The brown planthopper, Nilaparvata lugens, the most destructive pest of rice, is a typical monophagous herbivore that feeds exclusively on rice sap, which migrates over long distances. Outbreaks of it have re-occurred approximately every three years in Asia. It has also been used as a model system for ecological studies and for developing effective pest management. To better understand how a monophagous sap-sucking arthropod herbivore has adapted to its exclusive host selection and to provide insights to improve pest control, we analyzed the genomes of the brown planthopper and its two endosymbionts.We describe the 1.14 gigabase planthopper draft genome and the genomes of two microbial endosymbionts that permit the planthopper to forage exclusively on rice fields. Only 40.8% of the 27,571 identified Nilaparvata protein coding genes have detectable shared homology with the proteomes of the other 14 arthropods included in this study, reflecting large-scale gene losses including in evolutionarily conserved gene families and biochemical pathways. These unique genomic features are functionally associated with the animal's exclusive plant host selection. Genes missing from the insect in conserved biochemical pathways that are essential for its survival on the nutritionally imbalanced sap diet are present in the genomes of its microbial endosymbionts, which have evolved to complement the mutualistic nutritional needs of the host.Our study reveals a series of complex adaptations of the brown planthopper involving a variety of biological processes, that result in its highly destructive impact on the exclusive host rice. All these findings highlight potential directions for effective pest control of the planthopper.

Abstract Water lilies belong to the angiosperm order Nymphaeales. Amborellales, Nymphaeales and Austrobaileyales together form the so-called ANA-grade of angiosperms, which are extant representatives of lineages that diverged the earliest from the lineage leading to the extant mesangiosperms 1–3 . Here we report the 409-megabase genome sequence of the blue-petal water lily ( Nymphaea colorata ). Our phylogenomic analyses support Amborellales and Nymphaeales as successive sister lineages to all other extant angiosperms. The N. colorata genome and 19 other water lily transcriptomes reveal a Nymphaealean whole-genome duplication event, which is shared by Nymphaeaceae and possibly Cabombaceae. Among the genes retained from this whole-genome duplication are homologues of genes that regulate flowering transition and flower development. The broad expression of homologues of floral ABCE genes in N. colorata might support a similarly broadly active ancestral ABCE model of floral organ determination in early angiosperms. Water lilies have evolved attractive floral scents and colours, which are features shared with mesangiosperms, and we identified their putative biosynthetic genes in N. colorata . The chemical compounds and biosynthetic genes behind floral scents suggest that they have evolved in parallel to those in mesangiosperms. Because of its unique phylogenetic position, the N. colorata genome sheds light on the early evolution of angiosperms.

SWEET (MtN3_saliva) domain proteins, a recently identified group of efflux transporters, play an indispensable role in sugar efflux, phloem loading, plant-pathogen interaction and reproductive tissue development. The SWEET gene family is predominantly studied in Arabidopsis and members of the family are being investigated in rice. To date, no transcriptome or genomics analysis of soybean SWEET genes has been reported. In the present investigation, we explored the evolutionary aspect of the SWEET gene family in diverse plant species including primitive single cell algae to angiosperms with a major emphasis on Glycine max. Evolutionary features showed expansion and duplication of the SWEET gene family in land plants. Homology searches with BLAST tools and Hidden Markov Model-directed sequence alignments identified 52 SWEET genes that were mapped to 15 chromosomes in the soybean genome as tandem duplication events. Soybean SWEET (GmSWEET) genes showed a wide range of expression profiles in different tissues and developmental stages. Analysis of public transcriptome data and expression profiling using quantitative real time PCR (qRT-PCR) showed that a majority of the GmSWEET genes were confined to reproductive tissue development. Several natural genetic variants (non-synonymous SNPs, premature stop codons and haplotype) were identified in the GmSWEET genes using whole genome re-sequencing data analysis of 106 soybean genotypes. A significant association was observed between SNP-haplogroup and seed sucrose content in three gene clusters on chromosome 6. Present investigation utilized comparative genomics, transcriptome profiling and whole genome re-sequencing approaches and provided a systematic description of soybean SWEET genes and identified putative candidates with probable roles in the reproductive tissue development. Gene expression profiling at different developmental stages and genomic variation data will aid as an important resource for the soybean research community and can be extremely valuable for understanding sink unloading and enhancing carbohydrate delivery to developing seeds for improving yield.

ABSTRACT Background While genome evolutionary processes of seed plants are intensively investigated, very little is known about seed-free plants in this respect. Here, we use one of the largest groups of seed-free plants, the mosses, and newly generated chromosome-scale genome assemblies to investigate three poorly known aspects of genome dynamics and their underlying processes in seed-free plants: (i) genome size variation, (ii) genomic collinearity/synteny, and (iii) gene set differentiation. Results Comparative genomic analyses on the model moss Physcomitrium (Physcomitrella) patens and two genomes of Funaria hygrometrica reveal that, like in seed plants, genome size change (approx. 140 Mbp) is primarily due to transposable element expansion/contraction. Despite 60 million years of divergence, the genomes of P. patens and F. hygrometrica show remarkable chromosomal stability with the majority of homologous genes located in conserved collinear blocks. In addition, both genomes contain a relatively large set of lineage-specific genes with no detectible homologs in the other species’ genome, suggesting a highly dynamic gene space fueled by the process of de novo gene birth and loss rather than by gene family diversification/duplication. Conclusions These, combined with previous observations suggest that genome dynamics in mosses involves the coexistence of a collinear homologous and a highly dynamic species-specific gene sets. Besides its significance for understanding genome evolution, the presented chromosome-scale genome assemblies will provide a foundation for comparative genomic and functional studies in the Funariaceae, a family holding historical and contemporary model taxa in the evolutionary biology of mosses.

Abstract Magnolia biondii Pamp. (Magnoliaceae, magnoliids) is a phylogenetically, economically, and medicinally important ornamental tree species widely grown and cultivated in the north-temperate regions of China. Contributing a genome sequence for M. biondii will help resolve phylogenetic uncertainty of magnoliids and further understand individual trait evolution in Magnolia . We assembled a chromosome-level reference genome of M. biondii using ~67, ~175, and ~154 Gb of raw DNA sequences generated by Pacific Biosciences Single-molecule Real-time sequencing, 10X genomics Chromium, and Hi-C scaffolding strategies, respectively. The final genome assembly was ⍰2.22 Gb with a contig N50 of 269.11 Kb and a BUSCO complete gene ratio of 91.90%. About 89.17% of the genome length was organized to 19 chromosomes, resulting in a scaffold N50 of 92.86 Mb. The genome contained 48,319 protein-coding genes, accounting for 22.97% of the genome length, in contrast to 66.48% of the genome length for the repetitive elements. We confirmed a Magnoliaceae specific WGD event that might have probably occurred shortly after the split of Magnoliaceae and Annonaceae. Functional enrichment of the Magnolia specific and expanded gene families highlighted genes involved in biosynthesis of secondary metabolites, plant-pathogen interaction, and response to stimulus, which may improve ecological fitness and biological adaptability of the lineage. Phylogenomic analyses recovered a sister relationship of magnoliids and Chloranthaceae, which are sister to a clade comprising monocots and eudicots. The genome sequence of M. biondii could empower trait improvement, germplasm conservation, and evolutionary studies on rapid radiation of early angiosperms.

ABSTRACT Chloroplast genes are present at high ploidy in plants, and capable of driving very high levels of gene expression if mRNA production and stability are properly regulated. Marchantia polymorpha is a simple model plant that allows rapid transformation studies, however post-transcriptional regulation in plastids is poorly characterized in this liverwort. We have mapped patterns of transcription in Marchantia chloroplasts. Furthermore, we have obtained and compared sequences from 51 early-divergent plant species, and identified putative sites for pentatricopeptide repeat protein binding that are thought to play important roles in mRNA stabilisation. Candidate binding sites were tested for their ability to confer high levels of reporter gene expression in Marchantia chloroplasts, and levels of protein production and effects on growth were measured in homoplasmic transformed plants. We have produced novel DNA tools for protein hyper-expression in a facile plant system that is a test-bed for chloroplast engineering.

Abstract Helcococcus ovis ( H. ovis ) was first reported in ovine subclinical mastitis milk and post-mortem examinated organs in Spain and the United Kingdom in 1999, subsequently, it appeared in cattle, horse, goat, and human. However, isolation and characterization of the strain in clinical bovine mastitis is unknown. Therefore, our objective was to identify the pathogen in clinical bovine mastitis. A total of 4 strains from 34 bovine mastitis milk samples were identified, there are tiny and transparent colonies from clinical bovine mastitis milk samples in a Chinese dairy farm, however, these colonies could not be identified using on-farm biochemical tests. The isolates were transported to Mastitis Diagnostic Laboratory of China Agricultural University in Beijing. The colonies were identified as a mixture of H. ovis and Arcanobacterium pyogenes according to microscopic examination and 16S rRNA gene sequencing and the phylogenetic tree was constructed using 16S rRNA gene sequence of H. ovis isolates. In addition, the growth curve and biochemistry test were performed, we also examined the antimicrobial resistance profiles and constructed murine mammary infection model. Our results showed that the H. ovis were closely related to the strains isolated from China and Japan, growth speed of H. ovis was relatively slower than Strep . agalactiae , the phenotypic characteristics were similar to CCUG37441 and CCUG39041 except to lactose, isolates were sensitive to most of antimicrobials except daptomycin, H. ovis could lead to murine mastitis. In this report, we firstly described the characteristics of H. ovis that are associated with clinical bovine mastitis in China.

The polar regions host a diverse array of moss species that have evolved to thrive extreme environments. These mosses exhibit remarkable adaptations, including tolerance to freezing temperatures, desiccation, and ultraviolet radiation. Despite their ecological significance, genomic data on these organisms are still limited, impeding our understanding of their evolutionary history and adaptive mechanisms in the context of climate change. In this study, we present the first chromosome-scale genome assembly and annotation of the Arctic moss Ptychostomum knowltonii. The assembled genome is 408.8 Mb in size, anchored to 12 pseudochromosomes, with a scaffold N50 of 32.61 Mb. Repetitive elements account for 56.24% of the genome. The genome contains 28,014 protein-coding genes, with a BUSCO completeness of 96.20%. This genomic resource will enable future comparative genomic studies, enhancing our understanding of how polar mosses may respond to a warming climate and shedding light on their evolutionary trajectories in persistently extreme environments.

The first reference genome assembly of the moss Physcomitrellopsis africana, a rare narrow endemic terricolous species from southeastern coastal forests of South Africa, is presented here. Phylogenetically, Physcomitrellopsis africana bridges the major evo-devo moss models Physcomitrium patens and Funaria hygrometrica, which diverged from their common ancestor 60-80 million years ago. The Physcomitrellopsis africana genome was assembled with both long Nanopore reads (73x) and short Illumina reads (163x). The 440 Mb assembly comprises 2,396 contigs and 23,493 protein-coding genes (BUSCO: C:96.0%[D:13.9%]), including two unique genes of putative microbial origin absent in close relatives. While the informatic approaches to genome assembly are becoming more standardized, best practices for contamination detection are less defined. The long reads sequenced for the Physcomitrellopsis africana genome contained approximately 12% contamination originating from microbial sources. This study describes the informatic processes employed to distinguish contaminants from candidate horizontal gene transfer events. Following the assembly and annotation, examination of whole genome duplication, and patterns of gene family expansion and contraction, were conducted. The genome bears signatures of two whole genome duplications shared with Physcomitrium patens and F. hygrometrica. Comparative analyses of gene family evolution revealed contractions associated with the light harvesting regulatory network in Physcomitrellopsis africana in comparison to Physcomitrium patens and F. hygrometrica. This first high-quality African bryophyte genome provides insights into genome evolution and HGT in an understudied moss lineage.

The tomato hind (Cephalopholis sonnerati) is an emerging economically important grouper in recent years. With the increasing maturity of sequencing technologies and assembly methodologies, a higher quality reference genome has become both accessible and necessary. In this study, we present two telomere-to-telomere (T2T) gap-free haplotype assemblies of the tomato hind with lengths of 1039.53 Mb (YSFRI_Csonn_HA_1.0, N50 43.83 Mb) and 1039.91 Mb (YSFRI_Csonn_HB_1.0, N50 44.09 Mb). Reads from next-generation sequencing, ONT ultra-long sequencing, and PacBio HiFi sequencing exhibited mapping rates exceeding 99.8% when aligned to these two assemblies. Evaluation using Merqury indicated high accuracy for both assemblies, with average quality values of 51.80 and 51.83, respectively. Percentages of 97.9% and 97.8% of complete BUSCOs were achieved, and a total of 23,270 and 23,184 protein-code genes were inferred in each assembly. Moreover, telomere identification, centromere prediction, and repetitive sequence annotation were also successfully performed. These two assemblies provide robust foundation for the genetic analysis and development of molecular genetic breeding technologies in C. sonnerati.