Abscisic acid (ABA) is a key hormone for plant growth, development, and stress adaptation. Perception of ABA through four types of receptors has been reported. We show here that impairment of ABA perception through the PYRABACTIN RESISTANCE1 (PYR1)/PYR1-LIKE (PYL)/REGULATORY COMPONENTS OF ABA RECEPTORS (RCAR) branch reduces vegetative growth and seed production and leads to a severe open stomata and ABA-insensitive phenotype, even though other branches for ABA perception remain functional. An Arabidopsis thaliana sextuple mutant impaired in six PYR/PYL receptors, namely PYR1, PYL1, PYL2, PYL4, PYL5, and PYL8, was able to germinate and grow even on 100 μM ABA. Whole-rosette stomatal conductance (Gst) measurements revealed that leaf transpiration in the sextuple pyr/pyl mutant was higher than in the ABA-deficient aba3-1 or ABA-insensitive snrk2.6 mutants. The gradually increasing Gst values of plants lacking three, four, five, and six PYR/PYLs indicate quantitative regulation of stomatal aperture by this family of receptors. The sextuple mutant lacked ABA-mediated activation of SnRK2s, and ABA-responsive gene expression was dramatically impaired as was reported in snrk2.2/2.3/2.6. In summary, these results show that ABA perception by PYR/PYLs plays a major role in regulation of seed germination and establishment, basal ABA signaling required for vegetative and reproductive growth, stomatal aperture, and transcriptional response to the hormone.

Abscisic acid (ABA) signaling plays a critical role in regulating root growth and root system architecture. ABA-mediated growth promotion and root tropic response under water stress are key responses for plant survival under limiting water conditions. In this work, we have explored the role of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) PYRABACTIN RESISTANCE1 (PYR1)/PYR1-LIKE (PYL)/REGULATORY COMPONENTS OF ABA RECEPTORS for root ABA signaling. As a result, we discovered that PYL8 plays a nonredundant role for the regulation of root ABA sensitivity. Unexpectedly, given the multigenic nature and partial functional redundancy observed in the PYR/PYL family, the single pyl8 mutant showed reduced sensitivity to ABA-mediated root growth inhibition. This effect was due to the lack of PYL8-mediated inhibition of several clade A phosphatases type 2C (PP2Cs), since PYL8 interacted in vivo with at least five PP2Cs, namely HYPERSENSITIVE TO ABA1 (HAB1), HAB2, ABA-INSENSITIVE1 (ABI1), ABI2, and PP2CA/ABA-HYPERSENSITIVE GERMINATION3 as revealed by tandem affinity purification and mass spectrometry proteomic approaches. We also discovered that PYR/PYL receptors and clade A PP2Cs are crucial for the hydrotropic response that takes place to guide root growth far from regions with low water potential. Thus, an ABA-hypersensitive pp2c quadruple mutant showed enhanced hydrotropism, whereas an ABA-insensitive sextuple pyr/pyl mutant showed reduced hydrotropic response, indicating that ABA-dependent inhibition of PP2Cs by PYR/PYLs is required for the proper perception of a moisture gradient.

Abstract Mulberry ( Morus alba L.) is considered a millenary medicinal plant and a food source for silkworms. Different M. alba extracts offer a variety of biological and pharmacological properties that are in part attributed to stilbenoids, a small group of phenylpropanoids that include resveratrol and oxyresveratrol. These are naturally present in non-renewable parts of mulberry trees, impeding their efficient extraction. As a way to bypass this spatiotemporal restriction, we generated cell suspensions from mulberry twigs and demonstrated that the combined use of methyl jasmonate and methyl- or hydroxypropyl-β-cyclodextrins elicited a high production of resveratrol and oxyresveratrol, both intra and extracellularly. To identify oxyresveratrol-producing enzymes (unknown to date), we first improved the structural and functional annotation of the mulberry genome by integrating short and long-read sequencing data. We further combined this data with transcriptome, metabolite and proteome time-series evidence to identify a complete set of elicited phenylpropanoid- and stilbenoid-related genes. These included 22 stilbene synthase ( STS ) genes and a group of six p -coumaroyl-CoA 2’-hydroxylases (C2’Hs) that were highly co-expressed with resveratrol and oxyresveratrol accumulation. We transiently transformed Nicotiana benthamiana plants and grapevine ( Vitis vinifera L.) cell suspensions to functionally validate the role of C2’Hs as the first committed step of oxyresveratrol synthesis, providing an alternative substrate for STSs by hydroxylating p -coumaroyl-coA into 2’4’-dihydroxycinnamoyl-CoA. We offer tools for genomic and transcriptomic exploration in the context of jasmonate elicitation aiding in the characterization of novel stilbenoid-modifying and regulatory genes in the Morus genus.

Abstract The identification of those prevailing ABA receptors and molecular mechanisms that trigger drought adaptation in crops well adapted to harsh conditions such as date palm ( Phoenix dactylifera , Pd) sheds light on plant-environment interactions. We reveal that PdPYL8-like receptors are predominantly expressed under abiotic stress, being Pd27 the most expressed receptor in date palm. Therefore, subfamily I PdPYL8-like receptors have been selected for ABA signaling during abiotic stress response in this crop. Biochemical characterization of PdPYL8-like and PdPYL1-like receptors revealed receptor- and ABA-dependent inhibition of PP2Cs, which triggers activation of the pRD29B-LUC reporter in response to ABA. PdPYLs efficiently abolish PP2C-mediated repression of ABA signaling, but loss of the Trp lock in the seed-specific AHG1-like phosphatase PdPP2C79 markedly impairs its inhibition by ABA receptors. Characterization of Arabidopsis transgenic plants that express PdPYLs shows enhanced ABA signaling in seed, root and guard cells. Specifically, Pd27 overexpressing (OE) plants showed lower ABA content and were more efficient than wild type to lower transpiration at negative soil water potential, leading to enhanced drought tolerance. Finally, PdPYL8-like receptors accumulate after ABA treatment, which suggests that ABA-induced stabilization of these receptors operates in date palm for efficient boosting of ABA signaling in response to abiotic stress. Highlight Date palm response to abiotic stress is triggered through PYL8-like ABA receptors that are stabilized by the hormone, which boosts plant adaptation to drought mediated by ABA.

Abstract Grapevine ( Vitis vinifera L.) is the world's third most valuable horticultural crop, and the current environmental scenario is massively shifting the grape cultivation landscape. The increase in heatwaves and drought episodes alter fruit ripening, compromise grape yield and vine survival, intensifying the pressure on using limited water resources. ABA is a key phytohormone that reduces canopy transpiration and helps plants to cope with water deficit. However, the exogenous application of ABA is impractical because it suffers fast catabolism, and UV‐induced isomerization abolishes its bioactivity. Consequently, there is an emerging field for developing molecules that act as ABA receptor agonists and modulate ABA signaling but have a longer half‐life. We have explored the foliar application of the iSB09 and AMF4 agonists in the two grapevine cultivars cv. ‘Bobal’ and ‘Tempranillo’ to induce an ABA‐like response to facilitate plant adaptation to drought. The results indicate that iSB09 and AMF4 act through the VviPYL1‐like, VviPYL4‐like, and VviPYL8‐like ABA receptors to trigger stomatal closure, reduce plant transpiration, and increase water use efficiency. Structural and bioinformatic analysis of VviPYL1 in complex with ABA or these agonists revealed key structural determinants for efficient ligand binding, providing a mechanistic framework to understand receptor activation by the ligands. Physiological analyses further demonstrated that iSB09 has a more sustained effect on reducing transpiration than ABA, and agonist spraying of grapevine leaves protected PSII during drought stress. These findings offer innovative approaches to strengthen the vine's response to water stress and reduce plant consumptive water use under limited soil water conditions.