A multifaceted analysis reveals two distinct phases of chloroplast biogenesis during de-etiolation in Arabidopsis
2021
Pipitone, Rosa | Eicke, Simona | Pfister, Barbara | Glauser, Gaetan | Falconet, Denis | Uwizeye, Clarisse | Pralon, Thibaut | Zeeman, Samuel, C | Kessler, Felix | Demarsy, Emilie | Université de Neuchâtel = University of Neuchatel (UNINE) | Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich) | Neuchâtel Platform of Analytical Chemistry (NPAC) ; Université de Neuchâtel = University of Neuchatel (UNINE) | LIPID ; Physiologie cellulaire et végétale (LPCV) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA) | Light Photosynthesis & Metabolism (Photosynthesis) ; Physiologie cellulaire et végétale (LPCV) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA) | Université de Genève = University of Geneva (UNIGE) | Grant from the Swiss National Science Foundation (3100A0-112638; 31003A_156998 and31003A_176191)
International audience
Show more [+] Less [-]English. Light triggers chloroplast differentiation whereby the etioplast transforms into a photosynthesizing chloroplast and the thylakoid rapidly emerges. However, the sequence of events during chloroplast differentiation remains poorly understood. Using Serial Block Face Scanning Electron Microscopy (SBF-SEM), we generated a series of chloroplast 3D reconstructions during differentiation, revealing chloroplast number and volume and the extent of envelope and thylakoid membrane surfaces. Furthermore, we used quantitative lipid and whole proteome data to complement the (ultra)structural data, providing a time-resolved, multi-dimensional description of chloroplast differentiation. This showed two distinct phases of chloroplast biogenesis: an initial photosynthesis-enabling 'Structure Establishment Phase' followed by a 'Chloroplast Proliferation Phase' during cell expansion. Moreover, these data detail thylakoid membrane expansion during de-etiolation at the seedling level and the relative contribution and differential regulation of proteins and lipids at each developmental stage. Altogether, we establish a roadmap for chloroplast differentiation, a critical process for plant photoautotrophic growth and survival.
Show more [+] Less [-]AGROVOC Keywords
Bibliographic information
This bibliographic record has been provided by Institut national de la recherche agronomique