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From algae to land plants: how antennae regulate NPQ in the moss Physcomitrium patens.

Descrizione del progetto

Comprendere come i complessi di raccolta della luce regolano l’estinzione non fotochimica

La fotosintesi trasforma la luce solare in energia, ma un eccesso di luce può essere dannoso. Gli organismi utilizzano l’estinzione non fotochimica (NPQ) per dissipare l’energia in eccesso. La Chlamydomonas reinhardtii utilizza la proteina LHCSR, mentre l’Arabidopsis thaliana conta sul PSBS e sulla zeaxantina, dimostrando adattamenti ambientali distinti. Il progetto PhyscoQ, sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, studierà il ruolo dei complessi di raccolta della luce (LHC) nell’NPQ nel muschio Physcomitrium patens. Questo organismo modello, a metà strada tra le alghe verdi e le piante terrestri, è ideale grazie al suo breve ciclo di vita e all’elevata efficienza nell’editing genomico. Il progetto analizzerà il modo in cui la composizione degli LHC influisce sull’NPQ, esaminando l’accumulo di LHCBM e l’attivazione dell’NPQ in diverse condizioni di luce.

Obiettivo

Photosynthesis powers life on Earth by capturing solar energy and converting it into chemical energy to fuel carbon fixation. However, when metabolic pathways cannot utilize all produced energy, sunlight becomes damaging. Light capture is performed by pigment-binding proteins known as Light-Harvesting Complexes (LHCs) which optimize absorption but also increase the risk of photodamage under high light conditions. To avoid this, photosynthetic organisms evolved non-photochemical quenching (NPQ), a protective mechanism that dissipates excess absorbed energy as heat.
While NPQ is conserved across lineages, its molecular players differ substantially. In the green alga Chlamydomonas reinhardtii, NPQ depends on the stress-related protein LHCSR and a specific LHC subunit, LHCBM1. In contrast, land plants like Arabidopsis thaliana rely on the PSBS protein and the xanthophyll zeaxanthin, without requiring a specific LHC subunit, although quenching occurs in the LHC. These differences suggest that the role of antenna complexes in NPQ evolved during the transition from aquatic to terrestrial environments.
This project investigates the contribution of LHCs to NPQ using the moss Physcomitrium patens, which is an excellent model organism because of its evolutionary position between green algae and land plants and its retention of both LHCSR- and PSBS-dependent NPQ mechanisms.
Taking advantage of the unique characteristics of P. patens (short life cycle, dominant haploid phase and high efficiency of genomic editing), we will integrate genetic approaches with advanced spectroscopic techniques to investigate how LHC composition affects NPQ. Initially, changes in LHCBMs accumulation and NPQ activation will be assessed under different light conditions. Then, the most promising LHC subunits will be systematically removed in WT, PSBS- and LHCSR-deficient backgrounds, allowing us to dissect their individual roles and provide evolutionary insight into how NPQ mechanisms have diversified.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

STICHTING VU
Contributo netto dell'UE
€ 217 076,16
Costo totale
Nessun dato