The gene distribution of the maize genome.

Previous investigations from our laboratory showed that the genomes of plants, like those of vertebrates, are mosaics of isochores, i.e., of very long DNA segments that are compositionally homogeneous and that can be subdivided into a small number of families characterized by different GC levels (GC is the mole fraction of guanine+cytosine). Compositional DNA fractions corresponding to different isochore families were used to investigate, by hybridization with appropriate probes, the gene distribution in vertebrate genomes. Here we report such a study on the genome of a plant, maize. The gene distribution that we found is most striking, in that almost all genes are present in isochores covering an extremely narrow (1-2%) GC range and only representing 10-20% of the genome. This gene distribution, which seems to characterize other Gramineae as well, is remarkably different from the gene distribution previously found in vertebrate genomes.

Characterization of Arabidopsis thaliana cDNAs that render yeasts tolerant toward the thiol-oxidizing drug diamide.

Diamide oxidizes cellular thiols and induces oxidative stress. To isolate plant genes which may, when overexpressed, increase tolerance of plants toward oxidative damage, an in vivo diamide tolerance screening in yeasts was used. An Arabidopsis cDNA library in a yeast expression vector was used to transform a yeast strain with intact antioxidant defense. Cells from approximately 10(5) primary transformants were selected for resistance to diamide. Three Arabidopsis cDNAs which confer diamide tolerance were isolated. This drug tolerance was specific and no cross tolerance toward hydroperoxides was found. One cDNA (D3) encodes a polypeptide which has an amino-terminal J domain characteristic of a divergent family of DnaJ chaperones. Another (D18) encodes a putative dTDP-D-glucose 4,6-dehydratase. Surprisingly, the third cDNA (D22) encodes a plant homolog of gamma-glutamyltransferases. It would have been difficult to predict that the expression of those genes would lead to an improved survival under conditions of depletion of cellular thiols. Hence, we suggest that this cloning approach may be a useful contribution to the isolation of plant genes that can help to cope with oxidative stress.

Polymorphic simple sequence repeat regions in chloroplast genomes: applications to the population genetics of pines.

Simple sequence repeats (SSRs), consisting of tandemly repeated multiple copies of mono-, di-, tri-, or tetranucleotide motifs, are ubiquitous in eukaryotic genomes and are frequently used as genetic markers, taking advantage of their length polymorphism. We have examined the polymorphism of such sequences in the chloroplast genomes of plants, by using a PCR-based assay. GenBank searches identified the presence of several (dA)n.(dT)n mononucleotide stretches in chloroplast genomes. A chloroplast (cp) SSR was identified in three pine species (Pinus contorta, Pinus sylvestris, and Pinus thunbergii) 312 bp upstream of the psbA gene. DNA amplification of this repeated region from 11 pine species identified nine length variants. The polymorphic amplified fragments were isolated and the DNA sequence was determined, confirming that the length polymorphism was caused by variation in the length of the repeated region. In the pines, the chloroplast genome is transmitted through pollen and this PCR assay may be used to monitor gene flow in this genus. Analysis of 305 individuals from seven populations of Pinus leucodermis Ant. revealed the presence of four variants with intrapopulational diversities ranging from 0.000 to 0.629 and an average of 0.320. Restriction fragment length polymorphism analysis of cpDNA on the same populations previously failed to detect any variation. Population subdivision based on cpSSR was higher (Gst = 0.22, where Gst is coefficient of gene differentiation) than that revealed in a previous isozyme study (Gst = 0.05). We anticipate that SSR loci within the chloroplast genome should provide a highly informative assay for the analysis of the genetic structure of plant populations.

How caterpillar-damaged plants protect themselves by attracting parasitic wasps.

Parasitic and predatory arthropods often prevent plants from being severely damaged by killing herbivores as they feed on the plants. Recent studies show that a variety of plants, when injured by herbivores, emit chemical signals that guide natural enemies to the herbivores. It is unlikely that herbivore-damaged plants initiate the production of chemicals solely to attract parasitoids and predators. The signaling role probably evolved secondarily from plant responses that produce toxins and deterrents against herbivores and antibiotics against pathogens. To effectively function as signals for natural enemies, the emitted volatiles should be clearly distinguishable from background odors, specific for prey or host species that feed on the plant, and emitted at times when the natural enemies forage. Our studies on the phenomena of herbivore-induced emissions of volatiles in corn and cotton plants and studies conducted by others indicate that (i) the clarity of the volatile signals is high, as they are unique for herbivore damage, produced in relatively large amounts, and easily distinguishable from background odors; (ii) specificity is limited when different herbivores feed on the same plant species but high as far as odors emitted by different plant species and genotypes are concerned; (iii) the signals are timed so that they are mainly released during the daytime, when natural enemies tend to forage, and they wane slowly after herbivory stops.

Molecular mechanisms of defense by rhizobacteria against root disease.

Genetic resistance in plants to root diseases is rare, and agriculture depends instead on practices such as crop rotation and soil fumigation to control these diseases. "Induced suppression" is a natural phenomenon whereby a soil due to microbiological changes converts from conducive to suppressive to a soilborne pathogen during prolonged monoculture of the susceptible host. Our studies have focused on the wheat root disease "take-all," caused by the fungus Gaeumannomyces graminis var. tritici, and the role of bacteria in the wheat rhizosphere (rhizobacteria) in a well-documented induced suppression (take-all decline) that occurs in response to the disease and continued monoculture of wheat. The results summarized herein show that antibiotic production plays a significant role in both plant defense by and ecological competence of rhizobacteria. Production of phenazine and phloroglucinol antibiotics, as examples, account for most of the natural defense provided by fluorescent Pseudomonas strains isolated from among the diversity of rhizobacteria associated with take-all decline. There appear to be at least three levels of regulation of genes for antibiotic biosynthesis: environmental sensing, global regulation that ties antibiotic production to cellular metabolism, and regulatory loci linked to genes for pathway enzymes. Plant defense by rhizobacteria producing antibiotics on roots and as cohabitants with pathogens in infected tissues is analogous to defense by the plant's production of phytoalexins, even to the extent that an enzyme of the same chalcone/stilbene synthase family used to produce phytoalexins is used to produce 2,4-diacetylphloroglucinol. The defense strategy favored by selection pressure imposed on plants by soilborne pathogens may well be the ability of plants to support and respond to rhizosphere microorganisms antagonistic to these pathogens.

"Rattlesnake" structure of a filamentous plant RNA virus built of two capsid proteins.

Elongated particles of simple RNA viruses of plants are composed of an RNA molecule coated with numerous identical capsid protein subunits to form a regular helical structure, of which tobacco mosaic virus is the archetype. Filamentous particles of the closterovirus beet yellow virus (BYV) reportedly contain approximately 4000 identical 22-kDa (p22) capsid protein subunits. The BYV genome encodes a 24-kDa protein (p24) that is structurally related to the p22. We searched for the p24 in BYV particles by using immunoelectron microscopy with specific antibodies against the recombinant p24 protein and its N-terminal peptide. A 75-nm segment at one end of the 1370-nm filamentous viral particle was found to be consistently labeled with both types of antibodies, thus indicating that p24 is indeed the second capsid protein and that the closterovirus particle, unlike those of other plant viruses with helical symmetry, has a "rattlesnake" rather than uniform structure.

Chloroplast gene sequence data suggest a single origin of the predisposition for symbiotic nitrogen fixation in angiosperms.

Of the approximately 380 families of angiosperms, representatives of only 10 are known to form symbiotic associations with nitrogen-fixing bacteria in root nodules. The morphologically based classification schemes proposed by taxonomists suggest that many of these 10 families of plants are only distantly related, engendering the hypothesis that the capacity to fix nitrogen evolved independently several, if not many, times. This has in turn influenced attitudes toward the likelihood of transferring genes responsible for symbiotic nitrogen fixation to crop species lacking this ability. Phylogenetic analysis of DNA sequences for the chloroplast gene rbcL indicates, however, that representatives of all 10 families with nitrogen-fixing symbioses occur together, with several families lacking this association, in a single clade. This study therefore indicates that only one lineage of closely related taxa achieved the underlying genetic architecture necessary for symbiotic nitrogen fixation in root nodules.

Acurácia da seleção simultânea para caracteres de interesse em milho tropical de segunda safra

O milho de segunda safra, também conhecido como milho safrinha, é definido como aquele semeado entre os meses de janeiro e março. Esta modalidade de cultivo atingiu no ano agrícola de 2013/2014 uma área plantada de 9,18 milhões de hectares, superior a área cultivada com milho primeira safra, que no mesmo período foi de 6,61 milhões de hectares. Na segunda safra, há alto risco de instabilidades climáticas, principalmente em decorrência de baixas temperaturas, geadas, má distribuição de chuvas e redução do fotoperíodo. Todos estes fatores prejudicam a atividade fotossintética do milho, reduzindo sua produtividade. No entanto, dada a importância deste cultivo, empresas públicas, privadas e universidades vêm buscando incrementar a produtividade e a estabilidade. Para isso, alguns caracteres são especialmente preconizados. Devido ao alto risco de perda por adversidades ambientais, muitos produtores investem pouco em adubação, principalmente adubação nitrogenada. Neste contexto, o desenvolvimento de plantas mais eficientes no uso e, ou, tolerantes ao estresse por nitrogênio, resultaria em maior segurança para o produtor. Não obstante, a precocidade tem elevada importância, já que materiais precoces reduzem o risco de perdas neste período. No entanto, a mesma deve estar sempre associada a alta produtividade. Assim, para a seleção simultânea destes caracteres, pode-se lançar mão de índices per se de resposta das plantas ao estresse, análises gráficas e, ou, índices de seleção simultânea. Adicionalmente, os valores genotípicos das linhagens para essas características, além de serem preditos via REML/BLUP single-trait (análise univariada), também podem ser preditos via REML/BLUP multi-trait (análise multivariada). Dessa forma, os valores genotípicos são corrigidos pela covariância existente entre os caracteres. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de seleção simultânea para eficiência no uso e tolerância ao estresse por nitrogênio, além de plantas precoces e produtivas. Para isto, linhagens de milho tropical foram cultivadas e avaliadas para estes caracteres. Foram então simulados diversos cenários de seleção simultânea. A partir destes resultados, observou-se que o índice per se de resposta das plantas ao estresse Média Harmônica da Performance Relativa (MHPR) foi o mais eficiente na seleção de plantas eficientes no uso e tolerantes ao estresse por nitrogênio. Isto ocorreu devido a forte correlação desfavorável entre os índices que estimam a eficiência e a tolerância, além da superioridade e em acurácia, herdabilidade e ganhos com a seleção deste índice per se. Já para a seleção simultânea da produtividade e precocidade, o índice Aditivo de seleção simultânea, utilizando os valores genotípicos preditos via REML/BLUP single-trait se mostrou o mais eficiente, já que obteve ganhos satisfatórios em todos os caracteres e há a possibilidade de modular, de forma mais satisfatória, os ganhos em cada caractere. Conclui-se que a seleção simultânea tanto para eficiência no uso e tolerância ao estresse por nitrogênio, quanto para produtividade e precocidade são possíveis. Além disso, a escolha do melhor método de seleção simultânea depende da magnitude e do sentido da correlação entre os caracteres.

Adubação do café conilon irrigado por gotejamento: fertirrigação x fertilizantes de eficiência aprimorada

O uso da irrigação em cafeeiro é uma tecnologia que vem se consolidando e mostrando-se economicamente viável ao longo dos tempos, trazendo junto com ela a técnica da fertirrigação. Desta forma, o presente estudo teve como objetivo avaliar a influência de formas de aplicação e fontes de fertilizantes sobre a condutividade elétrica e pH da solução do solo, bem como no desenvolvimento e produção do café conilon irrigado por gotejamento. O trabalho foi desenvolvido em São Gabriel da Palha, Espírito Santo, utilizando o clone 12V da variedade INCAPER 8142. O experimento foi delineado em blocos ao acaso (DBC) com seis tratamentos e quatro blocos. Os tratamentos adotados foram: T1 - Controle - adubação nitrogenada e potássica aplicada via solo nas fontes ureia e cloreto de potássio; T2 - Adubação nitrogenada e potássica aplicada via solo nas fontes ureia e cloreto de potássio de liberação controlada; T3 - Adubação nitrogenada e potássica aplicada via fertirrigação nas fontes ureia e cloreto de potássio; T4 - Adubação nitrogenada e potássica aplicada via fertirrigação nas fontes nitrato de amônio e sulfato de potássio; T5 - Adubação nitrogenada e potássica aplicada via fertirrigação nas fontes nitrato de amônio e nitrato de potássio; T6 - Adubação nitrogenada e potássica aplicada via solo nas fontes ureia e cloreto de potássio de liberação controlada no período de outubro a março (período chuvoso) e adubação nitrogenada e potássica aplicada via fertirrigação, nas fontes nitrato de amônio e sulfato de potássio no período de abril a setembro (período seco). Foi monitorado o pH e condutividade elétrica da solução do solo, avaliações biométricas das plantas tais como altura, comprimento do primeiro ramo plagiotrópico e número de nós no primeiro ramo plagiotrópico, além da produção por planta e estimativa de produtividade. Os tratamentos T1 e T3 que utilizaram ureia e cloreto de potássio e o T4 - nitrato de amônio e sulfato de potássio disponibilizaram maiores quantidade de nitrogênio na forma amoniacal, causando maior acidificação do bulbo. Em contrapartida os tratamentos T2, T5 e T6 apresentaram menor acidificação, com diferença estatística significativa na variação do pH nas duas profundidades analisadas a partir de 18 meses da aplicação dos tratamentos. Nos tratamentos T2 e T6 observou-se menor salinidade inicial na avaliação aos 90 dias após o plantio através da leitura da condutividade elétrica da solução do solo. Para as avaliações biométricas, os tratamentos T2, T4, T5 e T6 diferiram estatisticamente dos tratamentos T1 e T3, influenciando positivamente à altura de plantas, comprimento e número de nós no primeiro ramo plagiotrópico.

Dinâmica do fósforo no solo em função da adição de ácidos orgânicos de baixa massa molar

A baixa eficiência da adubação fosfatada em solos altamente intemperizados é devido, entre outros fatores, à adsorção do fósforo (P) à superfície das argilas silicatadas do tipo 1:1 e, principalmente, dos (hidr)óxidos de Fe e de Al. Manejos do solo que induzem a solubilização de formas de P indisponíveis para as plantas têm sido intensamente estudados nos últimos anos. Uma tentativa de aumentar a concentração de P disponível na solução do solo para sua absorção pelas plantas é a mobilização de P por ânions de ácidos orgânicos de baixa massa molar (AOBMM). Ânions derivados de AOBMM exsudados pelas raízes de plantas ou excretados por microrganismos são associados com algumas condições de rizosfera como deficiência de P e fitotoxidez de Al e interagem com o solo de forma a aumentar a biodisponibilidade de P. Dependendo dos atributos do solo, do grau de dissociação, das propriedades e do número de grupos carboxílicos dos ânions orgânicos, o P pode ser mobilizado do solo principalmente devido à dissolução complexométrica de minerais e à adsorção competitiva dos grupos funcionais carboxílicos e fosfato nos sítios de superfície coloidais. A capacidade dos ânions citrato, malato e oxalato em mobilizar P de amostras de um Neossolo Quartzarênico típico (RQ) e de um Latossolo Vermelho ácrico (LVwf) foi avaliada por meio de um estudo de lixiviação de ânions em colunas. Devido a não detecção de P nos efluentes das colunas com LVwf, foi realizado outro estudo em colunas, no qual somente citrato foi lixiviado, mas num volume maior, e as alterações das formas de P nas amostras desse solo induzidas pela lixiviação de citrato foram identificadas por espectroscopia de absorção de raios-X na borda K do fósforo (X-ray absorption near edge structure -XANES - spectroscopy). A capacidade dos ânions de AOBMM em solubilizar P foi mais dependente do teor de P disponível e de outros atributos do solo que do número de grupos funcionais carboxílicos dos ânions orgânicos. Somente o oxalato mobilizou P do RQ, enquanto todos os ânions de AOBMM foram capazes de mobilizar P do LVwf. Quando baixos volumes de solução contendo ânions de AOBMM foram lixiviados no solo, além do aumento do pH, a mobilização de P foi acompanhada pela mobilização de Al no RQ (pH água = 5), e pela mobilização de Ca no LVwf (pH água = 5.6), o que indica solubilização de P pela complexação de Al, Ca, ou Fe, de fosfatos insolúveis, ou pela inibição da precipitação de P com esses metais. Ao lixiviar um volume maior de citrato no LVwf, o P também não foi detectado nos efluentes das colunas, mas houve lixiviação intensa de Al e Fe, bem como mudanças nas proporções de formas de P no solo caracterizadas pelos espectros XANES. Embora tenhamos encontrado indícios da ação dos principais mecanismos de solubilização de P (dissolução complexométrica de minerais e troca de ligantes entre grupos funcionais carboxílicos e P adsorvido ao solo), os ânions de AOBMM mostraram pouco potencial de efetivamente aumentar a biodisponibilidade de P.

Mini-toletes de cana-de-açúcar: gemas, biorreguladores, adubação nitrogenada e déficit hídrico

A cana-de-açúcar é uma espécie amplamente cultivada em regiões tropicais e subtropicais. Sua propagação é realizada através do plantio de porções caulinares contendo uma média de três gemas. Tal prática requer grande quantidade de material vegetal, o que reduz o ganho dos produtores. Adicionalmente, a utilização de grande quantidade de material vegetal para o plantio dificulta algumas práticas em relação ao manejo da cultura, como transporte e armazenamento. A utilização de mini-toletes, contendo uma única gema, representa uma alternativa ao plantio convencional. Existem limitações impostas à utilização de mini-toletes, relacionadas à baixa disponibilidade de reservas de nutrientes e de água, devido ao reduzido tamanho dos toletes. O presente trabalho teve o objetivo de avaliar o vigor e o desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar provenientes de mini-toletes. No primeiro experimento, comparou-se plantas provenientes de diferentes tipos de propágulos e gemas. Foram avaliados o número de brotações, a porcentagem de brotações, a altura das plantas e as massas de folhas e raízes. No segundo experimento, avaliou-se o efeito da aplicação de biorreguladores em mini-toletes provenientes de gemas apicais e basais. Foram realizadas as determinações do número de brotações, da altura das plantas, da área foliar e das massas secas de folhas e colmos. No terceiro experimento, avaliou-se a aplicação de ureia como fonte de adubação nitrogenada e tiametoxam, um inseticida sistêmico com ação bioativadora, no desenvolvimento de plantas originárias de mini-toletes. Realizaram-se as seguintes determinações: número de brotações, altura das plantas, área foliar e massas secas de colmos, folhas e raízes. No quarto experimento, plantas de cana-de-açúcar originárias de mini-toletes tratados com agroquímicos foram submetidas ao déficit hídrico. Foram avaliadas a altura das plantas, a área foliar e as massas de raiz, folha e caule. Foi possível concluir que plantas provenientes de gemas superiores e de toletes contendo três e duas gemas apresentaram um melhor desenvolvimento. De maneira geral, os resultados indicaram que a cana-de-açúcar não responde de maneira evidente ao uso de reguladores vegetais em mini-toletes. A utilização de ureia aumenta o desenvolvimento de plantas originárias de mini-toletes. Em conjunto com diferentes doses de ureia, a utilização de tiametoxam incrementa aspectos do desenvolvimento da cana-de-açúcar. Adicionalmente, foi possível concluir que a aplicação de agroquímicos em mini-toletes alivia os efeitos negativos do déficit hídrico no desenvolvimento radicular. A partir dos resultados obtidos no presente trabalho, foi possível concluir que a utilização de ureia, tiametoxam e agroquímicos melhora o desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar originárias de mini-toletes.

The relationship between plants used to sustain finches (Fringillidae) and uses for human medicine in southeast Spain

We analyzed plants that are traditionally used by wild bird hunters and breeders to capture and promote captive breeding of Fringillidae (finches or songbirds) in the province of Alicante, Spain. The majority of plants used in songbird breeding have medicinal properties in traditional human medicine (48 different uses); thus, another main goal was to show their relationships with human medical uses. We compiled a list of 97 plant species from 31 botanical families that are used to attract finches and identified 11 different use categories for these plants in finch keeping. The most common uses were for trapping birds and as a source of food for birds in captivity. Cannabis sativa has the greatest cultural importance index (CI = 1.158), and Phalaris canariensis (annual canary grass or alpist) was the most common species used to attract Fringillidae and was used by all informants (n = 158). Most of the 97 species are wild plants and mainly belong to the families Compositae, Gramineae, Cruciferae, and Rosaceae and also have medicinal properties for humans. In the study area, the intensification of agriculture and abandonment of traditional management practices have caused the population of many songbirds to decline, as well as the loss of popular ethnographic knowledge.

An ethnopharmacological and historical analysis of “Dictamnus”, a European traditional herbal medicine

Ethnopharmacological relevance and background: “Dictamnus” was a popular name for a group of medicinal herbaceous plant species of the Rutaceae and Lamiaceae, which since the 4th century have been used for gynaecological problems and other illnesses BCE and still appear in numerous ethnobotanical records. Aims: This research has as four overarching aims: Determining the historical evolution of medical preparations labelled “Dictamnus” and the different factors affecting this long-standing herbal tradition. Deciphering and differentiating those medicinal uses of “Dictamnus” which strictly correspond to Dictamnus (Rutaceae), from those of Origanum dictamnus and other Lamiaceae species. Quantitatively assessing the dependence from herbal books, and pharmaceutical tradition, of modern Dictamnus ethnobotanical records. Determining whether differences between Western and Eastern Europe exist with regards to the Dictamnus albus uses in ethnopharmacology and ethnomedicine. Methods: An exhaustive review of herbals, classical pharmacopoeias, ethnobotanical and ethnopharmacological literature was conducted. Systematic analysis of uses reported which were standardized according to International Classification of Diseases – 10 and multivariate analysis using factorial, hierarchical and neighbour joining methods was undertaken. Results and discussion: The popular concept “Dictamnus” includes Origanum dictamnus L., Ballota pseudodictamnus (L.) Benth. and B. acetabulosa (L.) Benth. (Lamiaceae), as well as Dictamnus albus L. and D. hispanicus Webb ex Willk. (Rutaceae), with 86 different types of uses. Between 1000 and 1700 CE numerous complex preparations with “Dictamnus” were used in the treatment of 35 different pathologies. On biogeographical grounds the widespread D. albus is a far more likely prototypical “Dictamnus” than the Cretan endemic Origanum dictamnus. However both form integral parts of the “Dictamnus” complex. Evidence exists for a sufficiently long and coherent tradition for D. albus and D. hispanicus, use to treat 47 different categories of diseases. Conclusions: This approach is a model for understanding the cultural history of plants and their role as resources for health care. “Dictamnus” shows how transmission of traditional knowledge about materia medica, over 26 centuries, represents remarkable levels of development and innovation. All this lead us to call attention to D. albus and D. hispanicus which are highly promising as potential herbal drug leads. The next steps of research should be to systematically analyse phytochemical, pharmacological and clinical evidence and to develop safety, pharmacology and toxicology profiles of the traditional preparations.

Energy Signaling in the Regulation of Gene Expression during Stress

Maintenance of homeostasis is pivotal to all forms of life. In the case of plants, homeostasis is constantly threatened by the inability to escape environmental fluctuations, and therefore sensitive mechanisms must have evolved to allow rapid perception of environmental cues and concomitant modification of growth and developmental patterns for adaptation and survival. Re-establishment of homeostasis in response to environmental perturbations requires reprogramming of metabolism and gene expression to shunt energy sources from growth-related biosynthetic processes to defense, acclimation, and, ultimately, adaptation. Failure to mount an initial 'emergency' response may result in nutrient deprivation and irreversible senescence and cell death. Early signaling events largely determine the capacity of plants to orchestrate a successful adaptive response. Early events, on the other hand, are likely to be shared by different conditions through the generation of similar signals and before more specific responses are elaborated. Recent studies lend credence to this hypothesis, underpinning the importance of a shared energy signal in the transcriptional response to various types of stress. Energy deficiency is associated with most environmental perturbations due to their direct or indirect deleterious impact on photosynthesis and/or respiration. Several systems are known to have evolved for monitoring the available resources and triggering metabolic, growth, and developmental decisions accordingly. In doing so, energy-sensing systems regulate gene expression at multiple levels to allow flexibility in the diversity and the kinetics of the stress response.

Patterns of Stem Cell Divisions Contribute to Plant Longevity

The lifespan of plants ranges from a few weeks in annuals to thousands of years in trees. It is hard to explain such extreme longevity considering that DNA replication errors inevitably cause mutations. Without purging through meiotic recombination, the accumulation of somatic mutations will eventually result in mutational meltdown, a phenomenon known as Muller’s ratchet. Nevertheless, the lifespan of trees is limited more often by incidental disease or structural damage than by genetic aging. The key determinants of tree architecture are the axillary meristems, which form in the axils of leaves and grow out to form branches. The number of branches is low in annual plants, but in perennial plants iterative branching can result in thousands of terminal branches. Here, we use stem cell ablation and quantitative cell-lineage analysis to show that axillary meristems are set aside early, analogous to the metazoan germline. While neighboring cells divide vigorously, axillary meristem precursors maintain a quiescent state, with only 7–9 cell divisions occurring between the apical and axillary meristem. During iterative branching, the number of branches increases exponentially, while the number of cell divisions increases linearly. Moreover, computational modeling shows that stem cell arrangement and positioning of axillary meristems distribute somatic mutations around the main shoot, preventing their fixation and maximizing genetic heterogeneity. These features slow down Muller’s ratchet and thereby extend lifespan.