Plants have evolved a number of adaptive responses to cope with growth in conditions of limited phosphate (Pi) supply involving biochemical, metabolic, and developmental changes. We prepared an EMS-mutagenized M(2) population of an Arabidopsis thaliana transgenic line harboring a reporter gene specifically responsive to Pi starvation (AtIPS1::GUS), and screened for mutants altered in Pi starvation regulation. One of the mutants, phr1 (phosphate starvation response 1), displayed reduced response of AtIPS1::GUS to Pi starvation, and also had a broad range of Pi starvation responses impaired, including the responsiveness of various other Pi starvation-induced genes and metabolic responses, such as the increase in anthocyanin accumulation. PHR1 was positionally cloned and shown be related to the PHOSPHORUS STARVATION RESPONSE 1 (PSR1) gene from Chlamydomonas reinhardtii. A GFP::PHR1 protein fusion was localized in the nucleus independently of Pi status, as is the case for PSR1. PHR1 is expressed in Pi sufficient conditions and, in contrast to PSR1, is only weakly responsive to Pi starvation. PHR1, PSR1, and other members of the protein family share a MYB domain and a predicted coiled-coil (CC) domain, defining a subtype within the MYB superfamily, the MYB-CC family. Therefore, PHR1 was found to bind as a dimer to an imperfect palindromic sequence. PHR1-binding sequences are present in the promoter of Pi starvation-responsive structural genes, indicating that this protein acts downstream in the Pi starvation signaling pathway.

Abstract Jasmonates (JAs) trigger an important transcriptional reprogramming of plant cells to modulate both basal development and stress responses. In spite of the importance of transcriptional regulation, only one transcription factor (TF), the Arabidopsis thaliana basic helix-loop-helix MYC2, has been described so far as a direct target of JAZ repressors. By means of yeast two-hybrid screening and tandem affinity purification strategies, we identified two previously unknown targets of JAZ repressors, the TFs MYC3 and MYC4, phylogenetically closely related to MYC2. We show that MYC3 and MYC4 interact in vitro and in vivo with JAZ repressors and also form homo- and heterodimers with MYC2 and among themselves. They both are nuclear proteins that bind DNA with sequence specificity similar to that of MYC2. Loss-of-function mutations in any of these two TFs impair full responsiveness to JA and enhance the JA insensitivity of myc2 mutants. Moreover, the triple mutant myc2 myc3 myc4 is as impaired as coi1-1 in the activation of several, but not all, JA-mediated responses such as the defense against bacterial pathogens and insect herbivory. Our results show that MYC3 and MYC4 are activators of JA-regulated programs that act additively with MYC2 to regulate specifically different subsets of the JA-dependent transcriptional response.

Research Article1 December 1987free access The regulatory c1 locus of Zea mays encodes a protein with homology to myb proto-oncogene products and with structural similarities to transcriptional activators. J. Paz-Ares J. Paz-Ares Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author D. Ghosal D. Ghosal Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author U. Wienand U. Wienand Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author P. A. Peterson P. A. Peterson Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author H. Saedler H. Saedler Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author J. Paz-Ares J. Paz-Ares Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author D. Ghosal D. Ghosal Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author U. Wienand U. Wienand Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author P. A. Peterson P. A. Peterson Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author H. Saedler H. Saedler Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. Search for more papers by this author Author Information J. Paz-Ares1, D. Ghosal1, U. Wienand1, P. A. Peterson1 and H. Saedler1 1Max-Planck Institut für Züchtungsforschung, Köln, FRG. The EMBO Journal (1987)6:3553-3558https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1987.tb02684.x PDFDownload PDF of article text and main figures. ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissions ShareFacebookTwitterLinked InMendeleyWechatReddit Figures & Info The structure of the wild-type c1 locus of Zea mays was determined by sequence analysis of one genomic and two cDNA clones. The coding region is composed of three exons (150 bp, 129 bp and one, at least 720 bp) and two small introns (88 bp and 145 bp). Transcription of the mRNAs corresponding to the two cDNA clones cLC6 (1.1 kb) and cLC28 (2.1 kb) starts from the same promoter. Both cDNAs are identical except that cLC28 extends further at its 3′ end. A putative protein, 273 amino acids in length was deduced from the sequence of both transcripts. It contains two domains, one basic and the other acidic and might function as a transcriptional activator. The basic domain of this c1-encoded protein shows 40% sequence homology to the protein products of animal myb proto-oncogenes. Previous ArticleNext Article Volume 6Issue 121 December 1987In this issue RelatedDetailsLoading ...

Plants live in biogeochemically diverse soils with diverse microbiota. Plant organs associate intimately with a subset of these microbes, and the structure of the microbial community can be altered by soil nutrient content. Plant-associated microbes can compete with the plant and with each other for nutrients, but may also carry traits that increase the productivity of the plant. It is unknown how the plant immune system coordinates microbial recognition with nutritional cues during microbiome assembly. Here we establish that a genetic network controlling the phosphate stress response influences the structure of the root microbiome community, even under non-stress phosphate conditions. We define a molecular mechanism regulating coordination between nutrition and defence in the presence of a synthetic bacterial community. We further demonstrate that the master transcriptional regulators of phosphate stress response in Arabidopsis thaliana also directly repress defence, consistent with plant prioritization of nutritional stress over defence. Our work will further efforts to define and deploy useful microbes to enhance plant performance.

Plants respond to different stresses by inducing or repressing transcription of partially overlapping sets of genes. In Arabidopsis, the PHR1 transcription factor (TF) has an important role in the control of phosphate (Pi) starvation stress responses. Using transcriptomic analysis of Pi starvation in phr1, and phr1 phr1-like (phl1) mutants and in wild type plants, we show that PHR1 in conjunction with PHL1 controls most transcriptional activation and repression responses to phosphate starvation, regardless of the Pi starvation specificity of these responses. Induced genes are enriched in PHR1 binding sequences (P1BS) in their promoters, whereas repressed genes do not show such enrichment, suggesting that PHR1(-like) control of transcriptional repression responses is indirect. In agreement with this, transcriptomic analysis of a transgenic plant expressing PHR1 fused to the hormone ligand domain of the glucocorticoid receptor showed that PHR1 direct targets (i.e., displaying altered expression after GR:PHR1 activation by dexamethasone in the presence of cycloheximide) corresponded largely to Pi starvation-induced genes that are highly enriched in P1BS. A minimal promoter containing a multimerised P1BS recapitulates Pi starvation-specific responsiveness. Likewise, mutation of P1BS in the promoter of two Pi starvation-responsive genes impaired their responsiveness to Pi starvation, but not to other stress types. Phylogenetic footprinting confirmed the importance of P1BS and PHR1 in Pi starvation responsiveness and indicated that P1BS acts in concert with other cis motifs. All together, our data show that PHR1 and PHL1 are partially redundant TF acting as central integrators of Pi starvation responses, both specific and generic. In addition, they indicate that transcriptional repression responses are an integral part of adaptive responses to stress.

Summary Transcription factors containing a conserved DNA‐binding domain similar to that of the proto‐oncogene c‐myb have been identified in nearly all eukaryotes. MYB‐related proteins from plants generally contain two related helix‐turn‐helix motifs, the R2 and R3 repeats. It was estimated that Arabidopsis thaliana contains more than 100 R2R3‐MYB genes. The few cases where functional data are available suggest an important role of these genes in the regulation of secondary metabolism, the control of cell shape, disease resistance, and hormone responses. To determine the full regulatory potential of this large family of regulatory genes, a systematic search for the function of all genes of this family was initiated . Sequence data for more than 90 different A. thaliana R2R3‐MYB genes have been obtained. Sequence comparison revealed conserved amino acid motifs shared by subgroups of R2R3‐MYB genes in addition to the characteristic DNA‐binding domain. No significant clustering of the genes was detected, although they are not uniformly distributed throughout the A. thaliana genome. R2R3‐MYB gene expression levels were determined under more than 20 different growth conditions including hormone treatment, infection with pathogens and various stress conditions. MYB genes are specifically expressed in different tissues and physiological conditions, indicating the potential for involvement in various regulatory processes. The sequence and expression data together with the map positions of nearly all MYB genes in A. thaliana provide a substantial basis for further studies of this important group of transcription factors.

Significance When P levels are low, plants activate an array of adaptive responses to increase efficient acquisition and use of phosphate (Pi), the form in which P is preferentially absorbed, and to protect themselves from Pi starvation stress. Considerable progress has been made recently in dissecting the plant Pi starvation signaling pathway. Nonetheless, little is known as to how Pi levels are perceived by plants. Here, we identify the nuclear protein SPX1 as a Pi-dependent inhibitor of DNA binding by PHOSPHATE STARVATION RESPONSE 1 (PHR1), a master regulator of Pi starvation responses. We show that the Pi dependence of SPX1 inhibition of PHR1 activity can be recreated in vitro using purified proteins, which indicates that the SPX1/PHR1 module links Pi sensing and signaling.

Many targets of plant microRNAs (miRNAs) are thought to play important roles in plant physiology and development. However, because plant miRNAs are typically encoded by medium-size gene families, it has often been difficult to assess their precise function. We report the generation of a large-scale collection of knockdowns for Arabidopsis thaliana miRNA families; this has been achieved using artificial miRNA target mimics, a recently developed technique fashioned on an endogenous mechanism of miRNA regulation. Morphological defects in the aerial part were observed for ∼20% of analyzed families, all of which are deeply conserved in land plants. In addition, we find that non-cleavable mimic sites can confer translational regulation in cis. Phenotypes of plants expressing target mimics directed against miRNAs involved in development were in several cases consistent with previous reports on plants expressing miRNA–resistant forms of individual target genes, indicating that a limited number of targets mediates most effects of these miRNAs. That less conserved miRNAs rarely had obvious effects on plant morphology suggests that most of them do not affect fundamental aspects of development. In addition to insight into modes of miRNA action, this study provides an important resource for the study of miRNA function in plants.