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 A vast variety of inflorescence architectures have formed during angiosperm evolution. Here we analyze the diversity and development of the woodland strawberry inflorescence. We show that it is a thyrse: a compound inflorescence in which the primary monopodial axis supports lateral sympodial branches, thus combining features of racemes and cymes. We demonstrate that this architecture is related to differences in the size and shape of the primary and lateral inflorescence meristems. We further show that woodland strawberry homologs of TERMINAL FLOWER 1 (TFL1) and FLOWERING LOCUS T (FT) antagonistically regulate the development of both the racemose and cymose components of the strawberry thyrse: the loss of functional FvTFL1 and overexpression of FvFT1 reduce the number and complexity of the cymose components, whereas silencing of FvFT1 has the opposite effect and can partially rescue the fvtfl1 mutation. We complement our experimental findings with a computational model, which captures the development of the woodland strawberry inflorescence using a small set of rules, and shows that its phenotypic diversity can be explained in terms of heterochrony resulting from the opposite action of FvTFL1 and FvFT1 on the progression from the branching to flowering state.

Summary Vascular systems are intimately related to the shape and spatial arrangement of the plant organs they support. We investigate the largely unexplored association between spiral phyllotaxis and the vascular system in Asteraceae flowers heads. We imaged heads of eight species using synchrotron-based X-ray micro-computed tomography and applied original virtual reality and haptic software to explore head vasculature in three dimensions. We then constructed a computational model to infer a plausible patterning mechanism. The vascular system in the head of the model plant Gerbera hybrida is qualitatively different from those of Bellis perennis and Helianthus annuus , characterized previously. Cirsium vulgare, Craspedia globosa, Echinacea purpurea, Echinops bannaticus , and Tanacetum vulgare represent variants of the Bellis and Helianthus systems. In each species the layout of the main strands is stereotypical, but details vary. The observed vascular patterns can be generated by a common computational model with different parameter values. In spite of the observed differences of vascular systems in heads, they may be produced by a conserved mechanism. The diversity and irregularities of vasculature stand in contrast with the relative uniformity and regularity of phyllotactic patterns, confirming that phyllotaxis in heads is not driven by the vasculature.