Summary Legumes played central roles in the development of agriculture and civilization, and today account for approximately one‐third of the world’s primary crop production. Unfortunately, most cultivated legumes are poor model systems for genomic research. Therefore, Medicago truncatula , which has a relatively small diploid genome, has been adopted as a model species for legume genomics. To enhance its value as a model, we have generated a gene expression atlas that provides a global view of gene expression in all major organ systems of this species, with special emphasis on nodule and seed development. The atlas reveals massive differences in gene expression between organs that are accompanied by changes in the expression of key regulatory genes, such as transcription factor genes, which presumably orchestrate genetic reprogramming during development and differentiation. Interestingly, many legume‐specific genes are preferentially expressed in nitrogen‐fixing nodules, indicating that evolution endowed them with special roles in this unique and important organ. Comparative transcriptome analysis of Medicago versus Arabidopsis revealed significant divergence in developmental expression profiles of orthologous genes, which indicates that phylogenetic analysis alone is insufficient to predict the function of orthologs in different species. The data presented here represent an unparalleled resource for legume functional genomics, which will accelerate discoveries in legume biology.

Abstract Uridylation is a widespread modification destabilizing eukaryotic mRNAs. Yet, molecular mechanisms underlying TUTase-mediated mRNA degradation remain mostly unresolved. Here, we report that the Arabidopsis TUTase URT1 participates in a molecular network connecting several translational repressors/decapping activators. URT1 directly interacts with DECAPPING 5 (DCP5), the Arabidopsis ortholog of human LSM14 and yeast Scd6, and this interaction connects URT1 to additional decay factors like DDX6/Dhh1-like RNA helicases. Nanopore direct RNA sequencing reveals a global role of URT1 in shaping poly(A) tail length, notably by preventing the accumulation of excessively deadenylated mRNAs. Based on in vitro and in planta data, we propose a model that explains how URT1 could reduce the accumulation of oligo(A)-tailed mRNAs both by favoring their degradation and because 3’ terminal uridines intrinsically hinder deadenylation. Importantly, preventing the accumulation of excessively deadenylated mRNAs avoids the biogenesis of illegitimate siRNAs that silence endogenous mRNAs and perturb Arabidopsis growth and development.

Abstract Decapping is a crucial step in mRNA degradation in eucaryotes and requires the formation of a holoenzyme complex between the decapping enzyme DECAPPING 2 (DCP2) and the decapping enhancer DCP1. In Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), DCP1-ASSOCIATED NYN ENDORIBONUCLEASE 1 (DNE1) is a direct protein partner of DCP1. The function of both DNE1 and decapping is necessary to maintain phyllotaxis, the regularity of organ emergence in the apex. In this study, we combined in vivo mRNA editing, RNA degradome sequencing, transcriptomics, and small RNA-omics to identify targets of DNE1 and study how DNE1 and DCP2 cooperate in controlling mRNA fate. Our data reveal that DNE1 mainly contacts and cleaves mRNAs in the coding sequence and has sequence cleavage preferences. DNE1 targets are also degraded through decapping, and both RNA degradation pathways influence the production of mRNA-derived small interfering RNAs. Finally, we detected mRNA features enriched in DNE1 targets including RNA G-quadruplexes and translated upstream open reading frames. Combining these four complementary high-throughput sequencing strategies greatly expands the range of DNE1 targets and allowed us to build a conceptual framework describing the influence of DNE1 and decapping on mRNA fate. These data will be crucial to unveil the specificity of DNE1 action and understand its importance for developmental patterning.

Decapping is a crucial step of mRNA degradation in eucaryotes and requires the formation of the holoenzyme complex between the decapping enzyme DCP2 and the decapping enhancer DCP1. In Arabidopsis, we recently identified DNE1, a NYN domain endoribonuclease, as a direct protein partner of DCP1. The function of both DNE1 and decapping are necessary to maintain phyllotaxis, the regularity of organ emergence in the apex. In this study we combined in vivo mRNA editing, RNA degradome, transcriptomics and small RNA-omics to identify DNE1 targets and study how DNE1 and DCP2 cooperate in controlling mRNA fate. Our data reveal that DNE1 mainly contacts and cleaves mRNAs in the CDS and has sequence cleavage preferences. We found that DNE1 targets are also degraded through decapping, and that both RNA degradation pathways influence the production of mRNA-derived siRNAs. Finally, we detected mRNA features enriched in DNE1 targets including RNA G-quadruplexes and translated upstream-ORFs. Combining these four complementary high-throughput sequencing strategies greatly expands the range of DNE1 targets and allowed us to build a conceptual framework describing the influence of DNE1 and decapping on mRNA fate. These data will be crucial to unveil the specificity of DNE1 and understand its importance for developmental patterning.

ABSTRACT In eukaryotes, general mRNA decay requires the decapping complex. The activity of this complex depends on its catalytic subunit, DCP2 and its interaction with decapping enhancers, including its main partner DCP1. Here, we report that in Arabidopsis , DCP1 also interacts with a NYN domain endoribonuclease, hence named DCP1-ASSOCIATED NYN ENDORIBONUCLEASE 1 (DNE1). Interestingly, we find DNE1 predominantly associated with DCP1 but not with DCP2 and reciprocally, suggesting the existence of two distinct protein complexes. We also show that the catalytic residues of DNE1 are required to repress the expression of mRNAs in planta upon transient expression. The overexpression of DNE1 in transgenic lines leads to growth defects and transcriptomic changes related to the one observed upon inactivation of the decapping complex. Finally, the combination of dne1 and dcp2 mutations, revealed a functional redundancy between DNE1 and DCP2 in controlling phyllotactic pattern formation in Arabidopsis . Our work identifies DNE1, a hitherto unknown DCP1 protein partner highly conserved in the plant kingdom and identifies its importance for developmental robustness. One-sentence summary DNE1, a NYN domain protein interacts with the decapping activator DCP1 and, together with DCP2, specify phyllotactic patterns in Arabidopsis .