Summary A key question in plant biology is how oriented cell divisions are integrated with patterning mechanisms to generate organs with adequate cell type allocation. In the root vasculature, a miRNA gradient controls the abundance of HD-ZIP III transcription factors, which in turn control cell fate and spatially restrict vascular cell proliferation to specific cells. Here, we show that a functional miRNA gradient requires an opposing gradient of ARGONAUTE10, which sequesters miRNAs to protect HD-ZIP III transcripts from degradation. In the absence of ARGONAUTE10, xylem precursor cells undergo periclinal divisions that lead to continuous strands of differentiated xylem elements at ectopic positions. Notably, periclinal daughter cells maintain xylem identity even when they are located outside of the xylem axis, resulting in disrupted tissue boundaries. We further demonstrate that ARGONAUTE10 and HD-ZIP IIIs buffer cytokinin signalling to control formative cell divisions, providing a framework for integration of phytohormone and miRNA-mediated patterning.

Abstract Flowering plants contain a large number of cyclin families, each containing multiple members, most of which have not been characterized to date. Here, we analyzed the role of the B1 subclass of mitotic cyclins in cell cycle control during Arabidopsis development. While we reveal CYCB1;5 to be a pseudogene, the remaining four members were found to be expressed in dividing cells. Mutant analyses showed a complex pattern of overlapping, development-specific requirements of B1-type cyclins with CYCB1;2 playing a central role. The double mutant cycb1;1 cycb1;2 is severely compromised in growth, yet viable beyond the seedling stage, hence representing a unique opportunity to study the function of B1-type cyclin activity at the organismic level. Immunolocalization of microtubules in cycb1;1 cycb1;2 and treating mutants with the microtubule drug oryzalin revealed a key role of B1-type cyclins in orchestrating mitotic microtubule networks. Subsequently, we identified the GAMMA-TUBULIN COMPLEX PROTEIN 3-INTERACING PROTEIN 1 (GIP1/MOZART) as an in vitro substrate of B1-type cyclin complexes and further genetic analyses support an important role in the regulation of GIP1 by CYCB1s.

Despite the importance of Nitric Oxide (NO) as signaling molecule in both plant and animal development1-7, the regulatory mechanisms downstream of NO remain largely unclear. Here, we show that NO is involved in Arabidopsis shoot stem cell control via modifying expression and activity of ARGONAUTE 4 (AGO4), a core component of the RNA directed DNA Methylation (RdDM) pathway. Mutations in components of the RdDM pathway cause meristematic defects, and reduce responses of the stem cell system to NO signaling. Importantly, we found that the stem cell inducing WUSCHEL transcription factor directly interacts with AGO4 in an NO dependent manner, explaining how these two signaling systems may converge to modify DNA methylation patterns. Taken together, our results reveal that NO signaling plays an important role in controlling plant stem cell homeostasis via the regulation of de novo DNA methylation.