Long terminal repeat retrotransposons (LTR-RTs) are powerful mutagens regarded as a major source of genetic novelty and important drivers of evolution. Yet, the uncontrolled and potentially selfish proliferation of LTR-RTs can lead to deleterious mutations and genome instability, with large fitness costs for their host. While population genomics data suggest that an ongoing LTR-RT mobility is common in many species, the understanding of their dual roles in evolution is limited. Here, we harness the genetic diversity of 320 sequenced natural accessions of the Mediterranean grass Brachypodium distachyon to characterize how genetic and environmental factors influence plant LTR-RT dynamics in the wild. When combining a coverage-based approach to estimate global LTR-RT copy number variations with mobilome-sequencing of nine accessions exposed to eight different stresses, we find little evidence for a major role of environmental factors in LTR-RT accumulations in B. distachyon natural accessions. Instead, we show that loss of RNA polymerase IV (Pol IV), which mediates RNA-directed DNA methylation in plants, results in high transcriptional and transposition activities of RLC_BdisC024 (HOPPLA) LTR-RT family elements, and that these effects are not stress-specific. This work supports findings indicating an ongoing mobility in B. distachyon and reveals that host RNA-directed DNA methylation rather than environmental factors controls their mobility in this wild grass model.

Protoplasts, derived from plant tissues, are considered functional equivalent of animal induced pluripotent stem cells (iPSC). Similarly, to their animal counterparts, plant iPSC show large-scale, chromatin reorganisation, thought to be a hallmark of pluripotency acquisition. To capture in more details the nuclear morphology and chromatin organisation of plant iPSC, we deployed high-throughput imaging and a custom, supervised image analysis protocol extracting over 100 chromatin features. Our study unravels a rapid, multiscale dynamics of chromatin patterns which trajectory strongly depends on nutrients availability. We measured a high heterogeneity of chromatin features indicating an intrinsic entropy of iPSC cultures, which reduced over time. We found that entropy reduction is antagonistically controlled by phytohormones and intrinsic epigenetic factors.

Chromatin in eukaryotes provides a tunable platform to control gene expression and convey an epigenetic memory throughout cell divisions. H1 linker histones are abundant components with an intrinsic potential in influencing chromatin structure and function. We detail the impact of H1 depletion in Arabidopsis on fine-scale chromatin organization, transcription and development. While required for chromocenter assembly, H1s are dispensable for transposable element (TE) silencing and peripheral positioning of heterochromatin. In euchromatin, H1 regulates nucleosome density, mobility, and regular distribution of nanoscale chromatin domains. While necessary to maintain epigenetic patterns, H1 only moderately affects transcription. Its depletion is associated with failures in transitional fate changes such as lateral root initiation, root hair production, stomata patterning but also flowering and dormancy regulation. Therefore, Arabidopsis H1 variants are chromatin architects mediating nano- and microscale levels-of-organization operating downstream of epigenetic and transcriptional establishment processes and contribute to epigenetic reorientations in developmental transitions.