Plants and animals activate defenses after perceiving pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) such as bacterial flagellin. In Arabidopsis , perception of flagellin increases resistance to the bacterium Pseudomonas syringae , although the molecular mechanisms involved remain elusive. Here, we show that a flagellin-derived peptide induces a plant microRNA (miRNA) that negatively regulates messenger RNAs for the F-box auxin receptors TIR1, AFB2, and AFB3. Repression of auxin signaling restricts P. syringae growth, implicating auxin in disease susceptibility and miRNA-mediated suppression of auxin signaling in resistance.

We report the draft genome sequence of the model moss Physcomitrella patens and compare its features with those of flowering plants, from which it is separated by more than 400 million years, and unicellular aquatic algae. This comparison reveals genomic changes concomitant with the evolutionary movement to land, including a general increase in gene family complexity; loss of genes associated with aquatic environments (e.g., flagellar arms); acquisition of genes for tolerating terrestrial stresses (e.g., variation in temperature and water availability); and the development of the auxin and abscisic acid signaling pathways for coordinating multicellular growth and dehydration response. The Physcomitrella genome provides a resource for phylogenetic inferences about gene function and for experimental analysis of plant processes through this plant's unique facility for reverse genetics.

The plant hormone auxin is central in many aspects of plant development. Previous studies have implicated the ubiquitin-ligase SCF(TIR1) and the AUX/IAA proteins in auxin response. Dominant mutations in several AUX/IAA genes confer pleiotropic auxin-related phenotypes, whereas recessive mutations affecting the function of SCF(TIR1) decrease auxin response. Here we show that SCF(TIR1) is required for AUX/IAA degradation. We demonstrate that SCF(TIR1) interacts with AXR2/IAA7 and AXR3/IAA17, and that domain II of these proteins is necessary and sufficient for this interaction. Further, auxin stimulates binding of SCF(TIR1) to the AUX/IAA proteins, and their degradation. Because domain II is conserved in nearly all AUX/IAA proteins in Arabidopsis, we propose that auxin promotes the degradation of this large family of transcriptional regulators, leading to diverse downstream effects.

Ethylene influences a number of developmental processes and responses to stress in higher plants. The molecular basis for the action of ethylene was investigated in mutants of Arabidopsis thaliana that have altered responses to ethylene. One mutant line, which has a dominant mutation at a locus designated etr, lacks a number of responses to ethylene that are present in the wild-type plant. These include inhibition of cell elongation, promotion of seed germination, enhancement of peroxidase activity, acceleration of leaf senescence, and feedback suppression of ethylene synthesis by ethylene. These diverse responses, which occur in different tissues of Arabidopsis, appear to share some common element in their transduction pathways-for example, a single receptor for ethylene. Results of ethylene binding experiments in vivo indicate that this receptor may be affected by the etr mutation.

The plant hormone auxin has been implicated in virtually every aspect of plant growth and development. Auxin acts by promoting the degradation of transcriptional regulators called Aux/IAA proteins. Aux/IAA degradation requires TIR1, an F box protein that has been shown to function as an auxin receptor. However, loss of TIR1 has a modest effect on auxin response and plant development. Here we show that three additional F box proteins, called AFB1, 2, and 3, also regulate auxin response. Like TIR1, these proteins interact with the Aux/IAA proteins in an auxin-dependent manner. Plants that are deficient in all four proteins are auxin insensitive and exhibit a severe embryonic phenotype similar to the mp/arf5 and bdl/iaa12 mutants. Correspondingly, all TIR1/AFB proteins interact with BDL, and BDL is stabilized in triple mutant plants. Our results indicate that TIR1 and the AFB proteins collectively mediate auxin responses throughout plant development.

The genome sequence of a lycophyte hints at ancient evolutionary transitions.

We have recovered eight new auxin-resistant lines of Arabidopsis that carry mutations in the AXR1 gene. These eight lines, together with the 12 lines described in a previous report, define at least five different axr1 alleles. All of the mutant lines have a similar phenotype. Defects include decreases in plant height, root gravitropism, hypocotyl elongation, and fertility. Mutant line axr1-3 is less resistant to auxin than the other mutant lines and has less severe morphological abnormalities. This correlation suggests that the morphological defects are a consequence of a defect in auxin action. To determine whether the altered morphology of mutant plants is associated with changes in cell size or tissue organization, tissue sections were examined using scanning electron microscopy. No clear differences in cell size were observed between wild-type and mutant tissues. However, the vascular bundles of mutant stems were found to be less well differentiated than those in wild-type stems. The auxin sensitivity of rosette-stage plants was determined by spraying plants with auxin solutions. Mutant rosettes were found to be significantly less sensitive to exogenously applied auxin than wild-type rosettes, indicating that the AXR1 gene functions in aerial portions of the plant. Our studies suggest that the AXR1 gene is required for auxin action in most, if not all, tissues of the plant and plays an important role in plant development. Linkage studies indicate that the gene is located on chromosome 1 approximately 2 centiMorgans from the closest restriction fragment length polymorphism.

Genetic analysis in Arabidopsis has led to the identification of several genes that are required for auxin response. One of these genes, AXR1, encodes a protein related to yeast Aos1p, a protein that functions to activate the ubiquitin-related protein Smt3p. Here we report the identification of a new gene called TRANSPORT INHIBITOR RESPONSE 1 ( TIR1 ). The tir1 mutants are deficient in a variety of auxin-regulated growth processes including hypocotyl elongation and lateral root formation. These results indicate that TIR1 is also required for normal response to auxin. Further, mutations in TIR1 display a synergistic interaction with mutations in AXR1, suggesting that the two genes function in overlapping pathways. The TIR1 protein contains a series of leucine-rich repeats and a recently identified motif called an F box. Sequence comparisons indicate that TIR1 is related to the yeast protein Grr1p and the human protein SKP2. Because Grr1p and other F-box proteins have been implicated in ubiquitin-mediated processes, we speculate that auxin response depends on the modification of a key regulatory protein(s) by ubiquitin or a ubiquitin-related protein.