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A systems-wide understanding of photosynthetic acclimation in algae and higher plants

Authors :
Roberto Bassi
Ioannis Dikaios
Brieuc Urbain
Michel Goldschmidt-Clermont
Oliver Ebenhöh
Anna Matuszyńska
Stephanie Spelberg
Julie Maguire
Kailash Adhikari
Adeline Le Monnier
Dipali Singh
Stefano Magni
Giulio Rocco Stella
Lucilla Taddei
Federica Cariti
Claudia Zabke
Fiona Wanjiku Moejes
Antonella Succurro
Kathrin Müller
Giovanni Finazzi
Mark G. Poolman
Valeria Villanova
Serena Flori
Guillaume Cogne
Angela Falciatore
Cluster of Excellence on Plant Sciences (CEPLAS), Institute of Quantitative and Theoretical Biology
Heinrich Heine Universität Düsseldorf = Heinrich Heine University [Düsseldorf]
Bantry Marine Research Station
Department of Biological and Medical Sciences
Oxford Brookes University
Department of Biotechnology
University of Tehran-University College of Science
Department of Botany and Plant Biology
University of Geneva
Laboratoire de génie des procédés - environnement - agroalimentaire (GEPEA)
Institut Universitaire de Technologie - Nantes (IUT Nantes)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire (IUT Saint-Nazaire)
Université de Nantes (UN)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN)
Université de Nantes (UN)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Universitaire de Technologie - La Roche-sur-Yon (IUT La Roche-sur-Yon)
Université de Nantes (UN)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Ecole Nationale Vétérinaire Agroalimentaire et de l'Alimentation Nantes Atlantique (ONIRIS)
PRES Université Nantes Angers Le Mans (UNAM)
Biologie Computationnelle et Quantitative = Laboratory of Computational and Quantitative Biology (LCQB)
Institut de Biologie Paris Seine (IBPS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Sorbonne Université (SU)
UMR 1417 PCV Laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale.
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Fermentalg SA
IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
University of Aberdeen
Marie Curie Initial Training Network project, AccliPhot [PITN-GA-2012-316427]
Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie - Nantes (IUT Nantes)
Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire (IUT Saint-Nazaire)
Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie - La Roche-sur-Yon (IUT La Roche-sur-Yon)
Université de Nantes (UN)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Université Bretagne Loire (UBL)
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf [Düsseldorf]
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie (Paris 6)
Sorbonne Universités
Université Grenoble Alpes (UGA)
Ecole Nationale Supérieure des Mines de Nantes (Mines Nantes)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Nantes (UN)-École nationale vétérinaire, agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Moejes F.W.
Matuszynska A.
Adhikari K.
Bassi R.
Cariti F.
Cogne G.
Dikaios I.
Falciatore A.
Finazzi G.
Flori S.
Goldschmidt-Clermont M.
Magni S.
Maguire J.
Le Monnier A.
Muller K.
Poolman M.
Singh D.
Spelberg S.
Stella G.R.
Succurro A.
Taddei L.
Urbain B.
Villanova V.
Zabke C.
Ebenhoh O.
Source :
Journal of Experimental Botany, Journal of Experimental Botany, Oxford University Press (OUP), 2017, 68 (11), pp.2667-2681. ⟨10.1093/jxb/erx137⟩, Journal of Experimental Botany, 2017, 68 (11), pp.2667-2681. ⟨10.1093/jxb/erx137⟩, Journal of Experimental Botany, 68(11), 2667–2681. Oxford, United Kingdom: Oxford University Press (2017).
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

The ability of phototrophs to colonise different environments relies on robust protection against oxidative stress, a critical requirement for the successful evolutionary transition from water to land. Photosynthetic organisms have developed numerous strategies to adapt their photosynthetic apparatus to changing light conditions in order to optimise their photosynthetic yield, which is crucial for life on Earth to exist. Photosynthetic acclimation is an excellent example of the complexity of biological systems, where highly diverse processes, ranging from electron excitation over protein protonation to enzymatic processes coupling ion gradients with biosynthetic activity, interact on drastically different timescales from picoseconds to hours. Efficient functioning of the photosynthetic apparatus and its protection is paramount for efficient downstream processes, including metabolism and growth. Modern experimental techniques can be successfully integrated with theoretical and mathematical models to promote our understanding of underlying mechanisms and principles. This review aims to provide a retrospective analysis of multidisciplinary photosynthetic acclimation research carried out by members of the Marie Curie Initial Training Project, AccliPhot, placing the results in a wider context. The review also highlights the applicability of photosynthetic organisms for industry, particularly with regards to the cultivation of microalgae. It intends to demonstrate how theoretical concepts can successfully complement experimental studies broadening our knowledge of common principles in acclimation processes in photosynthetic organisms, as well as in the field of applied microalgal biotechnology.

Details

Language :
English
ISSN :
00220957 and 14602431
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Experimental Botany, Journal of Experimental Botany, Oxford University Press (OUP), 2017, 68 (11), pp.2667-2681. ⟨10.1093/jxb/erx137⟩, Journal of Experimental Botany, 2017, 68 (11), pp.2667-2681. ⟨10.1093/jxb/erx137⟩, Journal of Experimental Botany, 68(11), 2667–2681. Oxford, United Kingdom: Oxford University Press (2017).
Accession number :
edsair.doi.dedup.....fa629b866e0adfd974bdcee9aa881a34
Full Text :
https://doi.org/10.1093/jxb/erx137⟩