Published February 14, 2022
| Version v1
Publication
Open
A guanosine tetraphosphate (ppGpp) mediated brake on photosynthesis is required for acclimation to nitrogen limitation in Arabidopsis
Creators
- 1. Tunis El Manar University
- 2. Institut Jean-Pierre Bourgin
- 3. Institut des Sciences des Plantes de Paris Saclay
- 4. University of Carthage
Description
Guanosine pentaphosphate and tetraphosphate (together referred to as ppGpp) are hyperphosphorylated nucleotides found in bacteria and the chloroplasts of plants and algae. In plants and algae artificial ppGpp accumulation can inhibit chloroplast gene expression, and influence photosynthesis, nutrient remobilization, growth, and immunity. However, it is so far unknown whether ppGpp is required for abiotic stress acclimation in plants. Here, we demonstrate that ppGpp biosynthesis is necessary for acclimation to nitrogen starvation in Arabidopsis. We show that ppGpp is required for remodeling the photosynthetic electron transport chain to downregulate photosynthetic activity and for protection against oxidative stress. Furthermore, we demonstrate that ppGpp is required for coupling chloroplastic and nuclear gene expression during nitrogen starvation. Altogether, our work indicates that ppGpp is a pivotal regulator of chloroplast activity for stress acclimation in plants.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خماسي فوسفات الغوانوزين ورباعي الفوسفات (يشار إليهما معًا باسم ppGpp) هما نيوكليوتيدات مفرطة الفسفرة موجودة في البكتيريا والبلاستيدات الخضراء للنباتات والطحالب. في النباتات والطحالب، يمكن أن يؤدي تراكم ppGpp الاصطناعي إلى تثبيط التعبير الجيني للبلاستيدات الخضراء، والتأثير على التمثيل الضوئي، وإعادة تعبئة المغذيات، والنمو، والمناعة. ومع ذلك، فمن غير المعروف حتى الآن ما إذا كانت ppGpp مطلوبة للتأقلم مع الإجهاد اللاأحيائي في النباتات. هنا، نثبت أن التركيب الحيوي لـ ppGpp ضروري للتأقلم مع مجاعة النيتروجين في أرابيدوبسيس. نظهر أن ppGpp مطلوب لإعادة تشكيل سلسلة نقل الإلكترون الضوئي لتقليل نشاط التمثيل الضوئي وللحماية من الإجهاد التأكسدي. علاوة على ذلك، نثبت أن ppGpp مطلوب لاقتران التعبير الجيني البلاستيكي والنووي أثناء تجويع النيتروجين. إجمالاً، يشير عملنا إلى أن ppGpp هو منظم محوري لنشاط البلاستيدات الخضراء للتأقلم مع الإجهاد في النباتات.Translated Description (French)
Le pentaphosphate et le tétraphosphate de guanosine (appelés ensemble ppGpp) sont des nucléotides hyperphosphorylés présents dans les bactéries et les chloroplastes des plantes et des algues. Dans les plantes et les algues, l'accumulation artificielle de ppGpp peut inhiber l'expression des gènes chloroplastiques et influencer la photosynthèse, la remobilisation des nutriments, la croissance et l'immunité. Cependant, on ne sait pas encore si ppGpp est nécessaire pour l'acclimatation au stress abiotique chez les plantes. Ici, nous démontrons que la biosynthèse de ppGpp est nécessaire pour l'acclimatation à la famine azotée chez Arabidopsis. Nous montrons que ppGpp est nécessaire pour remodeler la chaîne de transport d'électrons photosynthétiques afin de réguler à la baisse l'activité photosynthétique et pour la protection contre le stress oxydatif. De plus, nous démontrons que ppGpp est nécessaire pour coupler l'expression des gènes chloroplastiques et nucléaires pendant la privation d'azote. Dans l'ensemble, nos travaux indiquent que ppGpp est un régulateur pivot de l'activité des chloroplastes pour l'acclimatation au stress chez les plantes.Translated Description (Spanish)
El pentafosfato y el tetrafosfato de guanosina (denominados juntos ppGpp) son nucleótidos hiperfosforilados que se encuentran en las bacterias y los cloroplastos de las plantas y las algas. En plantas y algas, la acumulación artificial de ppGpp puede inhibir la expresión génica de los cloroplastos e influir en la fotosíntesis, la removilización de nutrientes, el crecimiento y la inmunidad. Sin embargo, hasta ahora se desconoce si se requiere ppGpp para la aclimatación al estrés abiótico en las plantas. Aquí, demostramos que la biosíntesis de ppGpp es necesaria para la aclimatación a la inanición de nitrógeno en Arabidopsis. Mostramos que ppGpp es necesario para remodelar la cadena fotosintética de transporte de electrones para regular a la baja la actividad fotosintética y para la protección contra el estrés oxidativo. Además, demostramos que se requiere ppGpp para acoplar la expresión génica cloroplástica y nuclear durante la privación de nitrógeno. En conjunto, nuestro trabajo indica que ppGpp es un regulador fundamental de la actividad de los cloroplastos para la aclimatación al estrés en las plantas.Files
document.pdf
Files
(2.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:11082ebff894de089624b9163518b8b7
|
2.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مطلوب كبح رباعي فوسفات الغوانوزين (ppGpp) بوساطة على التمثيل الضوئي للتأقلم مع الحد من النيتروجين في أرابيدوبسيس
- Translated title (French)
- Un frein à la photosynthèse médié par le tétraphosphate de guanosine (ppGpp) est nécessaire pour l'acclimatation à la limitation en azote chez Arabidopsis
- Translated title (Spanish)
- Se requiere un freno mediado por guanosina tetrafosfato (ppGpp) en la fotosíntesis para la aclimatación a la limitación de nitrógeno en Arabidopsis
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4221032840
- DOI
- 10.7554/elife.75041
References
- https://openalex.org/W1485760291
- https://openalex.org/W1964979713
- https://openalex.org/W1980400357
- https://openalex.org/W1980506976
- https://openalex.org/W1981580258
- https://openalex.org/W2017016334
- https://openalex.org/W2024064873
- https://openalex.org/W2035087851
- https://openalex.org/W2036523777
- https://openalex.org/W2051957156
- https://openalex.org/W2055404206
- https://openalex.org/W2058331503
- https://openalex.org/W2063532453
- https://openalex.org/W2071173252
- https://openalex.org/W2089021793
- https://openalex.org/W2097647914
- https://openalex.org/W2119322645
- https://openalex.org/W2124799197
- https://openalex.org/W2125675244
- https://openalex.org/W2129574172
- https://openalex.org/W2131271579
- https://openalex.org/W2133110709
- https://openalex.org/W2134756408
- https://openalex.org/W2141131097
- https://openalex.org/W2143142471
- https://openalex.org/W2150416901
- https://openalex.org/W2151064490
- https://openalex.org/W2170551349
- https://openalex.org/W2170922186
- https://openalex.org/W2171687968
- https://openalex.org/W2254821924
- https://openalex.org/W2335115390
- https://openalex.org/W2341718298
- https://openalex.org/W2398275588
- https://openalex.org/W2476123188
- https://openalex.org/W2546611714
- https://openalex.org/W2582743722
- https://openalex.org/W2589146026
- https://openalex.org/W2597123804
- https://openalex.org/W2617486394
- https://openalex.org/W2752128520
- https://openalex.org/W2760120034
- https://openalex.org/W2780074793
- https://openalex.org/W2790612876
- https://openalex.org/W2791333706
- https://openalex.org/W2793288776
- https://openalex.org/W2799298863
- https://openalex.org/W2803380501
- https://openalex.org/W2807598642
- https://openalex.org/W2898103244
- https://openalex.org/W2911170798
- https://openalex.org/W2925280602
- https://openalex.org/W2946079512
- https://openalex.org/W2950985970
- https://openalex.org/W2990903834
- https://openalex.org/W2991266001
- https://openalex.org/W3040334019
- https://openalex.org/W3044144120
- https://openalex.org/W3090756444
- https://openalex.org/W3094287418
- https://openalex.org/W3115251531
- https://openalex.org/W3119600374
- https://openalex.org/W3130876547
- https://openalex.org/W3137304934
- https://openalex.org/W3159160152
- https://openalex.org/W3191815425
- https://openalex.org/W3194410402
- https://openalex.org/W4230096730
- https://openalex.org/W4230293864
- https://openalex.org/W4293081732
- https://openalex.org/W4298872162