A penalty on photosynthetic growth in fluctuating light.
A penalty on photosynthetic growth in fluctuating light.
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DOI：
10.1038/s41598-017-12923-1
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发表时间：
2017-10-02
影响因子：
4.6
通讯作者：
Sinton D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Graham PJ;Nguyen B;Burdyny T;Sinton D
波动光是光合生物的常态，由于昼夜周期、云层覆盖、树冠移动和混合，其频率范围很广（0.00001至10赫兹）；对气候变化、农业和生物产品生产具有广泛影响。一般认为波动光下的光合生长随波动频率的增加而改善。在这里，我们证明了光合作用的调节对波动光频率范围为0.01至0.1 Hz的生长施加了惩罚（研究的生物体：长聚球菌和莱茵衣藻）。我们提供全面的频率和占空比扫描。此外，我们开发了一个二阶模型，该模型确定了惩罚的来源是卡尔文循环的调节-存在于所有频率，但在高频率由RuBisCO的慢动力学补偿。
Fluctuating light is the norm for photosynthetic organisms, with a wide range of frequencies (0.00001 to 10 Hz) owing to diurnal cycles, cloud cover, canopy shifting and mixing; with broad implications for climate change, agriculture and bioproduct production. Photosynthetic growth in fluctuating light is generally considered to improve with increasing fluctuation frequency. Here we demonstrate that the regulation of photosynthesis imposes a penalty on growth in fluctuating light for frequencies in the range of 0.01 to 0.1 Hz (organisms studied: Synechococcus elongatus and Chlamydomonas reinhardtii). We provide a comprehensive sweep of frequencies and duty cycles. In addition, we develop a 2nd order model that identifies the source of the penalty to be the regulation of the Calvin cycle – present at all frequencies but compensated at high frequencies by slow kinetics of RuBisCO.
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