetation types may indirectly affect soil bacterial elevational distribution through altering soil C and N status.

Summary Continent‐scale biogeography has been extensively studied in soils and marine systems, but little is known about biogeographical patterns in non‐marine sediments. We used barcode pyrosequencing to quantify the effects of local geochemical properties and geographic distance for bacterial community structure and membership, using sediment samples from 15 lakes on the Tibetan Plateau (4–1670 km apart). Bacterial communities were surprisingly diverse, and distinct from soil communities. Four of 26 phyla detected were dominant: Proteobacteria , Bacteroidetes , Firmicutes and Actinobacteria , albeit 20.2% of sequences were unclassified at the phylum level. As previously observed in acidic soil, pH was the dominant factor influencing alkaline sediment community structure, phylotype richness and phylogenetic diversity. In contrast, archaeal communities were less affected by pH. More geographically distant sites had more dissimilar communities ( r = 0.443, P = 0.030). Variance partitioning analysis showed that geographic distance (historical contingencies) contributed more to bacterial community variation (12.2%) than any other factor, although the environmental factors explained more variance when combined (28.9%). Together, our results show that pH is the best predictor of bacterial community structure in alkaline sediments, and confirm that both geographic distance and chemical factors govern bacterial biogeography in lake sediments.

• Inorganic arsenic (iAs) is a ubiquitous human carcinogen, and rice (Oryza sativa) is the main contributor to iAs in the diet. Methylated pentavalent As species are less toxic and are routinely found in plants; however, it is currently unknown whether plants are able to methylate As. • Rice, tomato (Solanum lycopersicum) and red clover (Trifolium pratense) were exposed to iAs, monomethylarsonic acid (MMA(V)), or dimethylarsinic acid (DMA(V)), under axenic conditions. Rice seedlings were also grown in two soils under nonsterile flooded conditions, and rice plants exposed to arsenite or DMA(V) were grown to maturity in nonsterile hydroponic culture. Arsenic speciation in samples was determined by HPLC-ICP-MS. • Methylated arsenicals were not found in the three plant species exposed to iAs under axenic conditions. Axenically grown rice was able to take up MMA(V) or DMA(V), and reduce MMA(V) to MMA(III) but not convert it to DMA(V). Methylated As was detected in the shoots of soil-grown rice, and in rice grain from nonsterile hydroponic culture. GeoChip analysis of microbial genes in a Bangladeshi paddy soil showed the presence of the microbial As methyltransferase gene arsM. • Our results suggest that plants are unable to methylate iAs, and instead take up methylated As produced by microorganisms.

The large yellow croaker Larimichthys crocea (L. crocea) is one of the most economically important marine fish in China and East Asian countries. It also exhibits peculiar behavioral and physiological characteristics, especially sensitive to various environmental stresses, such as hypoxia and air exposure. These traits may render L. crocea a good model for investigating the response mechanisms to environmental stress. To understand the molecular and genetic mechanisms underlying the adaptation and response of L. crocea to environmental stress, we sequenced and assembled the genome of L. crocea using a bacterial artificial chromosome and whole-genome shotgun hierarchical strategy. The final genome assembly was 679 Mb, with a contig N50 of 63.11 kb and a scaffold N50 of 1.03 Mb, containing 25,401 protein-coding genes. Gene families underlying adaptive behaviours, such as vision-related crystallins, olfactory receptors, and auditory sense-related genes, were significantly expanded in the genome of L. crocea relative to those of other vertebrates. Transcriptome analyses of the hypoxia-exposed L. crocea brain revealed new aspects of neuro-endocrine-immune/metabolism regulatory networks that may help the fish to avoid cerebral inflammatory injury and maintain energy balance under hypoxia. Proteomics data demonstrate that skin mucus of the air-exposed L. crocea had a complex composition, with an unexpectedly high number of proteins (3,209), suggesting its multiple protective mechanisms involved in antioxidant functions, oxygen transport, immune defence, and osmotic and ionic regulation. Our results provide novel insights into the mechanisms of fish adaptation and response to hypoxia and air exposure.

Zinc finger Asp-His-His-Cys motif-containing (zDHHC) proteins, known for their palmitoyltransferase (PAT) activity, play crucial roles in diverse cellular processes, including immune regulation. However, their non-palmitoyltransferase immunomodulatory functions and involvement in teleost immune responses remain underexplored. In this study, we systematically characterized the zDHHC family in the large yellow croaker ( Larimichthys crocea ), identifying 22 members. Phylogenetic analysis unveiled that each of the 22 Lc zDHHCs formed distinct clusters with their orthologues from other teleost species. Furthermore, all Lc zDHHCs exhibited a highly conserved DHHC domain, as confirmed by tertiary structure prediction. Notably, Lc zDHHC23 exhibited the most pronounced upregulation following Pseudomonas plecoglossicida ( P. plecoglossicida ) infection of macrophage/monocyte cells (MO/MΦ). Silencing Lc zDHHC23 led to heightened pro-inflammatory cytokine expression and diminished anti-inflammatory cytokine levels in MO/MΦ during infection, indicating its anti-inflammatory role. Functionally, Lc zDHHC23 facilitated M2-type macrophage polarization, as evidenced by a significant skewing of MO/MΦ towards the pro-inflammatory M1 phenotype upon Lc zDHHC23 knockdown, along with the inhibition of MO/MΦ necroptosis induced by P. plecoglossicida infection. These findings highlight the non-PAT immunomodulatory function of Lc zDHHC23 in teleost immune regulation, broadening our understanding of zDHHC proteins in host-pathogen interactions, suggesting Lc zDHHC23 as a potential therapeutic target for immune modulation in aquatic species.

Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) is a parasite in shrimp farming. EHP mainly parasitizes the hepatopancreas of shrimp, causing slow growth, which severely restricts the economic income of shrimp farmers. To explore the pathogenic mechanism of EHP, the host subcellular construction, molecular biological characteristics, and mitochondrial condition of Litopenaeus vannamei were identified using transmission electron microscopy (TEM), real-time qPCR, an enzyme assay, and flow cytometry. The results showed that EHP spores, approximately 1 μm in size, were located on the cytoplasm of the hepatopancreas. The number of mitochondria increased significantly, and mitochondria morphology showed a condensed state in the high-concentration EHP-infected shrimp by TEM observation. In addition, there were some changes in mitochondrial potential, but apoptosis was not significantly different in the infected shrimp. The qPCR results showed that the gene expression levels of hexokinase and pyruvate kinase related to energy metabolism were both upregulated in the diseased L. vannamei. Enzymatic activity showed hexokinase and lactate dehydrogenase were significantly increased in the shrimp infected with EHP, indicating EHP infection can increase the glycolysis process and decrease the oxidative phosphorylation process of L. vannamei. Previous transcriptomic data analysis results also support this conclusion.

The gut microbiota of aquatic animals is supposed to be sourced from rearing water. However, bacterioplankton communities exhibit a biogeographic pattern, raising the question whether the gut microbiota respond consistently to shrimp health status across spatially distant farms. Here, we collected shrimp Litopenaeus vannamei samples infected with Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) from six geographically distant farms with varying local conditions. The gut microbiota of healthy shrimp differed significantly across aquaculture locations, while EHP infection effect was also detectable at each location. Therefore, we ruled out the location effect by removing taxa that featured location. After this optimization, we identified 23 EHP-discriminatory taxa that accurately diagnosed EHP infection, achieving an overall accuracy of 90.5%. Structural equation model revealed that water pH and NO3− levels were the governing factors for the bacterioplankton community. However, the shrimp gut microbiota was not strongly affected by the bacterioplankton community in their rearing water. EHP infection consistently increased deterministic processes and destabilized the biotic network in the shrimp gut microbiota. Collectively, our findings provide evidence that EHP infection causes consistent changes, e.g., altered structure, increased determinism, and destabilized network, in the gut microbiota across spatially distant farms. In particular, we established a diagnosis model for diagnosing EHP infection that is independent of aquaculture location.