BackgroundA major challenge is to understand how the walls of expanding plant cells are correctly assembled and remodeled, often in the presence of wall-degrading micro-organisms. Plant cells, like yeast, react to cell-wall perturbations as shown by changes in gene expression, accumulation of ectopic lignin, and growth arrest caused by the inhibition of cellulose synthesis.ResultsWe have identified a plasma-membrane-bound receptor-like kinase (THESEUS1), which is present in elongating cells. Mutations in THE1 and overexpression of a functional THE1-GFP fusion protein did not affect wild-type (WT) plants but respectively attenuated and enhanced growth inhibition and ectopic lignification in seedlings mutated in cellulose synthase CESA6 without influencing the cellulose deficiency. A T-DNA insertion mutant for THE1 also attenuated the growth defect and ectopic-lignin production in other but not all cellulose-deficient mutants. The deregulation of a small number of genes in cesA6 mutants depended on the presence of THE1. Some of these genes are involved in pathogen defense, in wall crosslinking, or in protecting the cell against reactive oxygen species.ConclusionsThe results show that THE1 mediates the response of growing plant cells to the perturbation of cellulose synthesis and may act as a cell-wall-integrity sensor.

Abstract Peroxidases have been shown to be involved in the polymerization of lignin precursors, but it remains unclear whether laccases (EC 1.10.3.2) participate in constitutive lignification. We addressed this issue by studying laccase T-DNA insertion mutants in Arabidopsis thaliana. We identified two genes, LAC4 and LAC17, which are strongly expressed in stems. LAC17 was mainly expressed in the interfascicular fibers, whereas LAC4 was expressed in vascular bundles and interfascicular fibers. We produced two double mutants by crossing the LAC17 (lac17) mutant with two LAC4 mutants (lac4-1 and lac4-2). The single and double mutants grew normally in greenhouse conditions. The single mutants had moderately low lignin levels, whereas the stems of lac4-1 lac17 and lac4-2 lac17 mutants had lignin contents that were 20 and 40% lower than those of the control, respectively. These lower lignin levels resulted in higher saccharification yields. Thioacidolysis revealed that disrupting LAC17 principally affected the deposition of G lignin units in the interfascicular fibers and that complementation of lac17 with LAC17 restored a normal lignin profile. This study provides evidence that both LAC4 and LAC17 contribute to the constitutive lignification of Arabidopsis stems and that LAC17 is involved in the deposition of G lignin units in fibers.

Rose is the world's most important ornamental plant, with economic, cultural and symbolic value. Roses are cultivated worldwide and sold as garden roses, cut flowers and potted plants. Roses are outbred and can have various ploidy levels. Our objectives were to develop a high-quality reference genome sequence for the genus Rosa by sequencing a doubled haploid, combining long and short reads, and anchoring to a high-density genetic map, and to study the genome structure and genetic basis of major ornamental traits. We produced a doubled haploid rose line ('HapOB') from Rosa chinensis 'Old Blush' and generated a rose genome assembly anchored to seven pseudo-chromosomes (512 Mb with N50 of 3.4 Mb and 564 contigs). The length of 512 Mb represents 90.1-96.1% of the estimated haploid genome size of rose. Of the assembly, 95% is contained in only 196 contigs. The anchoring was validated using high-density diploid and tetraploid genetic maps. We delineated hallmark chromosomal features, including the pericentromeric regions, through annotation of transposable element families and positioned centromeric repeats using fluorescent in situ hybridization. The rose genome displays extensive synteny with the Fragaria vesca genome, and we delineated only two major rearrangements. Genetic diversity was analysed using resequencing data of seven diploid and one tetraploid Rosa species selected from various sections of the genus. Combining genetic and genomic approaches, we identified potential genetic regulators of key ornamental traits, including prickle density and the number of flower petals. A rose APETALA2/TOE homologue is proposed to be the major regulator of petal number in rose. This reference sequence is an important resource for studying polyploidization, meiosis and developmental processes, as we demonstrated for flower and prickle development. It will also accelerate breeding through the development of molecular markers linked to traits, the identification of the genes underlying them and the exploitation of synteny across Rosaceae.

ABSTRACT Rose is the world’s most important ornamental plant with economic, cultural and symbolic value. Roses are cultivated worldwide and sold as garden roses, cut flowers and potted plants. Rose has a complex genome with high heterozygosity and various ploidy levels. Our objectives were ( i ) to develop the first high-quality reference genome sequence for the genus Rosa by sequencing a doubled haploid, combining long and short read sequencing, and anchoring to a high-density genetic map and ( ii ) to study the genome structure and the genetic basis of major ornamental traits. We produced a haploid rose line from R. chinensis ‘Old Blush’ and generated the first rose genome sequence at the pseudo-molecule scale (512 Mbp with N50 of 3.4 Mb and L75 of 97). The sequence was validated using high-density diploid and tetraploid genetic maps. We delineated hallmark chromosomal features including the pericentromeric regions through annotation of TE families and positioned centromeric repeats using FISH. Genetic diversity was analysed by resequencing eight Rosa species. Combining genetic and genomic approaches, we identified potential genetic regulators of key ornamental traits, including prickle density and number of flower petals. A rose APETALA2 homologue is proposed to be the major regulator of petals number in rose. This reference sequence is an important resource for studying polyploidisation, meiosis and developmental processes as we demonstrated for flower and prickle development. This reference sequence will also accelerate breeding through the development of molecular markers linked to traits, the identification of the genes underlying them and the exploitation of synteny across Rosaceae .

Cytoplasmic degradation of endogenous RNAs is an integral part of RNA quality control (RQC) and often relies on the removal of the 5’ cap structure and their subsequent 5’ to 3’ degradation in cytoplasmic processing (P-)bodies. In parallel, many eukaryotes degrade exogenous and selected endogenous RNAs through post-transcriptional gene silencing (PTGS). In plants, PTGS depends on small interfering (si)RNAs produced after the conversion of single-stranded RNAs to doublestranded RNAs by the cellular RNA DEPENDENT RNA POLYMERASE 6 (RDR6) in cytoplasmic siRNA-bodies. PTGS and RQC compete for transgene-derived RNAs, but it is unknown whether this competition also occurs for endogenous transcripts. We show that the lethality of decapping mutants is suppressed by impairing RDR6 activity. We establish that upon decapping impairment hundreds of endogenous mRNAs give rise to a new class of rqc-siRNAs, that over-accumulate when RQC processes are impaired, a subset of which depending on RDR6 for their production. We observe that P- and siRNA-bodies often are dynamically juxtaposed, potentially allowing for crosstalk of the two machineries. Our results suggest that the decapping of endogenous RNA limits their entry into the PTGS pathway. We anticipate that the rqc-siRNAs identified in decapping mutants represent a subset of a larger ensemble of endogenous siRNAs.