Abstract Spikelets are the fundamental building blocks of Poaceae inflorescences and their development and branching patterns determine the various inflorescence architectures and grain yield of grasses. In wheat, the central spikelets produce the most and largest grains, while spikelet size gradually decreases acro- and basipetally, giving rise to the characteristic lanceolate shape of wheat spikes. The acropetal gradient correlates with the developmental age of spikelets, however the basal spikelets are developed first and the cause of their small size and rudimentary development is unclear. Here, we adapted G&T-seq, a low-input transcriptomics approach, to characterise gene expression profiles within spatial sections of individual spikes before and after the establishment of the lanceolate shape. We observed larger differences in gene expression profiles between the apical, central and basal sections of a single spike than between any section belonging to consecutive developmental timepoints. We found that SVP MADS-box transcription factors, including VRT-A2 , are expressed highest in the basal section of the wheat spike and display the opposite expression gradient to flowering E-class SEP1 genes. Based on multi-year field trials and transgenic lines, we show that higher expression of VRT-A2 in the basal sections of the spike is associated with increased numbers of rudimentary basal spikelets. Our results, supported by computational modelling, suggest that the delayed transition of basal spikelets from vegetative to floral developmental programmes results in the lanceolate shape of wheat spikes. This study highlights the value of spatially resolved transcriptomics to gain new insights into developmental genetics pathways of grass inflorescences. One sentence summary Large transcriptional gradients exist within a wheat spike and are associated with rudimentary basal spikelet development, resulting in the characteristic lanceolate shape of wheat spikes.

Abstract Short-read RNA-Seq analyses of grafted plants have led to the proposal that large numbers of mRNAs move over long distances between plant tissues, acting as potential signals. The detection of transported transcripts by RNA-Seq is both experimentally and computationally challenging, requiring successful grafting, delicate harvesting, rigorous contamination controls and data processing approaches that can identify rare events in inherently noisy data. Here, we perform a meta-analysis of existing datasets and examine the associated bioinformatic pipelines. Our analysis reveals that technological noise, biological variation and incomplete genome assemblies give rise to features in the data that can distort the interpretation. Taking these considerations into account, we find that a substantial number of transcripts that are currently annotated as mobile are left without support from the available RNA-Seq data. Whilst several annotated mobile mRNAs have been validated, we cannot exclude that others may be false positives. The identified issues may also impact other RNA-Seq studies, in particular those using single nucleotide polymorphisms (SNPs) to detect variants.

Abstract In Arabidopis a high number of distinct mRNAs move from shoot to root. We previously reported on the correlation of m 5 C-methylation and lack of mRNA transport in juvenile plants depending on the RNA methyltransferases DNMT2 NSUN2B . However, to our surprise we uncovered that lack of DNMT2 NSUN2B (writer) activity did not abolished transport of TCTP1 and HSC70.1 transcripts in flowering plants. We uncovered that transport of both transcripts is reinstated in dnmt2 nsun2b mutants after commitment to flowering. This finding suggests that additional factors are seemingly involved in regulating / mediating mRNA transport. In search of such candidates, we identified the two ALY2 and ALY4 nuclear mRNA export factors belonging to the ALYREF family as bona fide m 5 C readers mediating mRNA transport. We show that both proteins are allocated along the phloem and that they bind preferentially to mobile mRNAs. MST measurements indicate that ALY2 and ALY4 bind to mobile mRNAs with relative high affinity with ALY4 showing higher affinity towards m 5 C-methylated mobile mRNAs. An analysis of the graft-mobile transcriptome of juvenile heterografted-grafted wild type, dnmt2 nsun2b , aly2 and aly4 mutants revealed that the nuclear export factors are key regulators of mRNA transport. We suggest that depending on the developmental stage m 5 C methylation has a negative and positive regulatory function in mRNA transport and acts together with ALY2 and ALY4 to facilitate mRNA transport in both juvenile and flowering plants.

Summary Heat shock proteins of the HSC70/HSP70 family are evolutionarily conserved chaperones that are involved in protein folding, protein transport and RNA binding. Arabidopsis HSC70 chaperones are thought to act as housekeeping chaperones and as such are involved in many growth-related pathways. Whether Arabidopsis HSC70 binds RNA and its function has remained an open question. Here, we show that the HSC70.1 chaperone binds its own mRNA via its C-terminal Short Variable Region (SVR) and inhibits its own translation. We propose that this negative protein-transcript feedback loop may establish an on-demand chaperone pool that allows for a rapid response to stress. Furthermore, we show that the SVR encoding RNA region is necessary for HSC70 . 1 transcript mobility to distant tissues and that HSC70 . 1 transcript and not protein mobility is required to rescue root growth and flowering time of hsc70 mutants. In summary, it seems that the Arabidopsis HSC70.1 chaperone can form a complex with its own transcript to regulate its translation and that both protein and transcript can act in a non-cell-autonomous manner maintaining chaperone homestasis between tissues.