Abstract Studies using C. elegans nematodes demonstrated that, against the dogma, animals can transmit epigenetic information transgenerationally. While it is now clear that in these worms ancestral RNA interference (RNAi) responses continue to regulate gene expression for many generations, it is still debated whether the primary agent that perpetuates heritable silencing is RNA or chromatin, and whether the information is communicated to the next generation inside or outside of the nucleus. Here we take advantage of the tractability of gene-specific double stranded RNA-induced heritable silencing to answer these questions. We demonstrate that RNAi can be inherited independently of any changes to the chromatin or any other nuclear factors via mothers that are genetically engineered to transmit only their ooplasm but not the oocytes’ nuclei to the next generation. Nucleus-independent RNA inheritance depends on ZNFX-1, an RNA-binding germ granule resident protein. We find that upon manipulation of normal germ granules functions (in pptr-1 mutants) nucleus-independent RNA inheritance becomes stronger, and can occur even in znfx-1 mutants. Utilizing RNA sequencing, chimeric worms, and sequence polymorphism between different C. elegans isolates, we identify endogenous small RNAs which, similarly to exogenous siRNAs, are inherited in a nucleus-independent manner. From an historical perspective, nucleus-independent inheritance of small RNAs might be regarded as partial vindication of discredited cytoplasmic inheritance theories from the 19 th century, such as Darwin’s “pangenesis” theory.

The merging of genomes in inter-specific hybrids can result in novel phenotypes, including increased growth rate and biomass yield, a phenomenon known as heterosis. We describe a budding yeast hybrid that grows faster than its parents under different environments. Phenotypically, the hybrid progresses more rapidly through cell cycle checkpoints, relieves the repression of respiration in fast growing conditions, does not slow down its growth when presented with ethanol stress, and shows increasing signs of DNA damage. A systematic genetic screen identified hundreds of alleles affecting hybrid growth whose identity vastly differed between the hybrid and its parent and between growth conditions. This large-scale rewiring of allele effects suggests that despite showing clear heterosis, the hybrid is perturbed in multiple regulatory processes. We discuss the possibility that incompatibilities contribute to hybrid vigor by perturbing safeguard mechanisms that limit growth in the parental background.

Abstract The transcription factor ABA-INSENSITIVE(ABI)4 has diverse roles in regulating plant growth, including inhibiting germination and reserve mobilization in response to ABA and high salinity, inhibiting seedling growth in response to high sugars, inhibiting lateral root growth, and repressing light-induced gene expression. ABI4 activity is regulated at multiple levels, including gene expression, protein stability, and activation by phosphorylation. Although ABI4 can be phosphorylated at multiple residues by MAPKs, we found that S114 is the preferred site of MPK3. To examine the possible biological role of S114 phosphorylation, we transformed abi4-1 mutant plants with ABI4pro::ABI4 constructs encoding wild type (114S), phosphorylation-null (S114A) or phosphomimetic (S114E) forms of ABI4. Phosphorylation of S114 is necessary for the response to ABA, glucose, salt stress, and lateral root development, where the abi4 phenotype could be complemented by expressing ABI4(114S) or ABI4(S114E) but not ABI4(S114A). Comparison of root transcriptomes in ABA-treated roots of abi4-1 mutant plants transformed with constructs encoding the different phosphorylation-forms of S114 of ABI4 revealed that 85% of the ABI4-regulated genes whose expression pattern could be restored by expressing ABI4(114S) are down-regulated by ABI4. Over half of the ABI4-modulated genes were independent of the phosphorylation state of ABI4; these are enriched for stress responses. Phosphorylation of S114 was required for regulation of 35% of repressed genes, but only 17% of induced genes. The genes whose repression requires the phosphorylation of S114 are mainly involved in embryo and seedling development, growth and differentiation, and regulation of gene expression. Highlights Transcription factor ABI4 is a substrate of MAP kinases. MPK3 preferentially phosphorylates Serine 114 of ABI4. Phosphorylated Serine 114 of ABI4 is required for the complementation of abi4 mutants. Phosphorylated ABI4 acts primarily as a repressor.