Wzrost i rozwój roślin pozostaje pod znaczącym wpływem światła, którego jakościowe i ilościowe zmiany odbierane są przez specyficzne fotoreceptory. Zmiany warunków oświetlenia, odbierane przez różnorodne fotoreceptory, przetwarzane są na sygnały komórkowe indukujące w roślinie odpowiednie reakcje. Fotoreceptorami światła czerwonego i dalekiej czerwieni są fitochromy dimeryczne białka zawierające kowalencyjnie związaną fitochromobilinę pełniącą funkcję chromoforu.

Kwas abscysynowy (ABA), jeden z klasycznych hormonów roślinnych, koordynuje odpowiedzi roślin na czynniki stresogenne, takie jak: susza, ekstremalna temperatura czy wysokie zasolenie oraz reguluje odpowiedzi niezwiązane ze stresem, takie jak: zawiązywanie oraz dojrzewanie nasion i pąków, wzrost korzenia, starzenie lici czy przejcie z fazy wzrostu wegetatywnego do generatywnego.

Polarny transport auksyn, odbywający się z udziałem białek nośnikowych, jest unikalnym sposobem rozprowadzania auksyny w roślinie umożliwiającym powstawanie w określonych komórkach lub tkankach gradientu stężenia fitohormonu. W transporcie auksyny uczestniczą białka należące do trzech rodzin: nośniki PIN (PIN-formed), pompy PGP/ABCB (P-glycoprotein/ATP binding cassette) i permeazy AUX1/LAX (AUXIN RESISTANT1/LIKE-AUX1). Wyniki dotychczasowych badań potwierdziły, iż pięć, spośród ośmiu białek PIN A. thaliana, funkcjonuje jako nośniki transportujące auksynę z komórki.

Kwas abscysynowy (ABA) reguluje szereg różnorodnych procesów, w tym m.in. dojrzewanie i spoczynek nasion, wzrost korzeni, starzenie liści, a także przechodzenie z fazy wzrostu wegetatywnego do generatywnego. ABA jest także głównym hormonem stresu umożliwiającym przystosowanie rośliny do czynników środowiska, takich jak: susza, chłód czy zasolenie, pośredniczącym w regulacji aparatu szparkowego regulując w ten sposób przepływ wody oraz wpływającym na ekspresję genów związanych ze stresem.

Transport auksyn odgrywa kluczową rolę w regulacji procesów wzrostu i rozwoju roślin. Tylko niewielka część auksyn jest transportowana między komórkami w drodze dyfuzji przez błonę komórkową, natomiast występująca w przewadze forma anionowa transportowana jest za pośrednictwem specyficznych nośników. W ostatnich latach udało się zidentyfikować kilka grup białek pośredniczących w polarnym transporcie auksyn. Poznano także w ogólnym zarysie rolę układu transportu pęcherzykowego w asymetrycznej lokalizacji tych białek w błonie komórkowej.

Genom Arabidopsis thaliana zawiera ponad 1300 genów (~5% proteomu) kodujących poszczególne elementy układu ubikwityna/proteasom 26S, z czego około 90% koduje mono- i oligomeryczne ligazy ubikwitynowe E3 odpowiedzialne za swoiste rozpoznanie białek kierowanych do degradacji. Roślinne ligazy E3 tworzą zróżnicowaną rodzinę białek lub kompleksów białkowych z charakterystycznymi domenami RING-finger, U-box lub HECT.

Krótkofalowa część widma słonecznego, a zwłaszcza światło niebieskie (390–500 nm) i bliski ultrafiolet (320–390 nm) wywierają istotny wpływ na wzrost i rozwój roślin. Badania z zakresu genetyki i biologii molekularnej, prowadzone głównie na modelowej roślinie Arabidopsis thaliana, umożliwiły poznanie trzech klas receptorów światła niebieskiego i UV-A – fototropin, kryptochromów i flawoprotein z rodziny Zeitlupe.

Fitochromy są roślinnymi, cytoplazmatycznymi fotoreceptorami światła czerwonego i dalekiej czerwieni, które w odpowiedzi na określony bodziec świetlny ulegają fotokonwersji do aktywnej formy Pfr i migrują do jądra. Wyniki najnowszych badań pokazują, że fitochromy mogą fosforylować szereg białek (PKS1, Aux/IAA, kryptochromy, NDPK2) bądź w wyniku bezpośrednich oddziaływań z odpowiednimi białkami jądrowymi (PIF3, HFR1/REP/RSF1, PIF4, ELF3, ARR4) uczestniczą w regulacji trankrypcji genów.

Niektóre mono- i disacharydy pełnią w komórce funkcję cząsteczek sygnałowych regulujących ekspresję genów. W komórkach drożdży pączkujących błonowe sensory glukozy Snf3 i Rgt2 aktywują szlaki sygnałowe regulujące ekspresję genów kodujących transportery glukozy. Błonowy receptor glukozy Gpr1 współdziałający z białkiem G aktywuje łańcuch transdukcji sygnału obejmujący cyklazę adenylanową i kinazę białkową A. Wyniki wielu dotychczasowych badań sugerują, że zmiany wewnątrzkomórkowego stężenia glukozy są rejestrowane przez heksokinazę2 (Hxk2).

Poznane dotychczas roślinne peptydy sygnałowe (SCR, CLAVATA3, fitosulfokina-a, systemina, ENOD40) uczestniczą w przekazywaniu informacji między komórkami lub organami. Polipeptyd SCR jest pyłkowym ligandem rozpoznawanym przez kompleks receptorowy komórek wyrostkowych epidermy znamienia. Efektem reakcji rozpoznania pyłku jest aktywacja szlaku sygnałowego regulującego mechanizm efektorowy odpowiedzialny za hydratację ziarna pyłku. CLAVATA3 jest małym polipeptydem sekrecyjnym uczestniczącym w przekazywaniu informacji między oddzielnymi kompartmentami komórkowymi merystemu wierzchołkowego pędu.