Abstract Grain yield and salt tolerance are critical for crop production. However, the genetic and biochemical basis underlying the trade-off of these characters remain poorly described in crops. We show here that SiPLATZ12 transcription factor positively regulates multiple elite yield traits at the expense of salt tolerance in foxtail millet. SiPLATZ12 overexpression increases seed size, panicle length, and stem diameter, while reduces plant height and salt tolerance of foxtail millet. A 9-bp insertion in the SiPLATZ12 promoter has significant effects on the different expression of SiPLATZ12 , multiple yield traits, and salt tolerance between foxtail millet and its wild ancestor, green foxtail. Moreover, SiPLATZ12 upregulates the expression of genes involved in seed development, but repressing the transcription of most NHX, SOS , and CBL genes to regulate Na + , K + and pH homeostasis. Therefore, our results uncover a domesticated site that could be used to improve grain yield and salt tolerance in foxtail millet.

Abstract Cereal grain size and quality are important agronomic traits in crop production. The development of wheat grains is underpinned by complex regulatory networks. The precise spatial and temporal coordination of diverse cell types is essential for the formation of functional compartments. To provide comprehensive spatiotemporal information about biological processes in developing wheat grain, we performed a spatial transcriptomics study during the early grain development stage from 4 to 12 days after pollination. We defined a set of tissue-specific marker genes and discovered that certain genes or gene families exhibit specific spatial expression patterns over time. Weighted gene co-expression network and motif enrichment analyses identified specific groups of genes potentially regulating wheat grain development. The embryo and surrounding endosperm specifically expressed transcription factor TaABI3-3B negatively regulates embryo and grain size. In Chinese breeding programs, a haplotype associated with higher grain weight was identified, linked to altered expression levels of TaABI3-3B . Data and knowledge obtained from the proposed study will provide pivotal insights into yield improvement and serve as important genetic information for future wheat breeding.

Abstract C-terminally encoded peptides (CEPs) are small peptides, typically post-translationally modified, and highly conserved in many species. CEPs are known to play roles in inhibition of plant growth and regulation of development, but the mechanisms are not well understood. In this study, we searched for CEP peptides in foxtail millet ( Setaria italica ). The 14 peptides we identified are divided into two subfamilies. The transcripts of most SiCEP s were more abundant in roots than in other tissues. SiCEP3 , SiCEP4, and SiCEP5 were also expressed at high levels in panicles. Moreover, expression of all SiCEPs was induced by biotic stress and phytohormones. SiCEP3 overexpression and application of biosynthetic SiCEP3 both inhibited the growth of seedlings. In the presence of ABA, growth inhibition and ABA content of seedlings increased with the concentration of SiCEP3. Transcripts encoding two ABA transporters and one ABA receptor were induced by SiCEP3, ABA, and the two in combination. Further analysis revealed that SiCEP3 promoted ABA transport via NRT1.2 and ABCG40. In addition, SiCEP3, ABA, or the combination inhibited the kinase activities of CEP receptors CEPR1/2. Taken together, our results indicated that the CEP–CEPR module mediates ABA signaling by regulating ABCG40, NRT1.2, and PYL4 in planta . Highlight SiCEP3, a C-terminally encoded peptide, can promote ABA import and signaling pathway by inhibiting the kinase activity of its receptors under abiotic stress in Setaria italica .