The mosquito Anopheles gambiae is the major vector of malaria in sub-Saharan Africa. It locates its human hosts primarily through olfaction, but little is known about the molecular basis of this process. Here we functionally characterize the Anopheles gambiae odorant receptor (AgOr) repertoire. We identify receptors that respond strongly to components of human odour and that may act in the process of human recognition. Some of these receptors are narrowly tuned, and some salient odorants elicit strong responses from only one or a few receptors, suggesting a central role for specific transmission channels in human host-seeking behaviour. This analysis of the Anopheles gambiae receptors permits a comparison with the corresponding Drosophila melanogaster odorant receptor repertoire. We find that odorants are differentially encoded by the two species in ways consistent with their ecological needs. Our analysis of the Anopheles gambiae repertoire identifies receptors that may be useful targets for controlling the transmission of malaria. Odour recognition is used by many insect vectors of diseases to locate their hosts, through largely unknown molecular processes. Now the entire repertoire of odorant receptor proteins in the Anopheles gambiae mosquito, the major malaria vector in sub-Saharan Africa, has been determined using the 'empty neuron' system in genetically engineered Drosophila. Most of the receptors are broadly active, responding to a range of odours, but a few are more specific, responding to one or a few odours. Tens of receptors respond strongly to compounds in human sweat, providing possible targets for malaria control by disrupting insect host detection or driving them into traps on the trail of false odours. Insect vectors of diseases locate their animal hosts through olfaction via largely unknown molecular processes. Here the 'empty neuron' system of genetically engineered Drosophila is used to assign specific odorants to the entire repertoire of olfactory receptors of the malaria vector Anopheles gambiae. The results illuminate ecological and neurobiological differences between mosquitoes and fruitflies and provide new potential molecular targets to boost the struggle against insect–borne diseases.

A systematic functional analysis across much of the conventional Anopheles gambiae odorant receptor (AgOR) repertoire was carried out in Xenopus oocytes using two-electrode, voltage-clamp electrophysiology. The resulting data indicate that each AgOR manifests a distinct odor-response profile and tuning breadth. The large diversity of tuning responses ranges from AgORs that are responsive to a single or small number of odorants (specialists) to more broadly tuned receptors (generalists). Several AgORs were identified that respond robustly to a range of human volatiles that may play a critical role in anopheline host selection. AgOR responses were analyzed further by constructing a multidimensional odor space representing the relationships between odorants and AgOR responses. Within this space, the distance between odorants is related to both chemical class and concentration and may correlate with olfactory discrimination. This study provides a comprehensive overview of olfactory coding mechanisms of An. gambiae that ultimately may aid in fostering the design and development of olfactory-based strategies for reducing the transmission of malaria and other mosquito-borne diseases.

Many species of mosquitoes, including the major malaria vector Anopheles gambiae, utilize carbon dioxide (CO(2)) and 1-octen-3-ol as olfactory cues in host-seeking behaviors that underlie their vectorial capacity. However, the molecular and cellular basis of such olfactory responses remains largely unknown.Here, we use molecular and physiological approaches coupled with systematic functional analyses to define the complete olfactory sensory map of the An. gambiae maxillary palp, an olfactory appendage that mediates the detection of these compounds. In doing so, we identify three olfactory receptor neurons (ORNs) that are organized in stereotyped triads within the maxillary-palp capitate-peg-sensillum population. One ORN is CO(2)-responsive and characterized by the coexpression of three receptors that confer CO(2) responses, whereas the other ORNs express characteristic odorant receptors (AgORs) that are responsible for their in vivo olfactory responses.Our results describe a complete and highly concordant map of both the molecular and cellular olfactory components on the maxillary palp of the adult female An. gambiae mosquito. These results also facilitate the understanding of how An. gambiae mosquitoes sense olfactory cues that might be exploited to compromise their ability to transmit malaria.

Abstract The rapid wide-scale spread of fall armyworm ( Spodoptera frugiperda ) has caused serious crop losses globally. However, differences in the genetic background of subpopulations and the mechanisms of rapid adaptation behind the invasion are still not well understood. Here we report a 393.25-M chromosome-level genome assembly of fall armyworm with scaffold N50 of 13.3 M consisting of 23281 annotated protein-coding genes. Genome-wide resequencing of 105 samples from 16 provinces in China revealed that the fall armyworm population comprises a complex inter-strain hybrid, mainly with the corn-strain genetic background and less of the rice-strain genetic background, which highlights the inaccuracy of strain identification using mitochondrial or Tpi genes. An analysis of genes related to pesticide- and Bt-resistance showed that the risk of fall armyworm developing resistance to conventional pesticides is very high, while remaining currently susceptible to Bt toxins. Laboratory bioassay results showed that insects invading China carry resistance to organophosphate and pyrethroid pesticides, but are sensitive to genetically modified maize expressing Cry1Ab in field experiments. Additionally, we found that two mitochondrial fragments are inserted into the nuclear genome, and the insertion event occurred after the differentiation of the two strains. This study represents a valuable advancement toward the analysis of genetic differences among subpopulations and improving management strategies for fall armyworm.

Abstract Sex pheromone receptors (PRs) are key players in chemical communication between mating partners in insects. In the highly diversified insect order Lepidoptera, male PRs tuned to female-emitted type I pheromones (which make up the vast majority of pheromones identified) form a dedicated subfamily of odorant receptors (ORs). Here, using a combination of heterologous expression and in vivo genome editing methods, we bring functional evidence that at least one moth PR does not belong to this subfamily but to a distantly related OR lineage. This PR, identified in the cotton leafworm Spodoptera littoralis , is over-expressed in male antennae and is specifically tuned to the major sex pheromone component emitted by females. Together with a comprehensive phylogenetic analysis of moth ORs, our functional data suggest two independent apparitions of PRs tuned to type I pheromones in Lepidoptera, opening up a new path for studying the evolution of moth pheromone communication.

Abstract Plant genome engineering mediated by various CRISPR-based tools requires specific protospacer adjacent motifs (PAMs), such as the well-performed NGG, NG, NNG, etc ., to initiate the target recognition, which notably restricts the editable range of the plant genome. In this study, we thoroughly investigated the nuclease activity and the PAM preference of two structurally-engineered SpCas9 variants (SpG and SpRY) in transgenic rice. Our study shows that SpG nuclease favors NGD PAMs, albeit less efficiently than the previously described SpCas9-NG and that SpRY nuclease achieves efficient editing across a wide range of genomic loci, exhibiting a preference of NGD as well as NAN PAMs. Furthermore, SpRY-fused cytidine deaminase hAID*Δ and adenosine deaminase TadA8e were generated, respectively. These constructs efficiently induced C-to-T and A-to-G conversions in the target genes toward various non-canonical PAMs, including non-G PAMs. Remarkably, high-frequency self-editing events (indels and DNA fragments deletion) in the integrated T-DNA fragments as a result of the nuclease activity of SpRY were observed, whereas the self-editing of SpRY nickase-mediated base editor was quite low in transgenic rice lines. In conclusion, the broad PAM compatibility of SpRY greatly expands the targeting scope of CRISPR-based tools in plant genome engineering.

The oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis (Hendel), poses a significant threat to the global fruit industry, causing damage to diverse fruits like citrus, mango, and guava. Chemical pesticides have limited effectiveness, and pesticide residues and pesticide resistance are pressing issues. Therefore, it is essential to develop environmentally friendly pest control methods to address this problem. Behavior-modifying chemicals, including male attractants and intersex protein baits, play a critical role in the control of B. dorsalis. The mature host fruit serves as both an oviposition site and food source under natural conditions, making it a potential attraction source for oriental fruit flies. Orange, Citrus sinensis, is a main host of B. dorsalis, and commercial orange juice is a common attractant for the egg laying of B. dorsalis. Although it can both attract and elicit oviposition behaviors in B. dorsalis adults, its active components are still unclear. This study utilized analytical chemistry, behavioral tests, and electrophysiology to identify the active components of commercial orange juice that attract B. dorsalis, with the aim of providing a reference for the development of behavior-modifying chemical-based techniques to control B. dorsalis. Five compounds with a high abundance were identified via a GC-MS, including D-Limonene, butanoic acid ethyl ester, β-myrcene, linalool, and α-terpineol. Behavioral and electrophysiological experiments uncovered that D-Limonene was the active substance that was the main attractant in the mixture of these five substances, evoking a strong electrophysiological response in adult B. dorsalis. D-Limonene strongly attracts adult B. dorsalis only when they are sexually mature, and the attraction is not rhythmic. Olfaction plays a leading role in the attraction of D-Limonene to adult B. dorsalis, and Orco−/− mediates the perception of D-Limonene by B. dorsalis. Overall, D-Limonene is one of the key attractant compounds for B. dorsalis in the volatile compounds of commercial orange juice, offering possible support for the development of behavior-modifying chemical-based technology to control B. dorsalis in the future.

Molecular techniques of nucleic acid testing recommended by the World Health Organization (WHO) for the

The aim of this study was to reveal diagnostic biomarkers of considerable importance for common pathogenic Nocardia, utilizing pan-genomic and comparative genome analysis to accurately characterize clinical Nocardia infections. In this study, complete or assembled genome sequences of common pathogenic Nocardia and closely related species were obtained from NCBI as discovery and validation sets, respectively. Genome annotation was performed using Prokka software, and pan-genomic analysis and extraction of Nocardia core genes were performed using BPGA software. Comparative genome analysis of these core genes with the validation-set gene sequences was then performed using BLAT, with a threshold of 30% amino acid coverage and identity, in order to distinguish specific core genes. Finally, candidate gene-specific primers were designed using Snapgene software and DNA samples were obtained from clinical Nocardia strains and closely related species for validation. The analysis identified eighteen core genes specific to Nocardia spp., four core genes specific to N. farcinica, and forty-six core genes specific to N. cyriacigeorgica. After rigorous clinical validation, one gene from Nocardia spp. and five genes from N. cyriacigeorgica were confirmed to have high specificity and therefore can be used as reliable biomarkers for accurate diagnosis of Nocardia infection. This pioneering research reveals diagnostic biomarkers of considerable significance, with the potential to substantially enhance the precise diagnosis of common pathogenic Nocardia infections, thereby laying the groundwork for innovative diagnostic methodologies in subsequent studies.