Actin depolymerizing factors (ADFs), as the important actin-binding proteins (ABPs) with depolymerizing/severing actin filaments, play a critical role in plant growth and development, and in response to biotic and abiotic stresses. However, the information and function of the ADF family in melon remains unclear. In this study, 9 melon ADF genes (CmADFs) were identified, distributed in 4 subfamilies, and located on 6 chromosomes respectively. Promoter analysis revealed that the CmADFs contained a large number of cis-acting elements related to hormones and stresses. The similarity of CmADFs with their Arabidopsis homologue AtADFs in sequence, structure, important sites and tissue expression confirmed that ADFs were conserved. Gene expression analysis showed that CmADFs responded to low and high temperature stresses, as well as ABA and SA signals. In particular, CmADF1 was significantly up-regulated under above all stress and hormone treatments, indicating that CmADF1 plays a key role in stress and hormone signaling responses, so CmADF1 was selected to further study the mechanism in plant tolerance low temperature. Under low temperature, virus-induced gene silencing (VIGS) of CmADF1 in oriental melon plants showed increased sensitivity to low temperature stress. Consistently, the stable genetic overexpression of CmADF1 in Arabidopsis improved their low temperature tolerance, possibly due to the role of CmADF1 in the depolymerization of actin filaments. Overall, our findings indicated that CmADF genes, especially CmADF1, function in response to abiotic stresses in melon.

Abstract Understanding the mechanisms driving centromere evolution is crucial for deciphering eukaryotic evolution and speciation processes. Despite their widely recognized characteristics of conserved function in cell division, the centromeres have showed high diversity in composition and structure between species. The mechanism underlying this paradox remain poorly understood. Here, we assembled 67 high-quality rice genomes from Oryza AA group, encompassing both Asian and African rice species, and conducted an extensive analysis of over 800 nearly complete centromeres. Through de novo annotation of satellite sequences and employing a progressive compression strategy, we quantified the local homogenization and multi-layer nested structures of rice centromeres and found that genetic innovations in rice centromeres primarily arise from internal structural variations and retrotransposon insertions, along with a certain number of non-canonical satellite repeats ( sati ). Despite these rapid structural alterations, the single-base substitution rate in rice centromeres appears relatively lower compared to the chromosome arms. Contrary to the KARMA model for Arabidopsis centromere evolution, our model (RICE) suggests that centrophilic LTRs contribute to the decline of progenitor centromeres composed of satellite repeats, and facilitate the formation of evolutionary neo-centromeres, which are enriched with extended CENH3 binding regions beyond the native satellite arrays in plant genomes. In summary, this study provides novel insights into genomic divergence and reproductive barriers among rice species and subspecies, and advances our understanding of plant centromere evolution.