Nature Communications (Nov 2023)
Adaptive traits of cysts of the snow alga Sanguina nivaloides unveiled by 3D subcellular imaging
- Jade A. Ezzedine,
- Clarisse Uwizeye,
- Grégory Si Larbi,
- Gaelle Villain,
- Mathilde Louwagie,
- Marion Schilling,
- Pascal Hagenmuller,
- Benoît Gallet,
- Adeline Stewart,
- Dimitris Petroutsos,
- Fabienne Devime,
- Pascal Salze,
- Lucie Liger,
- Juliette Jouhet,
- Marie Dumont,
- Stéphane Ravanel,
- Alberto Amato,
- Jean-Gabriel Valay,
- Pierre-Henri Jouneau,
- Denis Falconet,
- Eric Maréchal
Affiliations
- Jade A. Ezzedine
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Clarisse Uwizeye
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Grégory Si Larbi
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Gaelle Villain
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Mathilde Louwagie
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Marion Schilling
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Pascal Hagenmuller
- Centre d’Etudes de la Neige, Université Grenoble Alpes, Université de Toulouse, Météo-France, CNRS, CNRM
- Benoît Gallet
- Institut de Biologie Structurale, Centre National de la Recherche Scientifique, Université Grenoble Alpes, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives; IRIG
- Adeline Stewart
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Dimitris Petroutsos
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Fabienne Devime
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Pascal Salze
- Jardin du Lautaret, Université Grenoble-Alpes, Centre National de la Recherche Scientifique; 2233 rue de la piscine, Domaine Universitaire
- Lucie Liger
- Jardin du Lautaret, Université Grenoble-Alpes, Centre National de la Recherche Scientifique; 2233 rue de la piscine, Domaine Universitaire
- Juliette Jouhet
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Marie Dumont
- Centre d’Etudes de la Neige, Université Grenoble Alpes, Université de Toulouse, Météo-France, CNRS, CNRM
- Stéphane Ravanel
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Alberto Amato
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Jean-Gabriel Valay
- Jardin du Lautaret, Université Grenoble-Alpes, Centre National de la Recherche Scientifique; 2233 rue de la piscine, Domaine Universitaire
- Pierre-Henri Jouneau
- Laboratoire Modélisation et Exploration des Matériaux, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Denis Falconet
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- Eric Maréchal
- Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement, Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Université Grenoble Alpes; IRIG, CEA-Grenoble
- DOI
- https://doi.org/10.1038/s41467-023-43030-7
- Journal volume & issue
-
Vol. 14,
no. 1
pp. 1 – 17
Abstract
Abstract Sanguina nivaloides is the main alga forming red snowfields in high mountains and Polar Regions. It is non-cultivable. Analysis of environmental samples by X-ray tomography, focused-ion-beam scanning-electron-microscopy, physicochemical and physiological characterization reveal adaptive traits accounting for algal capacity to reside in snow. Cysts populate liquid water at the periphery of ice, are photosynthetically active, can survive for months, and are sensitive to freezing. They harbor a wrinkled plasma membrane expanding the interface with environment. Ionomic analysis supports a cell efflux of K+, and assimilation of phosphorus. Glycerolipidomic analysis confirms a phosphate limitation. The chloroplast contains thylakoids oriented in all directions, fixes carbon in a central pyrenoid and produces starch in peripheral protuberances. Analysis of cells kept in the dark shows that starch is a short-term carbon storage. The biogenesis of cytosolic droplets shows that they are loaded with triacylglycerol and carotenoids for long-term carbon storage and protection against oxidative stress.
