Abstract Calmodulin-like proteins (CaM-like; CML) are the largest family of calcium-binding proteins in plants, yet the functions of most CMLs are unknown. Arabidopsis CML13 and CML14 are closely related paralogs that interact with the isoleucine-glutamine (IQ) domains of myosins, IQ-domain (IQD) proteins, and CaM-activated transcription factors (CAMTAs). Here, we explored the physiological roles of CML13 and CML14 during development by using dexamethasone-inducible RNA silencing to suppress either CML13 or CML14 transcript levels. In the absence of inducible suppression, CML13 - and CML14 -RNA-interference lines were indistinguishable from WT plants throughout development. In contrast, induction of silencing treatment led to rapid increases in RNA-hairpin production that correlated with a targeted reduction in CML13 or CML14 transcript levels and a range of developmental and morphological effects. RNA suppression treatment did not impair the germination of CML13- or 14 -RNA-interference lines, but these seedlings were chlorotic, displayed high mortality, and failed to achieve seedling establishment. Induced RNA suppression of mature plants led to reduced silique length, shorter roots, and rapid leaf senescence in CML13- and 14 -RNA-interference plants. Plants induced for RNA suppression at 2 weeks post-germination exhibited a much stronger phenotype than treatment of 3-, 4-, or 5-week-old plants. Collectively, our data indicate that both CML13 and CML14 are essential for normal development and function across a broad range of tissues and developmental stages. Highlight CML13 and CML14 are biochemically unique among the CML family and interact with proteins that possess IQ domains. Here, we show that both paralogs are essential for normal plant growth and development.

ABSTRACT Symbiotic interactions between rhizobia and legumes result in the formation of root nodules, which fix nitrogen that can be used for plant growth. Rhizobia usually invade legume roots through a plant-made tunnel-like structure called an infection thread (IT). Rhizobium-directed polar growth ( RPG ) encodes a coiled-coil protein that was identified in Medicago truncatula as required for root nodule infection, but the function of RPG remains poorly understood. In this study, we identified and characterized RPG in Lotus japonicus and determined that it is required for IT formation. RPG was induced by Mesorhizobium loti or purified Nodulation factor and displayed an infection-specific expression pattern. Nodule inception (NIN) bound to the RPG promoter and induced its expression. A GFP-RPG protein was localized in puncta subcellular localization in L. japonicus root protoplasts and in root hairs infected by M. loti . The N-terminal predicted C2 lipid-binding domain of RPG was not required for this subcellular localization or for function. CERBERUS, a U-box E3 ligase which is also required for rhizobial infection, was found to be localized in similar puncta. RPG co-localized and directly interacted with CERBERUS at the early endosomes (TGN/EE) compartment and near the nuclei in root hairs after rhizobia inoculation. Our study sheds light on that a RPG-CERBERUS protein complex that is involved in an exocytotic pathway mediating IT polarity growth which is driven by nuclear migration. One sentence summary Puncta localization RPG-CERBERUS protein complex promote polarity growth of ITs driven by nuclear migration.