La fenilalanina amoníaco-liasa (PAL) cataliza el primer paso comprometido en la vía del fenilpropanoide que rige la entrada del flujo de carbono en la biosíntesis de flavonoides y el metabolismo responsivo al estrés. Sin embargo, cómo PAL media explícitamente la biosíntesis de flavonoides inducida por hormonas y promueve el sistema de defensa antioxidante en el cártamo (L.) sigue siendo en gran medida desconocido. Aquí, caracterizamos funcionalmente CtPAL1 y demostramos su papel regulador en la biosíntesis de flavonoides inducida por ácido abscísico (ABA) y la defensa antioxidante. Usando predicciones filogenéticas y estructurales, encontramos que CtPAL1 se ubicó dentro de una rama conservada de proteínas PAL de Asteraceae. Un análisis de promotores indicó múltiples elementos cis-responsivos a hormonas y estrés, y la exposición a tratamientos abióticos y hormonales provocó dinámicas complejas de expresión y acumulación de flavonoides dependientes del estímulo. Tras el tratamiento con ABA, la expresión de se induce rápidamente, desencadenando la biosíntesis temprana de flavonoides. Además, las líneas de Arabidopsis que sobreexpresan mostraron una mayor tolerancia al estrés inducido por ABA al presentar una menor peroxidación lipídica y mayores actividades de enzimas antioxidantes, acompañadas de un aumento en la producción de flavonoides. Importante, la sobreexpresión transgénica en Arabidopsis llevó a la regulación al alza de los genes de la vía de flavonoides (At4CL, AtCHI) y elevó los niveles totales de flavonoides (1.07-1.27 veces en comparación con el tipo salvaje), mientras que el silenciamiento en cártamo causó una reducción en el contenido de flavonoides (0.52-0.77x controles) y la regulación a la baja de los genes de la vía. Un ensayo bioquímico también confirma que la CtPAL1 recombinante convierte eficientemente L-fenilalanina en ácido trans-cinámico, validando su función catalítica. En conjunto, nuestros resultados demuestran que CtPAL1 funciona como una enzima PAL altamente conservada y funcionalmente activa en el cártamo y actúa como un modulador responsivo al ABA de la biosíntesis de flavonoides y la defensa antioxidante.