Plants rely on a complex network of cell surface receptors to integrate developmental and environmental cues into behaviour adapted to the conditions. The largest group of these receptors, leucine-rich repeat receptor-like kinases, form a complex interaction network that is modulated and extended by receptor-like proteins. This raises the question of how specific outputs can be generated when receptor proteins are engaged in a plethora of promiscuous interactions. RECEPTOR-LIKE PROTEIN 44 acts to promote brassinosteroid and phytosulfokine signalling, which orchestrate a wide variety of cellular responses. However, it is unclear how these activities are coordinated. Here, we show that RLP44 is phosphorylated in its highly conserved C-terminal cytosolic tail and that this post-translational modification governs its subcellular localization. RLP44 variants in which phosphorylation is blocked enter endocytosis prematurely, leading to an almost entirely intracellular localization, whereas mimicking phosphorylation results in preferential RLP44 localization at the plasma membrane. Phosphorylation is crucial for regulating RLP44s interaction with the brassinosteroid receptor BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1, and thus its function in BR signalling activation. In contrast, the interaction of RLP44 with PHYTOSULFOKINE RECEPTOR 1 is not affected by its phospho-status. Analysis of the contribution of individual amino acid modifications suggests that routing of RLP44 to its target receptor complexes is controlled by its phosphorylation pattern, providing a framework to understand how a common component of different receptor complexes can get specifically engaged in a particular signalling pathway.

Multicellularity arose independently in plants and animals, but invariably requires robust determination and maintenance of cell fate. This is exemplified by the highly specialized water- and nutrient-conducting cells of the plant vasculature, which are specified long before their commitment to terminal differentiation. Here, we show that the hormone receptor BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1 (BRI1) is required for root vascular cell fate maintenance, as BRI1 mutants show ectopic xylem in procambial position. However, this phenotype is unrelated to classical brassinosteroid signalling outputs. Instead, BRI1 is required for the expression and function of its interaction partner RECEPTOR-LIKE PROTEIN 44 (RLP44), which, in turn, associates with the receptor for the peptide hormone phytosulfokine (PSK). We show that PSK signalling is required for the maintenance of procambial cell identity and is quantitatively controlled by RLP44, which promotes complex formation between the receptor for PSK and its co-receptor. Mimicking the loss of RLP44, PSK-related mutants show ectopic xylem in the position of procambium, whereas rlp44 can be rescued by exogenous PSK. Based on these findings, we propose that RLP44 controls cell fate by connecting BRI1 and PSK signalling, providing a mechanistic framework for the integration of signalling mediated by the plethora of plant receptor-like kinases at the plasma membrane.

SUMMARY Viruses are obligate intracellular parasites with limited proteomes that heavily rely on the cell molecular machinery for their multiplication and spread. Plant viruses frequently cause symptoms through interference with host developmental programs. Despite the agricultural relevance of symptom development in virus-infected crops, the molecular mechanisms underlying these viral effects remain elusive. Here, we show that the symptoms triggered by tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) depend on the physical interaction between the host-mimicking domain of a virus-encoded protein, C4, and a plant-specific family of RCC1-like domain-containing (RLD) proteins. C4 outcompetes endogenous interactors of RLDs, disrupting RLD function in the regulation of endomembrane trafficking and polar auxin transport, ultimately leading to the developmental alterations recognized as symptoms of the viral infection. Importantly, symptoms do not have a detectable effect on the performance of the virus in the plant host, but they serve as attractants for the viral insect vector, the whitefly Bemisia tabaci , hence promoting pathogen spread. Our work uncovers the molecular underpinnings of the viral manipulation that leads to symptom development in the TYLCV-tomato pathosystem, and suggests that symptoms have evolved as a strategy to promote viral transmission by the insect vector. Given that most plant viruses are insect-transmitted, the principles described here might have broad applicability to crop-virus interactions.

ABSTRACT As intracellular parasites, viruses need to manipulate the molecular machinery of their host cells in order to enable their own replication and spread. This manipulation is based on the activity of virus-encoded proteins. The reduced size of viral genomes imposes restrictions in coding capacity; how the action of the limited number of viral proteins results in the massive cell reprogramming observed during the viral infection is a long-standing conundrum in virology. In this work, we explore the hypothesis that combinatorial interactions expand the multifunctionality of viral proteins, which may exert different activities individually and when in combination, physical or functional. We show that the proteins encoded by a plant-infecting DNA virus physically associate with one another in an intricate network. Our results further demonstrate that these interactions can modify the subcellular localization of the viral proteins involved, and that co-expressed interacting viral proteins can exert novel biological functions in planta that go beyond the sum of their individual functions. Based on this, we propose a model in which combinatorial physical and functional interactions between viral proteins enlarge the functional landscape of the viral proteome, which underscores the importance of studying the role of viral proteins in the context of the infection.