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Chloroplast translational regulation uncovers nonessential photosynthesis genes as key players in plant cold acclimation

Gao, Yang und Thiele, Wolfram und Saleh, Omar und Scossa, Federico und Arabi, Fayezeh und Zhang, Hongmou und Sampathkumar, Arun und Kühn, Kristina und Fernie, Alisdair und Bock, Ralph und Schöttler, Mark A und Zoschke, Reimo (2022) Chloroplast translational regulation uncovers nonessential photosynthesis genes as key players in plant cold acclimation. Plant Cell, 32 (5), Seiten 2056-2079. Oxford University Press. doi: 10.1093/plcell/koac056. ISSN 1040-4651.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://academic.oup.com/plcell/article/34/5/2056/6529403

Kurzfassung

Plants evolved efficient multifaceted acclimation strategies to cope with low temperatures. Chloroplasts respond to temperature stimuli and participate in temperature sensing and acclimation. However, very little is known about the involvement of chloroplast genes and their expression in plant chilling tolerance. Here we systematically investigated cold acclimation in tobacco seedlings over 2 days of exposure to low temperatures by examining responses in chloroplast genome copy number, transcript accumulation and translation, photosynthesis, cell physiology, and metabolism. Our time-resolved genome-wide investigation of chloroplast gene expression revealed substantial cold-induced translational regulation at both the initiation and elongation levels, in the virtual absence of changes at the transcript level. These cold-triggered dynamics in chloroplast translation are widely distinct from previously described high light-induced effects. Analysis of the gene set responding significantly to the cold stimulus suggested nonessential plastid-encoded subunits of photosynthetic protein complexes as novel players in plant cold acclimation. Functional characterization of one of these cold-responsive chloroplast genes by reverse genetics demonstrated that the encoded protein, the small cytochrome b6f complex subunit PetL, crucially contributes to photosynthetic cold acclimation. Together, our results uncover an important, previously underappreciated role of chloroplast translational regulation in plant cold acclimation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190342/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Chloroplast translational regulation uncovers nonessential photosynthesis genes as key players in plant cold acclimation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gao, YangYGao (at) mpimp-golm.mpg.dehttps://orcid.org/0000-0002-4074-2522NICHT SPEZIFIZIERT
Thiele, WolframNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saleh, OmarNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scossa, FedericoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arabi, FayezehNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, HongmouHongmou.Zhang (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8284-5119NICHT SPEZIFIZIERT
Sampathkumar, ArunNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kühn, KristinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fernie, AlisdairNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bock, RalphNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schöttler, Mark ANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zoschke, Reimozoschke (at) mpimp-golm.mpg.dehttps://orcid.org/0000-0002-6898-6836NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Februar 2022
Erschienen in:Plant Cell
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:32
DOI:10.1093/plcell/koac056
Seitenbereich:Seiten 2056-2079
Verlag:Oxford University Press
ISSN:1040-4651
Status:veröffentlicht
Stichwörter:chloroplast, chloroplast gene expression, translation regulation, cold acclimation
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme
Hinterlegt von: Zhang, Hongmou
Hinterlegt am:24 Nov 2022 12:57
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:52

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