Significance Gibberellin (GA)-dependent degradation of DELLA protein, a key negative regulator, is essential for GA action. However, it is unclear how DELLA regulates downstream gene expression. Although possessing strong transactivation activity, DELLA lacks a DNA-binding domain. Therefore, a model has been proposed in which DELLA acts as a transcriptional coactivator with another transcription factor or factors containing a DNA-binding domain. Here, we show that some members of the INDETERMINATE DOMAIN (IDD) protein family are such intermediate proteins. The DELLA/IDD complex up-regulates the expression of the GA-positive regulator SCARECROW-LIKE 3 ( SCL3 ). Meanwhile, SCL3 protein also interacts with IDD proteins to suppress its own expression. We propose that a coregulator exchange system between DELLA (as coactivator) and SCL3 (as corepressor) regulates the expression of SCL3 .

Perception of microbe-associated molecular patterns by host cell surface pattern recognition receptors (PRRs) triggers the intracellular activation of mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascades. However, it is not known how PRRs transmit immune signals to MAPK cascades in plants. Here, we identify a complete phospho-signaling transduction pathway from PRR-mediated pathogen recognition to MAPK activation in plants. We found that the receptor-like cytoplasmic kinase PBL27 connects the chitin receptor complex CERK1-LYK5 and a MAPK cascade. PBL27 interacts with both CERK1 and the MAPK kinase kinase MAPKKK5 at the plasma membrane. Knockout mutants of MAPKKK5 compromise chitin-induced MAPK activation and disease resistance to Alternaria brassicicola PBL27 phosphorylates MAPKKK5 in vitro, which is enhanced by phosphorylation of PBL27 by CERK1. The chitin perception induces disassociation between PBL27 and MAPKKK5 in vivo Furthermore, genetic evidence suggests that phosphorylation of MAPKKK5 by PBL27 is essential for chitin-induced MAPK activation in plants. These data indicate that PBL27 is the MAPKKK kinase that provides the missing link between the cell surface chitin receptor and the intracellular MAPK cascade in plants.

Abstract The ubiquitin-proteasome system is vital to hormone-mediated developmental and stress responses in plants. Ubiquitin ligases target hormone-specific transcriptional activators (TAs) for degradation, but how TAs are processed by proteasomes remains unknown. We report that in Arabidopsis the salicylic acid-and ethylene-responsive TAs, NPR1 and EIN3, are relayed from pathway-specific ubiquitin ligases to proteasome-associated HECT-type UPL3/4 ligases. Activity and stability of NPR1 was regulated by sequential action of three ubiquitin ligases, including UPL3/4, while proteasome processing of EIN3 required physical handover between ethylene-responsive SCF EBF2 and UPL3/4 ligases. Consequently, UPL3/4 controlled extensive hormone-induced developmental and stress-responsive transcriptional programmes. Thus, our findings identify unknown ubiquitin ligase relays that terminate with proteasome-associated HECT-type ligases, which may be a universal mechanism for processive degradation of proteasome-targeted TAs and other substrates. One-Sentence Summary Transcriptional activators are targeted by proteasomal ubiquitin ligase relays that control their activity and stability.

Reciprocal antagonism between the hormones salicylic acid (SA) and jasmonic acid (JA) is particularly important during infection by the bacterial pathogen Pseudomonas syringae. P. syringae secretion of the virulence-promoting toxin, coronatine, is thought to suppress SA-induced immune responses by manipulating host JA signalling. Here, we report an unexpected JA-independent role of coronatine in promoting pathogen virulence. While JA induced resistance to P. syringae, coronatine promoted pathogen virulence by suppressing cellular accumulation of glutathione, a vital antioxidant required for immunity. Coronatine-mediated suppression of glutathione levels prevented activation of NPR1, a redox-sensitive master regulator of SA-responsive immune genes. Moreover, the accrual of nitric oxide (NO) restored virulence of coronatine-deficient P. syringae, but was counteracted by expression of the host S-nitrosothiol reductase, Thioredoxin h5. Thus, our findings indicate P. syringae utilises coronatine to suppresses host immunity by precisely manipulating glutathione- and NO-mediated redox signalling networks.

CALCIUM-DEPENDENT PROTEIN KINASE (CDPK) stimulates reactive oxygen species (ROS)-dependent signaling by activating RESPIRATORY BURST OXIDASE HOMOLOG (RBOH). The lysigenous aerenchyma is a gas space created by cortical cell death that facilitates oxygen diffusion from the shoot to the root tips. Previously, we showed that RBOHH is indispensable for the induction of aerenchyma formation in rice (Oryza sativa) roots under low-oxygen conditions. Here, we showed that CDPK5 and CDPK13 localize to the plasma membrane where RBOHH functions. Mutation analysis of the serine at residues 92 and 107 of RBOHH revealed that these residues are required for CDPK5- and CDPK13-mediated activation of ROS production. The requirement of Ca2+ for CDPK5 and CDPK13 function was confirmed using in vitro kinase assays. CRISPR/Cas9-based mutagenesis of CDPK5 and/or CDPK13 revealed that the double knockout almost completely suppressed inducible aerenchyma formation, whereas the effects were limited in the single knockout of either CDPK5 or CDPK13. Interestingly, the double knockout almost suppressed the induction of adventitious root formation, which is widely conserved in vascular plants, under low-oxygen conditions. Our results suggest that CDPKs are essential for the acclimation of rice to low-oxygen conditions, and also for many other plant species conserving CDPK-targeted phosphorylation sites in RBOH homologues.

Plant cell growth requires the elongation of cells mediated by cell wall remodelling and turgor pressure changes. The plasma membrane (PM) H+-ATPase facilitates both cell wall remodelling and turgor pressure changes, by acidifying the apoplast of cells, referred to as acid growth. The acid growth theory is mostly established on the auxin-induced activation of PM H+-ATPase in non-photosynthetic tissues. However, how PM H+-ATPase affect the growth in photosynthetic tissues of Arabidopsis remains unclear. Here, a combination of transcriptomics and cis-regulatory element analysis was conducted to identify the impact of PM H+-ATPase on global transcript levels and the molecular mechanism downstream of the PM H+-ATPase. The PM H+-ATPase activation increased transcript levels globally, especially cell wall modification-related genes. The transcript level changes were in PM H+-ATPase-dependent manner. Involvement of Ca2+ was suggested as CAMTA motif was enriched in the promoter of PM H+-ATPase-induced genes and cytosolic Ca2+ elevated upon PM H+-ATPase activation. PM H+-ATPase activation in photosynthetic tissues promotes the expression of cell wall modification enzymes and shoot growth, adding a novel perspective of photosynthesis-dependent PM H+-ATPase activation in photosynthetic tissues to the acid growth theory that has primarily based on findings from non-photosynthetic tissues.

A phytohormone abscisic acid (ABA) has a major role in abiotic stress responses in plants, and subclass III SNF1-related protein kinase 2 (SnRK2) mediates ABA signaling. In this study, we identified Raf36, a group C Raf-like protein kinase in Arabidopsis, as an interacting protein with SnRK2. A series of reverse genetic and biochemical analyses revealed that Raf36 negatively regulates ABA responses and is directly phosphorylated by SnRK2s. In addition, we found that Raf22, another C-type Raf-like kinase, functions partially redundantly with Raf36 to regulate ABA responses. Comparative phosphoproteomic analysis using Arabidopsis wild-type and raf22raf36-1 plants identified proteins that are phosphorylated downstream of Raf36 and Raf22 in planta. Together, these results reveal a novel subsection of ABA-responsive phosphosignaling pathways branching from SnRK2.

Abstract Perception of pathogen-derived ligands by corresponding host receptors is a pivotal strategy in eukaryotic innate immunity. In plants, this is complemented by circadian anticipation of infection timing, promoting basal resistance even in the absence of pathogen threat. Here, we report that trichomes, hair-like structures on the epidermis, directly sense external mechanical forces caused by raindrops to anticipate waterborne infections in Arabidopsis thaliana . Exposure of leaf surfaces to mechanical stimuli initiates the concentric propagation of intercellular calcium waves away from trichomes to induce defence-related genes. Propagating calcium waves enable effective immunity against pathogenic microbes through the calmodulin-binding transcription activator 3 (CAMTA3) and mitogen-activated protein kinases. We propose a novel layer of plant immunity in which trichomes function as mechanosensory cells to detect potential risks.

ABSTRACT Cleavage factor I (CFI) is a four-subunit protein complex of the pre-mRNA 3’ end processing machinery in eukaryotes. In Arabidopsis, AtCFI25a, AtCFI25b, AtCFI59, and AtCFI68 have been identified as potential components of AtCFI, in silico . Here, we show that the AtCFI25a, AtCFI59, and AtCFI68 proteins each pulled down all components of the CFI, confirming that these subunits form the plant CFI complex. Furthermore, either AtCFI59 or AtCFI68 was essential for nuclear localization of the smallest subunit, AtCFI25a. Mutants with single loss-of-function for AtCFI59 or AtCFI68 showed no obvious morphological defects compared to wild-type plants, while the double mutant displayed pleiotropic morphological defects, identical to those previously reported for AtCFI25a loss-of-function plants. Moreover, these morphological defects correlated with alterations in the usage of 3’ UTR cleavage and polyadenylation sites. atcfi25a , atcfi25a atcfi25b and atcfi59 atcfi68 double mutants showed widespread changes in the choice of cleavage and polyadenylation sites. In most cases, more proximal cleavage and polyadenylation sites were used, leading to shorter 3’ UTRs. In particular, genes involved in light intensity, light harvesting, photosynthesis and cold responses showed significant dependence on AtCFI function. Furthermore, transcripts coding for AtCFI subunits showed altered 3’ end processing in these mutants, suggesting self-regulation function of AtCFI in plants.