Abstract The plant hormones strigolactones (SLs) regulate shoot branching and mediate the communication with symbiotic mycorrhizal fungi, but also with noxious root parasitic weeds, such as Striga spp. SLs derive from carlactone (CL) and are divided structurally into canonical and non-canonical SLs. However, the questions about particular biological functions of the two groups and the identification of the SL that inhibits shoot branching are still unanswered, hampering targeted modification of SL pattern towards improving plant architecture and resistance against Striga . Here, we reported that 4-deoxyorobanchol (4DO) and orobanchol, the two canonical SLs in rice, do not have major role in determining rice shoot architecture. CRISPR/Cas9 mediated Osmax1-900 mutants, lacking these two SLs, do not show the high tillering and dwarf phenotype typical for SL-deficient plants. However, the absence of 4DO and orobanchol in root exudates significantly decreased their capability in inducing Striga seed germination, while caused only a delay in root colonization by mycorrhizal fungi. To confirm the genetic evidence, we used the SL-biosynthesis inhibitor TIS108. Our results showed that TIS108 is a MAX1-specific inhibitor that lowers 4DO and orobanchol synthesis, conferring a resistance to Striga without a severe impact on rice architecture. Hence, our work uncovers the specific function of canonical SLs as rhizospheric signals and paves the way for establishing chemical and genetic based approaches for combating the root parasitic weeds, by targeted depletion of their release.

Justification: Water-use efficiency (WUE) is the amount of carbon assimilated as biomass or grain produced per unit of water the crop uses, and it is considered a critical factor in maintaining the balance between carbon gain and water loss during photosynthesis, particularly in the face of global warming and drought challenges. Improving agricultural WUE is essential for sustainable crop production in water-scarce regions. Objective: This article explores the significance of WUE enhancement in agriculture, especially under drought conditions, and discusses various strategies to optimize WUE for improved crop productivity. Methods: We searched the scientific literature for articles on water-use efficiency published between 2010 and 2023 and selected the 42 most relevant studies for a comprehensive overview of strategies, technologies, and approaches to investigate sustainable agricultural practices to improve water-use efficiency in agriculture, particularly focusing on agronomic methods such as mulching, cover crops, canopy management, deficit irrigation, and irrigation modernization. Results: This review highlights several practical techniques for enhancing WUE, including sustainable irrigation practices, crop-specific agronomic strategies, and innovative technological solutions. By adopting these approaches, farmers can improve water management efficiency, reduce crop vulnerability to water stress, and ultimately enhance agricultural sustainability. In conclusion, improving water-use efficiency is an essential factor for ensuring food security in the face of climate change and water scarcity. By implementing innovative strategies and exploiting the power of technology, we can enhance WUE in agriculture, optimize crop production, conserve natural resources, and contribute to a more sustainable future.

Strawberries are sensitive to abiotic stresses such as salinity, high levels of electrical conductivity, and nutrient imbalances. The mutualistic endophytic fungus Piriformospora indica has significant potential to be used in improving crop production under adverse conditions, with a large host range. However, greenhouse production requires novel tactics to improve the efficiency of saline water irrigation in areas with limited freshwater resources. This study was conducted at the National Research and Development Center for Sustainable Agriculture (Estidamah), KSA, to investigate the impact of P. indica colonization on the growth, photosynthesis traits, productivity, and fruit quality of Fragraria x ananassa Duch cv. Festival strawberry grown in pots and irrigated with two electrical conductivity (EC) nutrient solutions of 1.5 and 3.0 dS/m. The results showed that higher-EC-nutrient solution clearly reduced growth and early yield and improved vitamin C, TSS, and anthocyanin of strawberry in comparison to low-EC-nutrient solution. On the other hand, P. indica colonization significantly increased plant height, shoot fresh weight, root length, and early yield of plants grown under high-EC-nutrient solution with no impact on fruit quality. Obviously, the symbiosis between strawberry roots and P. indica enhanced chlorophyll content, photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate, as well as antioxidant activity such as proline, malondialdehyde, catalase, superoxide dismutase, and peroxidase under higher-EC-nutrient solution. Our study indicated that P. indica might be used as a sustainable tool for strawberry production in arid and semiarid zones, to mitigate the negative impacts of higher-EC-nutrient solution.

Abstract Carotenoids are isoprenoid pigments vital for photosynthesis. Moreover, they are the precursor of apocarotenoids that include the phytohormones abscisic acid (ABA) and strigolactones (SLs), and retrograde signaling molecules and growth regulators, such as β-cyclocitral and zaxinone. The apocarotenoid β-ionone (β-I) was previously reported to exert antimicrobial effects. Here, we showed that the application of this scent to Arabidopsis plants at micromolar concentrations caused a global reprogramming of gene expression, affecting thousands of transcripts involved in stress tolerance, growth, hormone metabolism, pathogen defense and photosynthesis. These changes, along with modulating the levels of the phytohormones ABA, jasmonic acid and salicylic acid, led to enhanced Arabidopsis resistance to Botrytis cinerea ( B.c. ), one of the most aggressive and widespread pathogenic fungi affecting numerous plant hosts and causing severe losses of postharvest fruits. Pre-treatment of tobacco and tomato plants with β-I followed by inoculation with B.c. confirms the conserved effect of β-I and induced immune responses in leaves and fruits. Moreover, there was reduced susceptibility to B.c. in LYCOPENE β-CYCLASE- expressing tomato fruits possessing elevated levels of the endogenous β-I, indicating beneficial biological activities of this compound in planta . Our work unraveled β-I as a further carotenoid-derived regulatory metabolite and opens up new possibilities to control B.c. infection by establishing this natural volatile as an environmentally friendly bio-fungicide.