Antibiotic resistance is a worldwide public health concern. Conjugative transfer between closely related strains or species of bacteria is an important method for the horizontal transfer of multidrug-resistance genes. The extent to which nanomaterials are able to cause an increase in antibiotic resistance by the regulation of the conjugative transfer of antibiotic-resistance genes in bacteria, especially across genera, is still unknown. Here we show that nanomaterials in water can significantly promote the horizontal conjugative transfer of multidrug-resistance genes mediated by the RP4, RK2, and pCF10 plasmids. Nanoalumina can promote the conjugative transfer of the RP4 plasmid from Escherichia coli to Salmonella spp. by up to 200-fold compared with untreated cells. We also explored the mechanisms behind this phenomenon and demonstrate that nanoalumina is able to induce oxidative stress, damage bacterial cell membranes, enhance the expression of mating pair formation genes and DNA transfer and replication genes, and depress the expression of global regulatory genes that regulate the conjugative transfer of RP4. These findings are important in assessing the risk of nanomaterials to the environment, particularly from water and wastewater treatment systems, and in the estimation of the effect of manufacture and use of nanomaterials on the environment.

Abstract As a foundation to understand the molecular mechanisms of peach evolution and high-altitude adaptation, we performed de novo genome assembling of four wild relatives of P. persica, P. mira, P. kansuensis, P. davidiana and P. ferganensis . Through comparative genomic analysis, abundant genetic variations were identified in four wild species when compared to P. persica . Among them, a deletion, located at the promoter of Prupe.2G053600 in P. kansuensis , was validated to regulate the resistance to nematode. Next, a pan-genome was constructed which comprised 15,216 core gene families among four wild peaches and P. perisca . We identified the expanded and contracted gene families in different species and investigated their roles during peach evolution. Our results indicated that P. mira was the primitive ancestor of cultivated peach, and peach evolution was non-linear and a cross event might have occurred between P. mira and P. dulcis during the process. Combined with the selective sweeps identified using accessions of P. mira originating from different altitude regions, we proposed that nitrogen recovery was essential for high-altitude adaptation of P. mira through increasing its resistance to low temperature. The pan-genome constructed in our study provides a valuable resource for developing elite cultivars, studying the peach evolution, and characterizing the high-altitude adaptation in perennial crops.

The environment has constantly shaped plant genomes, but the genetic bases underlying how plants adapt to environmental influences remain largely unknown. We constructed a high-density genomic variation map by re-sequencing genomes of 263 geographically representative peach landraces and wild relatives. A combination of whole-genome selection scans and genome-wide environmental association studies (GWEAS) was performed to reveal the genomic bases of peach local adaptation to diverse climates comprehensively. A total of 2,092 selective sweeps that underlie local adaptation to both mild and extreme climates were identified, including 339 sweeps conferring genomic pattern of adaptation to high altitudes. Using GWEAS, a total of 3,496 genomic loci strongly associated with 51 specific environmental variables were detected. The molecular mechanism underlying adaptive evolution of high drought, strong UV-B, cold hardiness, sugar content, flesh color, and bloom date were revealed. Finally, based on 30 years of observation, a candidate gene associated with bloom date advance, representing peach responses to global warming, was identified. Collectively, our study provides insights into molecular bases of how environments have shaped peach genomes by natural selection and adds valuable genome resources and candidate genes for future studies on evolutionary genetics, adaptation to climate changes, and future breeding.

The objective of this work was to understand the cross-linked waxy wheat starch (WWS) characteristics from thermal properties, pasting properties, and paste rheological behaviors, textural properties, morphology, and freeze-thaw stability. WWS, waxy maize starch (WMS), and waxy tapioca starch (WTS) were cross-linked using sodium trimetaphosphate (STMP) and sodium tripolyphosphate (STPP) with a ratio of 99:1 (w/w) at levels of 0.01%, 0.05%, and 0.1%. WWS had lower gelatinization temperatures and enthalpy change than WMS and WTS, and cross linking had no or little impact on them. With increasing cross-linking levels from 0.01% to 0.1%, the peak viscosity decreased for the WWS, but increased for WMS and WTS, indicating that WWS was more sensitive to STMP/STPP. Cross-linking led to a substantial increase in final viscosity for all waxy starches. WWS cross-linked at 0.05% had the highest final viscosity among three waxy starches cross-linked at all three levels, which was consistent with the highest firmness, consistency, and cohesiveness of the paste and the morphology of swollen granules. Paste from WWS at 0.1% cross-linking showed almost no thixotropy, while all cross-linked WMS and WTS pastes exhibited high thixotropy. WWS had lower syneresis than WMS and WTS before and after cross linking, indicating a better cold storage stability.