ABSTRACT C 4 grasses often outperform C 3 species under hot, arid conditions due to superior water and nitrogen use efficiencies and lower rates of photorespiration. A method of concentrating CO 2 around the site of carbon fixation in the bundle sheath (BS) is required to realize these gains. In NADP-malic enzyme (NADP-ME)-type C 4 grasses such as maize, suberin deposition in the BS cell wall is hypothesized to act as a diffusion barrier to CO 2 escape and O 2 entry from surrounding mesophyll cells. Suberin is a heteropolyester comprised of acyl-lipid-derived aliphatic and phenylpropanoid-derived aromatic components. To disrupt BS suberization, we mutated two paralogously duplicated, unlinked maize orthologues of Arabidopsis thaliana ALIPHATIC SUBERIN FERULOYL TRANSFERASE, ZmAsft1 and ZmAsft2 , using closely linked Dissociation transposons. Loss-of-function double mutants revealed a 97% reduction in suberin-specific omega-hydroxy fatty acids without a stoichiometric decrease in ferulic acid. However, BS suberin lamellae were deficient in electron opaque material, and cohesion between the suberin lamellae and polysaccharide cell walls was attenuated in double mutants. There were no other morphological phenotypes under ambient conditions. Furthermore, there was no significant effect on net CO 2 assimilation at any intercellular CO 2 concentration, and no effect on 13 C isotope discrimination relative to wild type. Thus, ZmAsft expression is not required to establish a functional CO 2 concentrating mechanism in in maize. Double mutant leaves exhibit elevated cell wall elasticity, transpirational, and stomatal conductance relative to WT. Thus, the ZmAsft genes are dispensable for gas exchange barrier function but may be involved in regulation of leaf water movement. One-sentence Summary Double mutants of two paralogously duplicated maize Aliphatic Suberin Feruloyl Transferase (ZmAsft) genes exhibit reduced aliphatic suberin content, cell wall cohesion defects, and elevated leaf transpiration, but no changes in CO2 assimilation relative to wild type.

ABSTRACT Carbohydrate partitioning from leaves to sink tissues is essential for plant growth and development. The maize ( Zea mays ) recessive carbohydrate partitioning defective28 ( cpd28 ) and cpd47 mutants exhibit leaf chlorosis and accumulation of starch and soluble sugars. Transport studies with 14 C-sucrose (Suc) found drastically decreased export from mature leaves in cpd28 and cpd47 mutants relative to wild-type siblings. Consistent with decreased Suc export, cpd28 mutants exhibited decreased phloem pressure in mature leaves, and altered phloem cell wall ultrastructure in immature and mature leaves. We identified the causative mutations in the Brittle Stalk2-Like3 ( BK2L3 ) gene, a member of the COBRA family, which is involved in cell wall development across angiosperms. None of the previously characterized COBRA genes are reported to affect carbohydrate export. Consistent with other characterized COBRA members, the BK2L3 protein localized to the plasma membrane, and the mutants condition a dwarf phenotype in dark-grown shoots and primary roots, as well as the loss of anisotropic cell elongation in the root elongation zone. Likewise, both mutants exhibit a significant cellulose deficiency in mature leaves. Therefore, BK2L3 functions in tissue growth and cell wall development, and this work elucidates a unique connection between cellulose deposition in the phloem and whole-plant carbohydrate partitioning. Funding Information The research was supported by US National Science Foundation Plant Genome Research Program grants (IOS-1025976 and IOS-1444448) to DMB.