The plant WRKY gene family represents an ancient and complex class of zinc-finger transcription factors (TFs) that are involved in the regulation of various physiological processes, such as development and senescence, and in plant response to many biotic and abiotic stresses. Despite the growing number of studies on the genomic organisation of WRKY gene family in different species, little information is available about this family in grapevine (Vitis vinifera L.). In the present study, a total number of 59 putative grapevine WRKY transcription factors (VvWRKYs) were identified based on the analysis of various genomic and proteomic grapevine databases. According to their structural and phylogentic features, the identified grapevine WRKY transcription factors were classified into three main groups. In order to shed light into their regulatory roles in growth and development as well as in response to biotic and abiotic stress in grapevine, the VvWRKYs expression profiles were examined in publicly available microarray data. Bioinformatics analysis of these data revealed distinct temporal and spatial expression patterns of VvWRKYs in various tissues, organs and developmental stages, as well as in response to biotic and abiotic stresses. To also extend our analysis to situations not covered by the arrays and to validate our results, the expression profiles of selected VvWRKYs in response to drought stress, Erysiphe necator (powdery mildew) infection, and hormone treatments (salicilic acid and ethylene), were investigated by quantitative real-time reverse transcription PCR (qRT-PCR). The present study provides a foundation for further comparative genomics and functional studies of this important class of transcriptional regulators in grapevine.

Abstract An increasing number of studies indicate that microbial diversity plays a crucial role in the mediation of ecosystem multifunctionality ( EMF ) in natural ecosystems. However, this point remains mostly overlooked in managed ecosystems, especially in agriculture. Here, we compiled promising strategies for the targeted exploitation of the associations between microbial diversity and EMF of agricultural soils using samples from two long‐term (more than 30 years) experimental field sites in southern China. The two sites experienced a similar monsoon climate and fertilization management practices. We used high‐throughput amplicon sequencing, structural equation modelling and random forest analysis, to analyse our data and validate our hypotheses. We found that soil physiochemical properties and the C‐, N‐, P‐ and S‐cycle enzyme activities were increased with the increase in microbial diversity. Specifically, a positive linear relationship was observed between microbial diversity and EMF , which was mediated by long‐term fertilization management via changes in soil microbial communities and physiochemical properties. Random forest analysis and SEM showed that the important role of microbial diversity on EMF was maintained even when simultaneously taking multiple multifunctionality drivers (soil physiochemical properties, soil aggregation and enzymatic patterns) into account. In addition, microbial diversity, C‐cycle enzyme activity and pH value are feasible predictors of EMF ; these factors were shown to be the main drivers of EMF of arable soils. Our findings suggest that there may be a limited degree of multifunctional redundancy in arable soils. The relationship we observed between microbial diversity and EMF suggests that management practices that foster more diverse soil microbial communities may have the potential to improve the functioning of agroecosystems. A plain language summary is available for this article.

Accurately understanding the critical threshold of leaf magnesium (Mg) concentration is crucial for rapid diagnosis of crop Mg status; however, little information is available on critical Mg concentration for different physiological processes in dicots and monocots. Here, we investigated the sensitivity of biomass, chlorophyll (Chl) at different leaf positions/ages, leaf area (LA), and photosynthesis (Pn) to Mg deficiency between rice (Oryza sativa L.) and cucumber (Cucumis sativus L.). Plants were grown hydroponically under twelve Mg concentration gradients. Results showed reducing the external Mg supply to a certain level resulted in significant decline in biomass, Chl, LA, and Pn in both plants. A leaf Mg threshold of 0.97 mg g−1 DM (dry matter) for total biomass was found in rice, which was not identified in cucumber. Critical Mg thresholds for Chl a, b, and carotenoids (Car) showed a decreasing trend with leaf age, suggesting Chl in upper young leaves are more sensitive to Mg deficiency; however, visible Mg-deficiency symptoms were predominantly in mid-aged leaves with a higher rate of Mg remobilization, especially in cucumber. Leaf critical Mg concentrations for Chl a+b, Pn, and LA were 1.22, 1.05, and 1.00 mg g−1 DM in rice, respectively, which were lower than those of cucumber, 4.23, 4.09, and 3.55 mg g−1 DM, implying that cucumber was more susceptible to low Mg stress; Chl a+b was the most sensitive indicator of Mg deficiency. Overall, Chl a+b of upper young mature leaves can be used as an early diagnostic index of Mg nutrition in crops, especially Mg-insensitive crops.

The progesterone receptor (PR) is a steroid-responsive nuclear receptor, expressed as two isoforms: PR-A and PR-B. The isoforms display distinct expression patterns and biological actions in reproductive target tissues and disruption of PR-A:PR-B signaling is associated with breast cancer development potentially by altering interactions with oncogenic co-regulatory protein (CoRs). However, the molecular details of isoform-specific PR-CoR interactions that influence progesterone signaling remain poorly understood. We employed structural mass spectrometry in this study to investigate the sequential binding mechanism of purified full-length PR and full-length CoRs, steroid receptor coactivator 3 (SRC3) and p300, as complexes with target DNA. Our findings reveal selective CoR NR-box binding by PR and novel interaction surfaces between PR, SRC3, and p300, which change during complex assembly. This provides a structural model for a sequential priming mechanism that activates PR. Comparisons of PR bound to progesterone agonist versus antagonist challenges the classical model of nuclear receptor activation and repression. Collectively, we offer a peptide-level perspective on the organization of the PR transcriptional complex and elucidate the mechanisms behind the interactions of these proteins, both in active and inactive conformations.

Abstract The relationship between nitrogen (N) sources and photosynthetic capacity of leaf differs between species. However, the leaf anatomical variabilities related to photosynthesis ( A ) of shrubs under different forms of N remain imperfectly known. Here, Lonicera Japonica (a shrub) was grown hydroponically in the presence of three forms of N (sole NH 4 + , 50%/50% NH 4 + /NO 3 − and sole NO 3 − ). A and photosynthetic N use efficiency significantly decreased under sole NH 4 + supply, in parallel with down-regulated stomatal conductance ( g s ), mesophyll conductance ( g m ), and electron transfer rate ( J ). Up to the total A decline of 41.28% in sole NH 4 + supply (compare with sole NO 3 − ), the g m attributed to 60.3% of the total limitations. Besides, the decreased internal air space explained the increase of gas-phase resistance, and the increased liquid-phase resistance in sole NH 4 + supply was ascribed to the thicker cell wall thickness ( T cw ) and decreased chloroplasts exposed surface area per unit leaf area ( S c / S ). The discrepancy of S c / S could be interpreted by the altered chloroplasts numbers and the distance between adjacent chloroplasts ( D chl-chl ). These results indicate the alteration of T cw and chloroplast numbers were the main causes of the difference in g m in coping with varied N sources. Highlight Cell wall and chloroplast variability determining the mesophyll conductance under different nitrogen forms

Abstract Potassium (K) availability in plant cells is critical for maintaining plant productivity across many terrestrial ecosystems. Yet, there is no comprehensive assessment of the mechanisms by which plants respond to potassium application in such conditions, despite the global challenge of escalating osmotic stress. Herein, we conducted a meta-analysis using data from 2381 paired observations to investigate plant responses to potassium application across various morphological, physiological, and biochemical parameters under both osmotic and non-osmotic stress. Globally, our results showed the significant effectiveness of potassium application in promoting plant productivity (e.g., +12~30% in total dry weight), elevating photosynthesis (+12~30%), and alleviating osmotic damage (e.g., -19~26% in malonaldehyde), particularly under osmotic stress. Moreover, we found evidence of interactive effects between osmotic stress and potassium on plant traits, which were more pronounced under drought than salt stress, and more evident in C3 than C4 plants. Our synthesis verifies a global potassium control over osmotic stress, and further offers valuable insights into its management and utilization in agriculture and restoration efforts.

Nitrogen (N) is essential for the physiological processes of plants. However, the specific mechanisms by which different nitrogen forms influence rice blast pathogenesis remain poorly understood. This study used hydroponic assays to explore how ammonium (NH