High-salinity, drought, and low temperature are three common environmental stress factors that seriously influence plant growth and development worldwide. Recently, microRNAs (miRNAs) have emerged as a class of gene expression regulators that have also been linked to stress responses. However, the relationship between miRNA expression and stress responses is just beginning to be explored. Here, we identified 14 stress-inducible miRNAs using microarray data in which the effects of three abiotic stresses were surveyed in Arabidopsis thaliana . Among them, 10 high-salinity-, four drought-, and 10 cold-regulated miRNAs were detected, respectively. miR168, miR171, and miR396 responded to all of the stresses. Expression profiling by RT-PCR analysis showed great cross-talk among the high-salinity, drought, and cold stress signaling pathways. The existence of stress-related elements in miRNA promoter regions provided further evidence supporting our results. These findings extend the current view about miRNA as ubiquitous regulators under stress conditions.

Abstract Grain yield and salt tolerance are critical for crop production. However, the genetic and biochemical basis underlying the trade-off of these characters remain poorly described in crops. We show here that SiPLATZ12 transcription factor positively regulates multiple elite yield traits at the expense of salt tolerance in foxtail millet. SiPLATZ12 overexpression increases seed size, panicle length, and stem diameter, while reduces plant height and salt tolerance of foxtail millet. A 9-bp insertion in the SiPLATZ12 promoter has significant effects on the different expression of SiPLATZ12 , multiple yield traits, and salt tolerance between foxtail millet and its wild ancestor, green foxtail. Moreover, SiPLATZ12 upregulates the expression of genes involved in seed development, but repressing the transcription of most NHX, SOS , and CBL genes to regulate Na + , K + and pH homeostasis. Therefore, our results uncover a domesticated site that could be used to improve grain yield and salt tolerance in foxtail millet.

Abstract PLATZ transcription factors play important roles in plant growth, development, and biotic and abiotic stress responses. However, how PLATZ regulates plant drought tolerance and ABA sensitivity remains largely unknown. Here, we show that PLATZ4 increases drought tolerance and ABA sensitivity in Arabidopsis thaliana by suppressing the expression of PIP2;8, DEG3 , At1g33840 and At3g01345, while upregulating the expression of PR1, ABI3, ABI4 and ABI5 . Moreover, PLATZ4 directly binds A/T-rich sequences within the PIP2;8 promoter but not ABI3, ABI4 and ABI5 promoters. Consistent with this, PIP2;8 acts epistatically to PLATZ4 . Furthermore, the aquaporin activity of PIP2;8 was confirmed in Xenopus laevis oocytes and yeast cells in response to osmotic stress. Analysis of water loss of seedlings overexpressing PIP2;8 or lacking PIP2;8 function indicated that PIP2;8-mediated water flow is particularly active in response to drought stress in planta . Accordingly, stomatal closure was enhanced in pip2;8 mutants but reduced in PIP2;8 -overexpressing plants. In platz4 mutant and PLATZ 4-overexpressing plants, water loss and stomatal closure changed oppositely to those in pip2;8 mutants and PIP2;8- overexpressing plants, respectively. In addition, the interaction between PLATZ4 and AITR6 was confirmed by several assays, and the binding of PIP2;8 promoter by PLATZ4 was strengthened by an interaction with AITR6. Collectively, our findings reveal that PLATZ4 interacts with AITR6 to increase ABA sensitivity and drought tolerance in Arabidopsis by upregulating expression of PR1, ABI3, ABI4 and ABI5 while inhibiting the expression of PIP2;8 and associated genes. One sentence summary PLATZ4 interacted with AITR6 to increase drought tolerance and ABA sensitivity in Arabidopsis thaliana by directly bind A/T-rich sequences within the plasma membrane aquaporin (PIP) 2;8 promoter.

Abstract C-terminally encoded peptides (CEPs) are small peptides, typically post-translationally modified, and highly conserved in many species. CEPs are known to play roles in inhibition of plant growth and regulation of development, but the mechanisms are not well understood. In this study, we searched for CEP peptides in foxtail millet ( Setaria italica ). The 14 peptides we identified are divided into two subfamilies. The transcripts of most SiCEP s were more abundant in roots than in other tissues. SiCEP3 , SiCEP4, and SiCEP5 were also expressed at high levels in panicles. Moreover, expression of all SiCEPs was induced by biotic stress and phytohormones. SiCEP3 overexpression and application of biosynthetic SiCEP3 both inhibited the growth of seedlings. In the presence of ABA, growth inhibition and ABA content of seedlings increased with the concentration of SiCEP3. Transcripts encoding two ABA transporters and one ABA receptor were induced by SiCEP3, ABA, and the two in combination. Further analysis revealed that SiCEP3 promoted ABA transport via NRT1.2 and ABCG40. In addition, SiCEP3, ABA, or the combination inhibited the kinase activities of CEP receptors CEPR1/2. Taken together, our results indicated that the CEP–CEPR module mediates ABA signaling by regulating ABCG40, NRT1.2, and PYL4 in planta . Highlight SiCEP3, a C-terminally encoded peptide, can promote ABA import and signaling pathway by inhibiting the kinase activity of its receptors under abiotic stress in Setaria italica .

Abstract Abscisic acid (ABA) transport plays important role in systematic plant responses to environmental factors. Here, we showed that C-terminally encoded peptide receptor 2 (CEPR2) directly interacted with the ABA transporter NRT1.2. Using transgenic seedlings, we demonstrated that NRT1.2 positively regulated the ABA response, and that CEPR2 acted on NRT1.2 epistatically and negatively. Under normal conditions, CEPR2 phosphorylated NRT1.2 at least at serine 292 to promote the degradation of NRT1.2. However, ABA and serine 292 nonphospharylation strongly inhibited the degradation of NRT1.2, indicating that ABA-inhibited the phosphorylation of NRT1.2. Transport assays in yeast and Xenopus oocytes showed that nonphosphorylated NRT1.2 had high levels of ABA-import activity, but phosphorylated NRT1.2 did not import ABA. Analyses of complement nrt1.2 mutants by mimicking nonphospharylated and phospharylated NRT1.2 confirmed that nonphospharylated NRT1.2 S292A had high stability and ABA import activity in planta . Further experiments indicated that NRT1.2 was degraded via the 26S proteasome and vacuolar degradation pathways. UBC32, UBC33, and UBC34 interacted with, and mediated the ubiquitination of NRT1.2. UBC32, UBC33, and UBC34 acted on NRT1.2 epistatically and negatively in planta . Thus, our results suggested the existence of novel plant mechanisms regulating NRT1.2 stability and ABA import activity in response to environmental conditions.

Abstract Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) is a well-established chelating agent used in industry, agriculture, food, and medicine. However, the analysis of an EDTA-sensitive Arabidopsis thaliana mutant revealed that EDTA can significantly promote nitric oxide (NO) accumulation, indicating that EDTA has unexpected biological functions beyond its chelating activity. This finding challenges our current understanding about the effects of EDTA on biological systems. One Sentence Summary An analysis of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)-sensitive mutants suggests that EDTA can promote the accumulation of nitric oxide.

Unfavourable conditions, such as prolonged drought and high salinity, pose a threat to the survival and agricultural yield of plants. The phytohormone ABA plays a key role in the regulation of plant stress adaptation and is often maintained at high levels for extended periods. While much is known about ABA signal perception and activation in the early signalling stage, the molecular mechanism underlying desensitization of ABA signalling remains largely unknown. Here we demonstrate that in the endoplasmic reticulum (ER)-Golgi network, the key regulators of ABA signalling, SnRK2.2/2.3, undergo N-glycosylation, which promotes their redistribution from the nucleus to the peroxisomes in Arabidopsis roots and influences the transcriptional response in the nucleus during prolonged ABA signalling. On the peroxisomal membrane, SnRK2s can interact with glucose-6-phosphate (G6P)/phosphate translocator 1 (GPT1) to maintain NADPH homeostasis through increased activity of the peroxisomal oxidative pentose phosphate pathway (OPPP). The resulting maintenance of NADPH is essential for the modulation of hydrogen peroxide (H2O2) accumulation, thereby relieving ABA-induced root growth inhibition. The subcellular dynamics of SnRK2s, mediated by N-glycosylation suggest that ABA responses transition from transcriptional regulation in the nucleus to metabolic processes in the peroxisomes, aiding plants in adapting to long-term environmental stress. During prolonged ABA signalling, N-glycosylation-mediated nucleus-peroxisome subcellular dynamics of SnRK2s orchestrate a transition state from short-term sensitive response to long-term acclimation to environmental stress.