Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a complex syndrome with poorly understood mechanisms driving its early progression (GOLD stages 1-2). Elucidating the genetic factors that influence early-stage COPD, particularly those related to airway inflammation and remodeling, is crucial. This study analyzed lung tissue sequencing data from patients with early-stage COPD (GSE47460) and smoke-exposed mice. We employed Weighted Gene Co-Expression Network Analysis (WGCNA) and machine learning to identify potentially pathogenic genes. Further analyses included single-cell sequencing from both mice and COPD patients to pinpoint gene expression in specific cell types. Cell-cell communication and pseudotemporal analyses were conducted, with findings validated in smoke-exposed mice. Additionally, Mendelian randomization (MR) was used to confirm the association between candidate genes and lung function/COPD. Finally, functional validation was performed in vitro using cell cultures. Machine learning analysis of 30 differentially expressed genes identified 8 key genes, with CLEC5A emerging as a potential pathogenic factor in early-stage COPD. Bioinformatics analyses suggested a role for CLEC5A in macrophage-mediated inflammation during COPD. Two-sample Mendelian randomization linked CLEC5A single nucleotide polymorphisms (SNPs) with Forced Expiratory Volume in One Second (FEV1), FEV1/Forced Vital Capacity (FVC) and early/later on COPD. In vitro, the knockdown of CLEC5A led to a reduction in inflammatory markers within macrophages. Our study identifies CLEC5A as a critical gene in early-stage COPD, contributing to its pathogenesis through pro-inflammatory mechanisms. This discovery offers valuable insights for developing early diagnosis and treatment strategies for COPD and highlights CLEC5A as a promising target for further investigation.

Abstract Purpose The ecological cultivation of Panax notoginseng under a forest canopy relies on the coupling of the P. notoginseng growth environment and the forest ecosystem Methods In this study, six tree species, such as Platycladus orientalis (L.) Franco, were chosen to research the effects of species interactions on the growth, quality, and disease occurrence under intercropping with P. notoginseng , with single P. notoginseng serving as the control. Results Intercropping P. notoginseng with PO ( Platycladus orientalis , a coniferous tree species) or with SW ( Schima wallichii Choisy, a broad-leaved tree species) promoted the accumulation of P. notoginseng biomass, reduced the occurrence of root rot, improved the contents of nitrogen, phosphorus and potassium in P. notoginseng , and increased the saponin concentration. Then, 43 differentially abundant metabolites were screened in the P. notoginseng -tree intercropping system by soil metabolism analysis and compared with those in the monocropped system. Indole-3-carboxaldehyde showed a significant negative relationship with the occurrence of root rot disease and inhibited Fusarium oxysporum . In addition, 2-naphthalenesulfonic acid was significantly positively correlated with biomass and increased the dry weight in the underground part of P. notoginseng in the pot experiments. Conclusions Thus, the coniferous tree species PO and the broad-leaved tree species SW are potentially good neighbours of P. notoginseng , and soil metabolic changes may be important mechanisms for the growth and disease resistance benefits observed in the understorey of P. notoginseng .

ABSTRACT Vaccination against the wild-type (WT) severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) virus did not produce detectable levels of neutralizing antibodies (NAbs) against the BA.5 strain before it emerged. However, coronavirus disease-2019 (COVID-19) severity varied highly between unvaccinated, partially vaccinated, and fully vaccinated individuals, for unknown reasons. We assessed the severity of BA.5 infection and the risk of XBB strain reinfection and measured serum levels of NAbs against WT, BA.5, and XBB.1.9.1 SARS-CoV-2 strains at varying time points in 1,373 individuals who received zero, one, two, or three WT vaccine doses. We found that two to three WT doses significantly increased WT and BA.5 NAb levels and reduced the incidence of COVID-19-associated pneumonia upon BA.5 strain infection compared to zero to one dose. Regarding XBB reinfection, those who received two to three doses and were infected with the BA.5 variant exhibited a significantly lower reinfection risk compared to those who received zero to one dose. RNA analysis revealed that the differentially expressed genes between the two to three dose and unvaccinated groups were enriched in B cell activation, cytokine-cytokine receptor interaction, complement, and monocyte activation functions—indicating that vaccination increased the antibody response and reduced inflammation. Our results suggest that multiple antigen exposures to either matched or unmatched SARS-COV-2 variants, through vaccination or infection, may be necessary to achieve significant immune imprinting. IMPORTANCE The administration of coronavirus disease-2019 (COVID-19) vaccines that do not perfectly match the viral strains that individuals become infected with has been found to impact the resultant illness severity—although the precise mechanism underlying this phenomenon remains unclear. We assessed viral clearance, as well as serum levels of inflammatory cytokines and neutralizing antibodies (NAbs) against wild-type, BA.5, and XBB.1.9.1 variants of the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 among individuals who received varying doses of such strain-mismatched vaccines. Notably, vaccination with ≥2 doses of strain-mismatched COVID-19 vaccines appeared to stimulate the production of specific NAbs during infection with new variants, as well as attenuate the inflammatory response and enhance viral clearance. Such vaccination regimens can also reduce the risk of reinfection. These findings may be important for guiding the development of future COVID-19 vaccination strategies that target both matched and mismatched viral variants.

Abstract Grape downy mildew ( Plasmopara viticola ) is an air-borne disease and difficult to control. It has been observed that intercropping grapevines ( Vitis vinifera ) with aromatic plants can effectively suppress the airborne disease and volatile organic compounds (VOCs) from the aromatic plants are believed to have antimicrobial activities. In this study, a two-year field trial was established by intercropping grapevine and hoary stock ( Matthiola incana ) to evaluate the control of grape downy mildew. The field results showed that intercropping effectively suppressed grape downy mildew, particularly during the blooming stage of hoary stock. VOCs from hoary stock plants exhibited a dosage-dependent antimicrobial activity against grape downy mildew. To examine the role of VOCs, hoary stock plants were grown in an enclosed chamber, and VOCs were collected at the time points before and post blooming. The collected VOCs were subjected to gas chromatography-mass spectrometry (GC–MS) analysis and in vitro bioassays. Twenty-four VOCs found from pre-blooming and 36 VOCs from post-blooming hoary stock plants were identified. Seventeen VOCs demonstrated consistent inhibitory activities against P. viticola , including seven terpenoids, five benzenoids, and five aliphatics. Among the 17 VOCs, five were unique to post-blooming hoary stock, while 12 were common to both pre- and post-blooming hoary stock. The antimicrobial VOCs offers a potential eco-friendly alternative to managing downy mildew.