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A dual strategy to cope with high light in Chlamydomonas reinhardtii

Authors :
Jun Minagawa
Thomas Roach
Daphné Seigneurin-Berny
Ryutaro Tokutsu
Krishna K. Niyogi
Dimitris Petroutsos
Jacqueline Girard-Bascou
Francis-André Wollman
Graham Peers
Giovanni Finazzi
Marcel Kuntz
Guillaume Allorent
Pierre Cardol
Anja Krieger-Liszkay
Cécile Breyton
Fabrice Franck
Laboratoire de physiologie cellulaire végétale (LPCV)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Division of Environmental Photobiology
National Institute for Basic Biology [Okazaki]
Service de Bioénergétique, Biologie Stucturale, et Mécanismes (SB2SM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay
Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS)
Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Department of Biology [Fort Collins]
Colorado State University [Fort Collins] (CSU)
Laboratoire de Génétique des Microorganismes
Université de Liège
Physiologie membranaire et moléculaire du chloroplaste (PMMC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Bioénergétique
Howard Hughes Medical Institute, Department of Plant and Microbial Biology
NEXT Program initiated by the Council for Science and Technology Policy Grant (GS026). - Grant from the Chemical Sciences, Geosciences, and Biosciences Division, Office of Basic Energy Sciences, Office of Science, U.S. Department of Energy (Field Work Proposal number 449B) - Fonds de la Recherche Scientifique grants (MIS F.4520 and FRFC 2.4597)
National Institute for Basic Biology Cooperative Research Program for the Okazaki Large Spectrograph number 12-513
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 )
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Laboratoire de physiologie cellulaire végétale ( LPCV )
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Service de Bioénergétique, Biologie Stucturale, et Mécanismes ( SB2SM )
Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC )
Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Institut de Biologie et de Technologies de Saclay ( IBITECS )
Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA )
Department of Biology, Colorado State University
University of Colorado Boulder [Boulder]
Physiologie membranaire et moléculaire du chloroplaste ( PMMC )
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Institut de biologie structurale ( IBS - UMR 5075 )
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA )
University of California [Berkeley]
Source :
Plant Cell, Plant Cell, American Society of Plant Biologists, 2013, 25 (2), pp.545-57. ⟨10.1105/tpc.112.108274⟩, The Plant cell, The Plant cell, American Society of Plant Biologists (ASPB), 2013, 25 (2), pp.545-57. ⟨10.1105/tpc.112.108274⟩, The Plant cell, 2013, 25 (2), pp.545-57. ⟨10.1105/tpc.112.108274⟩, Plant Cell, American Society of Plant Biologists, 2013, 25 (2), pp.545-57. 〈10.1105/tpc.112.108274〉
Publication Year :
2013

Abstract

Absorption of light in excess of the capacity for photosynthetic electron transport is damaging to photosynthetic organisms. Several mechanisms exist to avoid photodamage, which are collectively referred to as nonphotochemical quenching. This term comprises at least two major processes. State transitions (qT) represent changes in the relative antenna sizes of photosystems II and I. High energy quenching (qE) is the increased thermal dissipation of light energy triggered by lumen acidification. To investigate the respective roles of qE and qT in photoprotection, a mutant (npq4 stt7-9) was generated in Chlamydomonas reinhardtii by crossing the state transition–deficient mutant (stt7-9) with a strain having a largely reduced qE capacity (npq4). The comparative phenotypic analysis of the wild type, single mutants, and double mutants reveals that both state transitions and qE are induced by high light. Moreover, the double mutant exhibits an increased photosensitivity with respect to the single mutants and the wild type. Therefore, we suggest that besides qE, state transitions also play a photoprotective role during high light acclimation of the cells, most likely by decreasing hydrogen peroxide production. These results are discussed in terms of the relative photoprotective benefit related to thermal dissipation of excess light and/or to the physical displacement of antennas from photosystem II.

Details

ISSN :
1532298X and 10404651
Volume :
25
Issue :
2
Database :
OpenAIRE
Journal :
The Plant cell
Accession number :
edsair.doi.dedup.....730c58286b45e0f0405c17652172094f