Salinity is a major abiotic stress affecting plant cultivation and productivity. Thellungiella halophila is a halophyte and has been used as a model for studying plant salt tolerance. Understanding the molecular mechanisms of salinity tolerance will facilitate the generation of salt tolerant crops. Here we report comparative leaf proteomics of Arabidopsis, a glycophyte, and its close relative Thellungiella, a halophyte, under different salt stress conditions. Proteins from control and NaCl treated Arabidopsis and Thellungiella leaf samples were extracted and separated by two-dimensional gel electrophoresis. A total of 88 protein spots from Arabidopsis gels and 37 protein spots from Thellungiella gels showed significant changes. Out of these spots, a total of 79 and 32 proteins were identified by mass spectrometry in Arabidopsis and Thellungiella, respectively. Most of the identified proteins were involved in photosynthesis, energy metabolism, and stress response in Arabidopsis and Thellungiella. As a complementary approach, isobaric tag for relative and absolute quantification (iTRAQ) LC−MS was used to identify crude microsomal proteins. A total of 31 and 32 differentially expressed proteins were identified in Arabidopsis and Thellungiella under salt treatment, respectively. Overall, there were more proteins changed in abundance in Arabidopsis than in Thellungiella. Distinct patterns of protein changes in the two species were observed. Collectively, this work represents the most extensive proteomic description of salinity responses of Arabidopsis and Thellungiella and has improved our knowledge of salt tolerance in glycophytes and halophytes.

Abstract As a well-conserved histone variant, H2A.Z epigenetically regulates plant growth and development as well as the interaction with environmental factors. However, the role of H2A.Z in response to salt stress remains unclear, and whether nucleosomal H2A.Z occupancy work on the gene responsiveness upon salinity is obscure. Here, we elucidate the involvement of H2A.Z in salt response by analyzing H2A.Z disorder plants with impaired or overloaded H2A.Z deposition. The salt tolerance is dramatically accompanied by H2A.Z deficiency and reacquired in H2A.Z OE lines. H2A.Z disorder changes the expression profiles of large-scale of salt responsive genes, announcing that H2A.Z is required for plant salt response. Genome-wide H2A.Z mapping shows that H2A.Z level is induced by salt condition across promoter, TSS and TES (−1 kb to +1kb), the peaks preferentially enrich at promoter regions near TSS. We further show that H2A.Z deposition within TSS provides a direct role on transcriptional control, which has both repressive and activating effects, while it is found generally H2A.Z enrichment negatively correlate with gene expression level response to salt stress. This study shed light on the H2A.Z function in salt tolerance, highlighting the complex regulatory mechanisms of H2A.Z on transcriptional activity for yielding appropriate responses to particularly environmental stress.

Abstract Plant growth‐promoting rhizobacteria (PGPR) are known for their role in ameliorating plant stress, including alkaline stress, yet the mechanisms involved are not fully understood. This study investigates the impact of various inoculum doses of Bacillus licheniformis Jrh14‐10 on Arabidopsis growth under alkaline stress and explores the underlying mechanisms of tolerance enhancement. We found that all tested doses improved the growth of NaHCO 3 ‐treated seedlings, with 10 9 cfu/mL being the most effective. Transcriptome analysis indicated downregulation of ethylene‐related genes and an upregulation of polyamine biosynthesis genes following Jrh14‐10 treatment under alkaline conditions. Further qRT‐PCR analysis confirmed the suppression of ethylene biosynthesis and signaling genes, alongside the activation of polyamine biosynthesis genes in NaHCO 3 ‐stressed seedlings treated with Jrh14‐10. Genetic analysis showed that ethylene signaling‐deficient mutants ( etr1‐3 and ein3‐1 ) exhibited greater tolerance to NaHCO 3 than the wild type, and the growth‐promoting effect of Jrh14‐10 was significantly diminished in these mutants. Additionally, Jrh14‐10 was found unable to produce 1‐aminocyclopropane‐1‐carboxylic acid (ACC) deaminase, indicating it does not reduce the ethylene precursor ACC in Arabidopsis . However, Jrh14‐10 treatment increased the levels of polyamines (putrescine, spermidine, and spermine) in stressed seedlings, with spermidine particularly effective in reducing H 2 O 2 levels and enhancing F v /F m under NaHCO 3 stress. These findings reveal a novel mechanism of PGPR‐induced alkaline tolerance, highlighting the crosstalk between ethylene and polyamine pathways, and suggest a strategic redirection of S‐adenosylmethionine towards polyamine biosynthesis to combat alkaline stress.

Enhancing photosynthesis is a pivotal strategy for achieving sustainable plant production. Blue and red light facilitate plant growth since these wavelengths are readily absorbed by chlorophyll pigments and power crucial photosynthetic processes. In this investigation, double light conversion films were prepared by incorporating biomass-derived carbon dots into a polyvinyl alcohol matrix (CDs@PVAs). The study conclusively demonstrated that CDs@PVAs can convert ultraviolet and green light from sunlight into blue and red light. Using 2-week-old Athaliana plants as the model organism, the Athaliana plants were covered with CDs@PVAs and then exposed to simulated sunlight (0.57 mW cm−2) for 1 hour. The Fv/Fm value in the presence of the CDs@PVAs was approximately 12% higher than without the film, indicating a significant boost in photosynthesis. Analysis of gene expression showed that the CDs@PVAs cause significant upregulation of genes associated with photosynthesis. These double light conversion films thus emerge as promising contenders for eco-friendly plant cultivation methods that circumvent reliance on electric power. Their potential applications in agriculture are substantial, underscoring their significance in promoting sustainable practices.

Saline and alkaline stresses limit plant growth and reduce crop yield. Soil salinization and alkalization seriously threaten the sustainable development of agriculture and the virtuous cycle of ecology. Biofertilizers made from plant growth−promoting rhizobacteria (PGPR) not only enhance plant growth and stress tolerance, but also are environmentally friendly and cost-effective. There have been many studies on the mechanisms underlying PGPRs enhancing plant salt resistance. However, there is limited knowledge about the interaction between PGPR and plants under alkaline–sodic stress. To clarify the mechanisms underlying PGPR’s improvement of plants’ tolerance to alkaline–sodic stress, we screened PGPR from the rhizosphere microorganisms of local plants growing in alkaline–sodic land and selected an efficient strain, Bacillus altitudinis AD13−4, as the research object. Our results indicate that the strain AD13−4 can produce various growth-promoting substances to regulate plant endogenous hormone levels, cell division and differentiation, photosynthesis, antioxidant capacity, etc. Transcriptome analysis revealed that the strain AD13−4 significantly affected metabolism and secondary metabolism, signal transduction, photosynthesis, redox processes, and plant–pathogen interactions. Under alkaline–sodic conditions, inoculation of the strain AD13−4 significantly improved plant biomass and the contents of metabolites (e.g., soluble proteins and sugars) as well as secondary metabolites (e.g., phenols, flavonoids, and terpenoids). The 16S rRNA gene sequencing results indicated that the strain AD13−4 significantly affected the abundance and composition of the rhizospheric microbiota and improved soil activities and physiochemical properties. Our study provides theoretical support for the optimization of saline–alkali-tolerant PGPR and valuable information for elucidating the mechanism of plant alkaline–sodic tolerance.