Silver birch (Betula pendula) is a pioneer boreal tree that can be induced to flower within 1 year. Its rapid life cycle, small (440-Mb) genome, and advanced germplasm resources make birch an attractive model for forest biotechnology. We assembled and chromosomally anchored the nuclear genome of an inbred B. pendula individual. Gene duplicates from the paleohexaploid event were enriched for transcriptional regulation, whereas tandem duplicates were overrepresented by environmental responses. Population resequencing of 80 individuals showed effective population size crashes at major points of climatic upheaval. Selective sweeps were enriched among polyploid duplicates encoding key developmental and physiological triggering functions, suggesting that local adaptation has tuned the timing of and cross-talk between fundamental plant processes. Variation around the tightly-linked light response genes PHYC and FRS10 correlated with latitude and longitude and temperature, and with precipitation for PHYC. Similar associations characterized the growth-promoting cytokinin response regulator ARR1, and the wood development genes KAK and MED5A.

Abstract Young Moso bamboo shoots are a very popular seasonal food. Bamboo is an important source of income for farmers and the value for cultivation has recently been estimated to $30,000 per hectare. A rare and valuable phenomenon has recently appeared where dozens of adjacent buds within a single Moso bamboo rhizome have grown into shoots. Due to its rarity, this phenomenon, which is of practical importance for the production of edible shoots, has not been scientifically studied. We report the occurrence of a rhizome with 18 shoots, of which the microbiome were analyzed, using rhizomes having one or no shoots as controls. The community of prokaryotes, but not fungi, correlated with the shoot numbers. Burkholderia was the most abundant genus, which negatively correlated with rhizome shoot number, while Clostridia and Ktedonobacteria positively correlated with many shoots. Two Burkholderia strains were isolated and their plant-growth promoting activity was tested. The isolated Burkholderia strains attenuated the growth of bamboo seedlings. Analysis of collected events of enhanced shoot production in China showed no evidence that enhanced shoot development was heritable. Overall, our data provides a firsthand study on excessive shoot development of bamboo.

Reactive oxygen species (ROS) are key signalling intermediates in plant metabolism, defence, and stress adaptation. The chloroplast and mitochondria are centres of metabolic control and ROS production, which coordinate stress responses in other cell compartments. The herbicide and experimental tool, methyl viologen (MV) induces ROS generation in the chloroplast under illumination, but is also toxic in non-photosynthetic organisms. We used MV to probe plant ROS signalling in compartments other than the chloroplast. Taking a genetic approach in Arabidopsis thaliana, we used natural variation, QTL mapping, and mutant studies with MV in the light, but also under dark conditions, when the chloroplast electron transport is inactive. These studies revealed a light-independent MV-induced ROS-signalling pathway, suggesting mitochondrial involvement. Mitochondrial Mn SUPEROXIDE DISMUTASE was required for ROS-tolerance and the effect of MV was enhanced by exogenous sugar, providing further evidence for the role of mitochondria. Mutant and hormone feeding assays revealed roles for stress hormones in organellar ROS-responses. The radical-induced cell death1 mutant, which is tolerant to MV-induced ROS and exhibits altered mitochondrial signalling, was used to probe interactions between organelles. Our studies implicate mitochondria in the response to ROS induced by MV.

Abstract Programmed cell death (PCD) is required for many aspects of plant biology, including stress responses, immunity, and plant development including root and flower development. Our understanding of PCD regulation is incomplete, especially concerning regulators involved in multiple divergent processes. The botrytis-suscetible1 ( bos1 ) mutant is one of the genotypes most susceptible to Botrytis cinerea ( Botrytis ) and has revealed the role of BOS1 in cell death propagation during plant responses to wounding. The bos1-1 allele harbours a T-DNA located in the 5’UTR upstream from the start codon that results in elevated BOS1 transcript levels. Here, we resequenced the bos1-1 genome and found a MAS promoter at the ends of the T-DNAs. Expression of the BOS1 gene under control of the MAS promoter conferred the characteristic bos1-1 Botrytis- sensitivity and wounding phenotypes in wildtype plants. We used Crispr-Cas9 to create new bos1 alleles that disrupt exons. These lines lacked the typical bos1-1 wounding and Botrytis phenotypes, but exhibited reduced fertility, as previously observed in other bos1 T-DNA alleles. With multiple overexpression lines of BOS1 , we demonstrate that BOS1 is involved in regulation of cell death propagation in a dosage dependent manner. Our data support that bos1-1 is a gain-of-function mutant and that BOS1 acts as a positive regulator of wounding and Botrytis -induced PCD. Taken together these finding suggest that BOS1 function in both fertility and Botrytis response could be unified under cell death control.

Abstract Vaccinium darrowii is a subtropical wild blueberry species, which was used to breed economically important southern highbush cultivars. The adaptation traits of V. darrowii to subtropical climate would provide valuable information for breeding blueberry and perhaps other plants, especially against the background of global warming. Here, we assembled the V. darrowii genome into 12 pseudochoromosomes using Oxford Nanopore long reads complemented with Hi-C scaffolding technologies, and predicted 41 815 genes using RNAseq evidence. Syntenic analysis across three Vaccinium species revealed a highly conserved genome structure, with the highest collinearity between V. darrowii and V. corymbosum . This conserved genome structure may explain the high fertilization during crossbreeding between V. darrowii and other blueberry cultivars. Gene expansion and tandem duplication analysis indicated possible roles of defense and flowering associated genes in adaptation of V. darrowii to the subtropics. The possible SOC1 genes in V. darrowii were identified with phylogeny and expression analysis. Blueberries are covered in a thick cuticle layer and contain anthocyanins, which confer their powdery blue color. Using RNA-sequencing, the cuticle biosynthesis pathways of Vaccinium species were delineated here in V. darrowii . This result could serve as a reference for breeding berries with customer-desired colors. The V. darrowii reference genome, together with the unique traits of this species, including diploid genome, short vegetative phase, and high compatibility in hybridization with other blueberries, make V. darrowii a potential research model for blueberry species.