NDP kinases (NDPKs) are multifunctional proteins that regulate a variety of eukaryotic cellular activities, including cell proliferation, development, and differentiation. However, much less is known about the functional significance of NDPKs in plants. We show here that NDPK is associated with H 2 O 2 -mediated mitogen-activated protein kinase signaling in plants. H 2 O 2 stress strongly induces the expression of the NDPK2 gene in Arabidopsis thaliana ( AtNDPK2 ). Proteins from transgenic plants overexpressing AtNDPK2 showed high levels of autophosphorylation and NDPK activity, and they have lower levels of reactive oxygen species (ROS) than wild-type plants. Mutants lacking AtNDPK2 had higher levels of ROS than wild type. H 2 O 2 treatment induced the phosphorylation of two endogenous proteins whose molecular weights suggested they are AtMPK3 and AtMPK6, two H 2 O 2 -activated A. thaliana mitogen-activated protein kinases. In the absence of H 2 O 2 treatment, phosphorylation of these proteins was slightly elevated in plants overexpressing AtNDPK2 but markedly decreased in the AtNDPK2 deletion mutant. Yeast two-hybrid and in vitro protein pull-down assays revealed that AtNDPK2 specifically interacts with AtMPK3 and AtMPK6. Furthermore, AtNDPK2 also enhances the myelin basic protein phosphorylation activity of AtMPK3 in vitro . Finally, constitutive overexpression of AtNDPK2 in Arabidopsis plants conferred an enhanced tolerance to multiple environmental stresses that elicit ROS accumulation in situ . Thus, AtNDPK2 appears to play a previously uncharacterized regulatory role in H 2 O 2 -mediated MAPK signaling in plants.

Abstract The Ca2+-binding protein calmodulin mediates cellular Ca2+ signals in response to a wide array of stimuli in higher eukaryotes. Plants express numerous CaM isoforms. Transcription of one soybean (Glycine max) CaM isoform, SCaM-4, is dramatically induced within 30 min of pathogen or NaCl stresses. To characterize the cis-acting element(s) of this gene, we isolated an approximately 2-kb promoter sequence of the gene. Deletion analysis of the promoter revealed that a 130-bp region located between nucleotide positions −858 and −728 is required for the stressors to induce expression of SCaM-4. A hexameric DNA sequence within this region, GAAAAA (GT-1 cis-element), was identified as a core cis-acting element for the induction of the SCaM-4 gene. The GT-1 cis-element interacts with an Arabidopsis GT-1-like transcription factor, AtGT-3b, in vitro and in a yeast selection system. Transcription of AtGT-3b is also rapidly induced within 30 min after pathogen and NaCl treatment. These results suggest that an interaction between a GT-1 cis-element and a GT-1-like transcription factor plays a role in pathogen- and salt-induced SCaM-4 gene expression in both soybean and Arabidopsis.

Multiple transcription factors (TFs) play essential roles in plants under abiotic stress, but how these multiple TFs cooperate in abiotic stress responses remains largely unknown. In this study, we provide evidence that the NAC (for NAM, ATAF1/2, and CUC2) TF ANAC096 cooperates with the bZIP-type TFs ABRE binding factor and ABRE binding protein (ABF/AREB) to help plants survive under dehydration and osmotic stress conditions. ANAC096 directly interacts with ABF2 and ABF4, but not with ABF3, both in vitro and in vivo. ANAC096 and ABF2 synergistically activate RD29A transcription. Our genome-wide gene expression analysis revealed that a major proportion of abscisic acid (ABA)-responsive genes are under the transcriptional regulation of ANAC096. We found that the Arabidopsis thaliana anac096 mutant is hyposensitive to exogenous ABA and shows impaired ABA-induced stomatal closure and increased water loss under dehydration stress conditions. Furthermore, we found the anac096 abf2 abf4 triple mutant is much more sensitive to dehydration and osmotic stresses than the anac096 single mutant or the abf2 abf4 double mutant. Based on these results, we propose that ANAC096 is involved in a synergistic relationship with a subset of ABFs for the transcriptional activation of ABA-inducible genes in response to dehydration and osmotic stresses.

SUMMARY Adaptation to soil is a well-regulated process vital for plant life. AtHB23 is a homeodomain-leucine zipper I transcription factor (TF), previously revealed as crucial for plant survival in front of salinity conditions. We wondered whether this TF has partners to achieve this essential function. A TF cDNA library screening, Y2H, BiFC, and CoIP assays were complemented with expression analyses and phenotypic characterizations of silenced, mutant, overexpressor, and crossed plants in normal and salinity conditions. We revealed that AtHB23, AtPHL1, and AtMYB68 interact with each other, modulating root development and salinity response. The encoding genes coexpress in specific root tissues and developmental stages. In normal conditions, amiR68 silenced plants have less initiated roots, the opposite phenotype to that showed by amiR23 ones. AtMYB68 and AtPHL1 play contrary roles in lateral root elongation. Under salinity, where AtHB23 plays a crucial positive function, AtMYB68 cooperates with it, whereas AtPHL1 obstructs its action impacting survival ability and supporting the complex interaction between AtHB23, AtPHL1, and AtMYB68 in the primary and lateral roots. The root adaptation capability was associated with the amyloplast state. We identified new molecular players that through a complex relationship determine Arabidopsis root architecture and survival ability in salinity conditions.

Abstract Jasmonic acid (JA) and ethylene (ET) signaling modulate plant defense against necrotrophic pathogens. These hormone pathways lead to transcriptional reprogramming, which is a major part of plant immunity and requires the roles of transcription factors. ET response factors are responsible for the transcriptional regulation of JA/ET-responsive defense genes, among which ORA59 functions as a key regulator of this process and has been implicated in the JA-ET crosstalk. Here, we identified the ERELEE4 as an ORA59-binding cis -element, in addition to the well-characterized GCC box, demonstrating that ORA59 regulates JA/ET-responsive genes through direct binding to these elements in the gene promoters. Notably, ORA59 exhibited differential preference for the GCC box and ERELEE4, depending on whether ORA59 activation is achieved by JA and ET, respectively. Our results provide insights into how ORA59 can generate specific patterns of gene expression dynamics through JA and ET hormone pathways.

Abstract Heat stress is a substantial and imminent threat to plant growth and development. Understanding its adverse effects on plant development at the molecular level is crucial for sustainable agriculture. However, the molecular mechanism underlying how heat stress causes developmental defects in flowers remains poorly understood. Here, we identified Indole-3-Acetic Acid 8 (IAA8), a repressor of auxin signaling, as a substrate of mitogen-activated protein kinases (MPKs) in Arabidopsis thaliana, and found that MPK-mediated phosphorylation of IAA8 inhibits flower development. MPKs phosphorylated three residues of IAA8: S74, T77, and S135. Interestingly, transgenic plants overexpressing a phospho-mimicking mutant of IAA8 (IAA8DDD OX) exhibited defective flower development due to high IAA8 levels. Furthermore, MPK-mediated phosphorylation inhibited IAA8 polyubiquitination, thereby significantly increasing its stability. Additionally, the expression of key transcription factors involved in flower development, such as bZIP and MYB genes, was significantly perturbed in the IAA8DDD OX plants. Collectively, our study demonstrates that heat stress inhibits flower development by perturbing the expression of flower development genes through the MPK-mediated phosphorylation of IAA8, suggesting that Aux/IAA phosphorylation enables plants to fine-tune their development in response to environmental stress.