- No category
Acc l ima t
advertisement
A c c l ima t iono ftheg loba lt ran s c r ip tomeo f thecyanoba c te r iumSyne cho co c cu ssp . s t ra inPCC7002tonu t r ien t l im i ta t ion s anda l te rna t i veni t rogens ou r ce s Au tho r s: M .Ludw ig&D .A .B ryan t Th i sDo cumen ti sP ro te c tedb ycop y r igh tandwa sf i r s tpub l i shedb yF ron t ie r s .A l lr igh t s re se r ved .I ti srep rodu cedw i thpe rm i s s ion :“Th i si sthef ina lve r s iono fre co rdo fana r t i c letha t o r ig ina l l y appea r edinF ron t ie r sIn M i c rob io log yinAp r i l2012 . ” Ludw ig ,M .andB r yan t ,D .A .2012 .A c c l ima t iono ftheg loba lt ran sc r ip tomeo fthe c yanoba c te r iumS yne cho co c cu ssp .s t ra inPCC7002tonu t r ien tl im i ta t ion sanda l te rna t i ve n i t rogensou r ce s .F ron t .M i c rob io .3 :145 . h t tp : / /d x .do i .o rg /10 .3389 / fm i cb .2012 .00145 Madeava i lab leth roughMon tanaS ta teUn i ve rs i t y ’ sS cho la rWo r ks s cho la rw o rks .mon tana .edu OR IG INAL RESEARCH ART ICLE pub l ished :1 1Ap r i l20 12 do i :1 0 .3389 / fm icb .20 12 .00 145 Acc l ima t iono ftheg loba lt ran s c r ip tomeo fthe cyanobac te r iumSynecho co c cu ssp .s t ra inPCC7002to nu t r ien tl im i ta t ionsandd i f fe ren tn i t rogensou r ce s Ma r cu sLudw igandDona ldA .B ryan t* Dep a r tmen to fB io chem i s t ryand Mo le cu l a rB io log y ,ThePenn s y l v an i aS ta teUn i ve r s i ty ,Un i ve r s i tyP a r k ,PA ,USA Ed i tedby : M a r t inG .K lo t z ,Un i ve r s i tyo fNo r th C a ro l in aa tCh a r lo t te ,USA Rev iewedby : J a son W a r renCoo le y ,Un i ve r s i tyo f M i s sou r i ,USA E l i z abe thK a r r ,Un i ve r s i tyo f O k l ahom a ,USA *Co r re sponden ce : Don a ldA .B ry an t ,Dep a r tmen to f B io chem i s t ryand Mo le cu l a rB io log y , ThePenn s y l v an i aS ta teUn i ve r s i ty , Un i ve r s i tyP a r k ,1 08A l thou se L abo r a to ry ,PA16802 ,USA . e -m a i l :d ab14@p su .edu Theun ice l lu la r ,eu ryh a l inec y anob a c te r iumS yne cho co c cu ssp .s t r a inPCC7002 i sa mode l o rgan ismfo r labo ra to ry -b a seds tud ie so fc y anob a c te r i a l me tabo l i smand i sapo ten t ia lp la t fo rmfo rb io techno log i c a lapp l i c a t ion s .Twoo f i t s mo s tno tab lep rope r t ie sa re i t se x cep t iona l to le ranceo fh igh l igh tin ten s i tyandve ryr ap idg row thunde rop t im a lcond i t ions .Inth is s tudy ,t ransc r ip t ionp rofi l ingb yRNA seqh a sbeenu sedtope r fo rmanin teg r a teds tudyo f g loba lchangesint r an s c r ip tle ve l since l l ssub je c tedtol im i ta t ionfo rthe m a jo rnu t r ien ts CO2,n i t rogen ,su l f a te ,pho sph a te ,andi ron .T r an s c r ip t ion a lp a t te rn sfo rce l l sg rownon n i t ra te ,ammon ia ,andu re a we rea l sos tud ied .Nu t r ien t l im i ta t ionc au seds t rongdec reases o ft ransc r ip tle ve lso fthegene sen cod ing m a jo r me tabo l i cp a thw a y s ,e spe c i a l l yfo rcom ponen tso fthepho to s yn the t i capp a r a tu s ,CO2 fi x a t ion ,andp ro te inb io s yn the s i s . Up take mechan ismsfo rthere spe c t i venu t r ien t s we res t rong l yup regu l a ted .Thet r an s c r ip t ionda ta fu r the rsugges ttha tm a jo rch ange s inthecompo s i t iono ftheNADHdeh yd rogenasecom p le xoccu ruponnu t r ien tl im i ta t ion .T r an s c r ip t sfo rfl a vop ro te in sin c re a seds t rong ly when CO2 w asl im i t ing . Gene sin vo l vedinp ro te c t ionf romo x id a t i ves t re s sgene r a l l yshowed h igh ,cons t i tu t ivet r an s c r ip tle ve l s , wh i chpo s s ib l ye xp l a in stheh igh l igh tto le r an ceo fth is o rgan ism .Thet rans c r ip tome so fce l l sg rown w i thammon i ao ru re aa sn i t rogensou rce showedinc reasedt r an s c r ip tle ve l sfo rcomponen t so ftheCO2 fi x a t ion m a ch ine rycom pa redtoce l lsg rown w i thn i t r a te ,bu t ingene r a lt r an s c r ip t iond i f fe ren ce s ince l l sg rownon d i f fe ren tN -sou rcese xh ib i tedsu rp r i s ing l ym ino rd i f fe ren ce s . Keywo rd s :cyanoba c te r ia ,t ran s c r ip t ionp rofi l ing ,RNA seq ,n i t rogensou r ce ,nu t r ien tl im i ta t ion ,pho to syn the s i s IN TRODUC T ION S yn e ch o c o c cu ssp .s t r a inPCC7 0 0 2(h e r e a f t e rS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 ) , aeu r yh a l in e ,un i c e l lu l a rc y anob a c t e r ium ,i sc ap ab l eo fg row th o v e raw id er an g eo fN aC lcon c en t r a t ion s ,andi se x t r em e l yto l e r an to fh i gh l i gh tin t en s i t i e s( B a t t e r tonandV anB a a l en ,1 9 7 1; N omu r ae ta l . ,2 0 0 6b) . Wh en g rown und e r op t im a lcond i t ion s[ 3 8 ˚C ,1%( v / v ) CO na i r ,a ts a tu r a t in gl i gh tin t en s i t y , 2i −1]w ∼2 5 0μmo lpho ton sm−2s i thar edu c edn i t ro g ensou r c eo r n i t r a t e ,i t sdoub l in gt im e so f2 . 6and4h ,r e sp e c t i v e l y ,a r eth e sho r t e s tcu r r en t l yr epo r t edfo ran yc y anob a c t e r ium( a l thou gh twoc lo s e l yr e l a t eds t r a in sc an g row∼1 0%f a s t e r ;G . Sh en and D .A .B r y an t ,unpub l i sh ed ) .S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2i se a s i l y andn a tu r a l l yt r an s fo rm ab l e( S t e v en sandP o r t e r ,1 9 8 0 ;F r i g a a rd e ta l . ,2 0 0 4 ) ,i t scomp l e t eg enom i cs equ en c ei sa v a i l ab l e( s e e h t tp : / /www .n cb i .n lm .n ih . go v / ) ,andas y s t emfo rcomp l em en t a t iono f mu t a t ion s ,ando v e rp rodu c t iono fp ro t e in si sa v a i l ab l e ( X ue ta l . ,2 0 1 1) .Th eo r g an i smi sr e l a t i v e l ye a s ytoh and l eand h a sb e com ea l abo r a to r y mod e lo r g an i smfo rt r an s c r ip tom e ,p ro B a r ane ta l . ,2 0 1 0; B enn e t t ee ta l . , t eom e ,andm e t abo lom es tud i e s( 2 0 1 1 ;Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1;Zh an gandB r y an t ,2 0 1 1) .A l l o fth e s et r a i t sm a k eS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2ane x c e l l en tp l a t fo rm fo rth ep rodu c t iono fb io fu e l sa sw e l la so th e rb io t e chno lo g i c a l app l i c a t ion s . www . f ron t ie r s in .o rg M o s tc y anob a c t e r i aa r epho to l i tho au to t roph s , wh i ch m e an s th a tsun l i gh ts e r v e sa sth ep r im a r yen e r g ysou r c e ,e l e c t ron sa r e ob t a in edf romanino r g an i csou r c e( i . e . ,w a t e r ) ,andCO2i sth e so l ec a rbonsou r c e .L i k eo th e ro r g an i sm s ,c y anob a c t e r i aadd i t ion a l l yr equ i r esou r c e so fN ,S ,andPfo rth ep rodu c t iono fn ew b iom a s s .B e c au s em an yF e – Sp ro t e in sandc y to ch rom e sa r efound inth epho to s yn th e t i capp a r a tu s( C r am e re ta l . ,2 0 0 5;F romm e ) ,c y anob a c t e r i aadd i t ion a l l yr equ i r er e l a and G ro t joh ann ,2 0 0 8 t i v e l y l a r g equ an t i t i e so fF e fo rop t im a lg row th .Thu s ,s tud i e sh a v e shownth a tc y anob a c t e r i ar e gu l a t et r an s c r ip t ioninr e spon s eto ch an g e sinl i gh ta sw e l la sth e s ee s s en t i a lnu t r i en t s ;th i sh a sb e en d emon s t r a t edint r an s c r ip tom i cs tud i e sins e v e r a lc y anob a c t e r i a l s t r a in s( H ih a r ae ta l . ,2 0 0 1;G i l le ta l . ,2 0 0 2;S in ghe ta l . ,2 0 0 3 ; W an ge ta l . ,2 0 0 4;N odope ta l . ,2 0 0 8;Zh an ge ta l . ,2 0 0 8;Ludw i g andB r y an t ,2 0 1 1 ) . L i k eo th e rau to t roph s ,c y anob a c t e r i a t a k eupc a rbon in i t s ino r g an i cfo rm sa sCO nd /o rb i c a rbon a t e .C y anob a c t e r i ap rodu c e 2a c a rbo x y som e s ,sp e c i a l i z edb a c t e r i a lm i c ro comp a r tm en t s( Y e a t e s e ta l . ,2 0 0 8 ;K inn e ye ta l . ,2 0 1 1) ,wh i chcon t a inr ibu lo s eb i spho sph a t ec a rbo x y l a s e /o x y g en a s e(RuB i sCO ) ,th ek e yen z ym eo fth e CO2r edu c t ionp a thw a y( T ab i t a ,1 9 9 4) .Fu r th e rmo r e ,c y anob a c t e r i a lc e l l sh a v e mu l t ip l em e ch an i sm sfo rCO ndb i c a rbon a t e 2a up t a k ea sw e l la sm e ch an i sm stoin c r e a s eth elo c a lin t r a c e l lu l a r Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |1 Ludw igandB ry an t CO2con c en t r a t ion w i th inth ec a rbo x y som e( B ad g e randP r i c e , 2 0 0 3 ; Y e a t e se ta l . ,2 0 0 8;C annone ta l . ,2 0 1 0) .Som ec y anob a c t e r i ac anadd i t ion a l l yu s eaf ews imp l eo r g an i ccompound s ,su g a r s , o ra l coho l sa sc a rbonand /o ren e r g ysou r c e s(Bo t tom l e yandv an B a a l en ,1 9 7 8;And e r sonand M c In to sh ,1 9 9 1;E i l e r ,2 0 0 6) .S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2c ang rowong l y c e ro la si t sc a rbonanden e r g y sou r c e( L amb e r tandS t e v en s ,1 9 8 6) . M o s tc y anob a c t e r i ac anu s en i t r a t e ,n i t r i t e ,andammon i aa s p r im a r yN sou r c e s ,a l thou ghu r e aando r g an i cN compound sc an a l sob eu s edinsom ec a s e s( F lo r e sand H e r r e ro ,1 9 9 4) .Som e c y anob a c t e r i a ,m a in l yfi l am en tou sh e t e ro c y s tou ss t r a in s ,a r eadd i t ion a l l yab l etor edu c ed in i t ro g entoammon i av i an i t ro g en a s e ( B e rm an -F r an ke ta l . ,2 0 0 3; S e e f e ld te ta l . ,2 0 0 9 ) .A l thou ghS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2do e sno tp rodu c en i t ro g en a s e , i th a sb e enr epo r t ed tou s ea w id ev a r i e t yo fo r g an i ccompound sa sso l en i t ro g en sou r c e( K appe ta l . ,1 9 7 5) .M o s ti f no ta l lc y anob a c t e r i ac an u s esu l f a t ea sso l eS sou r c e .B e c au s eth esu l f a t econ c en t r a t ion o fs e aw a t e ri s mu chh i gh e rth anint yp i c a lf r e shw a t e rh ab i t a t s ( H o lm e randS to r kho lm ,2 0 0 1;G io rd anoe ta l . ,2 0 0 5) ,su l f a t ei s r a r e l yal im i t in gnu t r i en tin m a r in eh ab i t a t s .Onth eo th e rh and , P -and N l e v e l sa r eo f t eng row th r a t el im i t in gfo rc y anob a c t e r i a inf r e shw a t e rh ab i t a t sbu ta r eo f t enl e s sp rob l em a t i cin m a r in e Gu i ld fo rdand H e c k y ,2 0 0 0) .F ei so f t eng row th en v i ronm en t s( l im i t in gin m a r in een v i ronm en t s( V e ldhu i sandd eB a a r ,2 0 0 5) , yn e ch o c o c cu s7 0 0 2p rodu c e saf am i l yo fs id e ropho r e s ,s yn e bu tS chob a c t in sA –C( I toandBu t l e r ,2 0 0 5 )tof a c i l i t a t eF ea cqu i s i t ion . Th eg en e sfo rth es yn th e s i so fs yn e chob a c t ina r een cod edonp l a s m idpAQ 7a lon gw i tho th e rp ro t e in sfo rF eup t a k e( s e eG enB an k A c c e s s ion NC _ 0 1 0 4 7 4 . 1 ) .Th eS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2g enom ea l so en cod e sv a r iou s t r an spo r ts y s t em s fo rup t a k eo fpho sph a t e , su l f a t e , andv a r iou sN sou r c e s . C y anob a c t e r i a mu s ta c c l im a t etoch an g e sinth e i ren e r g ysup p l y(p ro v id edb yl i gh t ) ,andth e y mu s ta l soh a v em e ch an i sm s tocop ew i thflu c tu a t ion sinnu t r i en ta v a i l ab i l i t yth a to c cu rin th e i rn a tu r a len v i ronm en t s .Inap r e v iou ss tud yth a tfo cu s ed onth ee f f e c t so fl i gh tando x y g enont r an s c r ip t ion ,w ed emon s t r a t edth a tg lob a lt r an s c r ip t ionp rofi l in ginS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 c ane f f e c t i v e l yb ep e r fo rm edb ycDNAs equ en c in g( at e chn iqu e nowo f t enr e f e r r edtoa sRNA s eq ) .Th i sm e thodp ro v id e ssu ffi c i en ts equ en c in gd ep thtod e t e c tch an g e sing en e sth a ta r eon l y r a r e l yt r an s c r ib ed ,e v ena t mod e r a t es equ en c in gd ep thandw i th ou tu s in gm e thod s tod ep l e t er ibo som a lRNA(Ludw i gandB r y an t , 2 0 1 1 ) .Inth i ss tud yw ep r e s en tan in t e g r a t edg lob a lt r an s c r ip tom e s tud yo fS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2th a tcomp a r e sth esp e c ifi cc e l lu l a r r e spon s e stol im i t a t ionfo re a ch m a c ronu t r i en t .Sp e c ifi c a l l y ,w e p r e s en tth eg lob a lt r an s c r ip t ionp rofi l e so fth i s mod e lc y anob a c t e r ium inr e spon s e to l im i t a t ion fo rc a rbon ,n i t ro g en ,su l fu r ,pho s pho ru s ,andi ron .P r e v iou sg lob a lt r an s c r ip tom es tud i e sonth e e f f e c t so fnu t r i en t l im i t a t ionw e r ep e r fo rm edb ym i c ro a r r a yan a l y s e sini so l a t eds tud i e sf romv a r iou sl abo r a to r i e sinth ef r e shw a t e r o r g an i smS yn e ch o c y s t i ssp .PCC6 8 0 3fo rc a rbon( E i s enhu te ta l . , 2 0 0 7 ) ,n i t ro g en( O s an a ie ta l . ,2 0 0 6) ,su l fu r( Zh an ge ta l . ,2 0 0 8) , andi ron( S in ghe ta l . ,2 0 0 3 ;Sh co ln i c ke ta l . ,2 0 0 9 ) .M o s tp r e v i ou ss tud i e sonth ee f f e c t so fn i t ro g enl im i t a t ioninc y anob a c t e r i a h a v eb e enp e r fo rm edinth eh e t e ro c y s tou sf r e shw a t e r / so i ls t r a in s N o s t o c( A n a b a en a)sp .PCC7 1 2 0andN o s t o cpun c t i f o rm e PCC 7 3 1 0 2 ,wh i chd i f f e r en t i a t eh e t e ro c y s t sanda r ec ap ab l eo ffi x in g F ron t ie r sin M i c rob io logy| M i c rob i a lPh y s io log yand Me tabo l i sm S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion d in i t ro g en(Eh i r ae ta l . ,2 0 0 3;S a toe ta l . ,2 0 0 4 ;C ampb e l le ta l . , 2 0 0 7 ; Ch ri on l im i t a t ionh a sa l sob e ens tud i ed s tm ane ta l . ,2 0 1 1 ) .I r in th e f r e shw a t e rs t r a in S yn e ch o c o c cu se l on g a tu sPCC7 9 4 2(N odop e ta l . ,2 0 0 8 )andth em a r in eP r o ch l o r o c o c cu ss t r a in s MED 4and M IT 9 3 1 3(Thomp sone ta l . ,2 0 1 1) .Th ee f f e c to fpho sph a t e l im i t a t iononth eg lob a lt r an s c r ip tom e ,how e v e r ,h a son l yb e ens tud i ed inth em a r in es t r a in s S yn e ch o c o c cu ssp . WH 8 1 0 2( T e tue ta l . ,2 0 0 9; O s t row s k ie ta l . ,2 0 1 0)andP r o ch l o r o c o c cu ss t r a in MED 4( S t e g l i ch e ta l . ,2 0 0 8 ) .N os in g l eg lob a l t r an s c r ip tom i cs tud y i sa v a i l ab l e th a t comp a r e sd a t af romc e l l sl im i t edfo ra l lm a c ronu t r i en t sfo ron e c y anob a c t e r i a ls t r a incu l t i v a t edund e rid en t i c a landw e l l -d efin ed cond i t ion s .Th i s in fo rm a t ion i sap r e r equ i s i t e fo r th ed e v e lopm en t o fcomp r eh en s i v em e t abo l i c mod e l sfo rasp e c ifi co r g an i sm .W e add i t ion a l l ycomp a r edth et r an s c r ip t ionp rofi l e so fc e l l sg rown w i thr edu c edn i t ro g ensou r c e s( ammon i aandu r e a )totho s eo f c e l l sg rownw i thn i t r a t e .Inadd i t ionto id en t i f y in gm an ynu t r i en t sp e c ifi ca c c l im a t ionp ro c e s s e s ,th e s ecomp a r i son s id en t ifi edsom e g en e r a la c c l im a t ionr e spon s e sth a to c cu rinS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 c e l l se xp e r i en c in gnu t r i en t l im i t a t ion . MA TER IA LSAND METHODS SAMP L EPR EPARA T ION S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2cu l tu r e sw e r eg rownintub e scon t a in in g m ed ium A( 2 5 -mL )supp l em en t ed w i th1m go fN aNO3 mL-1 +; (d e s i gn a t eda sm ed iumA S t e v en sandP o r t e r ,1 9 8 0 ; Ludw i gand B r y an t ,2 0 1 1) .Th ecu l tu r e sw e r eg rowna t3 8 ˚C w i thcon t inu 1a lpho ton sm-2s ou si l lum in a t iona t2 5 0μmo nd w e r esp a r g ed w i th1%( v / v )CO2ina i r(Th e s eop t im a lg row thcond i t ion sa r e d efin eda s“ s t and a rdcond i t ion s . ” ) .Th er e f e r en c ecu l tu r e sg rown und e r“ s t and a rd ”cond i t ion sw e r eg rowntoOD730nm=0 . 7( Lud w i gandB r y an t ,2 0 1 1) .G row thund e r lowCO a sp e r fo rm edin 2w A+ m ed iumund e rs t and a rdt emp e r a tu r eandl i gh tin t en s i t y ,bu t cu l tu r e sw e r esp a r g edw i tha i r[ 0 . 0 3 5%( v / v )CO .Th ecu l tu r e s 2] u s edfo rN ,S ,andP l im i t a t ions tud i e sw e r eg rownund e r“ s t an d a rd ”cond i t ion s incomp l e t eA+ m ed iumcon t a in in ga l lnu t r i en t s toanOD f∼0 . 6 – 0 . 7( i . e . ,p r io rtoth eon s e to fl i gh tl im i 7 3 0nmo t a t ion ) .C e l l sw e r eth enh a r v e s t edb yc en t r i fu g a t ion ,w a sh edtw i c e ina mod ifi ed m ed ium A( l a c k in gth esp e c ifi ednu t r i en t ) ,and w e r er e su sp end edin m ed iumA w i thou tth esp e c ifi ednu t r i en t : +t in m ed iumA( l a c k in gn i t r a t e ) ;insu l f a t e f r e em ed iumA h a t con t a in ed M gC l in s t e ado f2 0 . 3mM M g SO4×7H ; 2×6H 2O 2O o r inpho sph a t e f r e em ed iumA+.Th er e su sp end edcu l tu r e sw e r e ad ju s t ed toan in i t i a lOD f0 . 3 5( fo rN -andS l im i t a t ion )o r 7 3 0nmo 0 . 2 5( fo rP l im i t a t ion ) .Th er e su l t in gc e l lsu sp en s ion sw e r ein cu b a t edund e rs t and a rdt emp e r a tu r e ,l i gh tin t en s i t y ,anda e r a t ion andw e r eh a r v e s t edwh en OD e a ch ed0 . 7 .Th i sp ro c edu r e 7 3 0nmr a l low eda tl e a s ton edoub l in gtoo c cu rund e rnu t r i en t l im i t in g cond i t ion s .P r e l im in a r yg row the xp e r im en t s( s e eF i gu r eS 1in Supp l em en t a r yM a t e r i a l )show edth a t ,b yin i t i a t in gth eg row th l im i t a t iona tth e OD v a l u e s s p e c i fi e d a b o v e , t h e c u l t u r e s 7 3 0nm cou lds t i l lg rowtoth es am efin a lOD i . e . ,0 . 7 )a sc e l l sh a r 7 3 0nm( v e s t edf roms t and a rdcond i t ion s .Fu r th e rmo r e ,th eRNAy i e ld s ob t a in edf romsu chcu l tu r e sw e r esu ffi c i en tfo rth ep r ep a r a t iono f h i gh -qu a l i t ycDNA l ib r a r i e s . F e l im i t a t ionw a s indu c edb yadd in ganF e -b ind in gch e l a to rto th eg row thm ed ium in s t e ado fm ed iume x ch an g e( Sh co ln i c ke ta l . , ) .P r e l im in a r yg row the xp e r im en t sw i thS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 2 0 0 9 Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |2 Ludw igandB ry an t cu l tu r e sshow edth a ta5 0 fo lde x c e s so fd e f e ro x am in em e s y l a t eB w a sr equ i r ed to indu c eF e l im i t a t ion ,and th a tc e l l scou ldcon t inu e tog row fo r ∼1mo r edoub l in gund e r th e s econd i t ion s(F i gu r eS 2 in Supp l em en t a r yM a t e r i a l ) .A t OD . 3 5 ,afin a lcon c en t r a 7 3 0nm=0 t iono f7 2 0 μMd e f e ro x am in em e s y l a t eBw a sadd ed toacu l tu r e in A+ m ed ium( con t a in in g1 4 . 4μMi ron ) ,wh i chw a sg rownund e r s t and a rdcond i t ion sun t i lOD . 7 . 7 3 0nm=0 G row thw i thd i f f e r en tN sou r c e sw a sp e r fo rm edin mod ifi ed , HEPE S -bu f f e r ed m ed ium A ,in wh i ch2 5mM HEPE S ,pH8 . 0 r ep l a c ed8 . 3mM T r i s–HC l ,pH8 . 2 . Th em ed ium w a ssupp l e m en t edw i th1μM N i SO4toa vo id N i l im i t a t ion( s e eS a k amo to and B r y an t ,2 0 0 1 ) . Ap a r tf romth e s e mod ifi c a t ion s ,a l lo th e r compon en t sw e r eth es am eandh adth es am econ c en t r a t ion sa s m ed iumA .N aNO3( 1 2mM ) ,NH l( 1 0mM ) ,o ru r e a( 1 0mM ) 4C w e r eadd eda sN sou r c e s .Th ecu l tu r e sw e r eg rownund e rs t and a rd cond i t ion sa sd e s c r ib edabo v etoafin a lOD f0 . 7 . 7 3 0nmo RNAEXTRACT ION C e l l sw e r er ap id l yh a r v e s t edb yc en t r i fu g a t ion( 5m in ,5 0 0 0×g , 4 ˚C ) ,andth ec e l lp e l l e t sw e r ef ro z eninl iqu id n i t ro g enand s to r eda t−8 0 ˚Cun t i lr equ i r ed . RNAs amp l e sfo rsub s equ en t cDNA l ib r a r ycon s t ru c t ionw e r ep r ep a r edf romf ro z enc e l lp e l l e t s r e su l t in gf rom2 0to3 0mL l iqu idcu l tu r e s . F o rRNApu r ifi c a t ion ,c e l l sw e r er e su sp end edin1 0mMT r i s – HC l ,pH8 . 0( 4 0 0μL ) ;l y so z ym ew a sadd ed( 4 . 5m gmL−1fin a l con c en t r a t ion ) ;andth es amp l ew a sin cub a t edfo r2m ina troom t emp e r a tu r e .Th es amp l ew a sd i sp en s edin totwo1 . 5 -mLr e a c t iontub e sanda c id i cph eno l – ch lo ro fo rmso lu t ion[ 4 0 0 μL ;1 : 1 ( v / v ) ,pH4 . 3 ]andBu gBu s t e rP ro t e inE x t r a c t ionR e a g en t( 4 0 0μL ; N o v a g en )w e r eadd edtoe a chr e a c t iontub efo rc e l l l y s i sandp ro t e ind en a tu r a t ion ;th es amp l e sw e r evo r t e x edtwot im e sfo r1m in ands to r edoni c eb e tw e ent r e a tm en t s .A f t e rc e l l l y s i s ,th es amp l e s ,2 2 ˚C ) , th eaqu eou sph a s ew a s w e r ec en t r i fu g ed( 2m in ,1 0 , 0 0 0×g e x t r a c t edon c e mo r ew i thph eno l – ch lo ro fo rmso lu t ion ,andth e comb in ede x t r a c t sw e r efin a l l ye x t r a c t edon c ew i thch lo ro fo rm – i so am y la l coho l( 2 4 : 1 ,v / v ) .Th eRNAw a sp r e c ip i t a t edf romth e aqu eou sph a s eb yadd in gon e t en thv o lum eo f3 . 0 Msod ium a c e t a t e ,pH5 . 2and2 . 5vo lum e so fe th ano l ,andth ep r e c ip i t a t ed RNA w a sw a sh edtw i c ew i th7 0%( v / v )e th ano l .Th eRNA w a s fu r th e rp ro c e s s edu s in gth eH i ghPu r eRNAI so l a t ionK i t(Ro ch e ) a c co rd in g to th er e comm end a t ion so fth em anu f a c tu r e r .Th eRNA p e l l e tw a sr e su sp end ed inDN a s e in cub a t ionbu f f e r( 4 6 0μL ) ,and RN a s in( 4μL ,P rom e g a ) ,andDN a s eI( 6 0μL )w e r eadd edtoth e s amp l e s ,wh i chw e r e in cub a t ed fo r1ha t2 2 ˚C .A f t e rDN a s eI t r e a t m en t , th eRNAw a spu r ifi edb ys i z ee x c lu s ionch rom a to g r aph yon th ep ro v id edsp in co lumn s ; th i ss t epr emo v edRNAsp e c i e ssm a l l e r th an∼3 0 0nu c l eo t id e s , in c lud in gtRNA sand5 SrRNA . RNAcon c en t r a t ion sw e r ed e t e rm in edu s in gaN anoD ropND 1 0 0 0Sp e c t ropho tom e t e r(Th e rmoS c i en t ifi c ) ,andaQub i tS y s t em ( In v i t ro g en )w a sa l sou s edtod e t e rm in eDNAcon c en t r a t ions ep a r a t e l y .Th equ a l i t yo fth eRNAs amp l e sw a san a l y z edu s in ga2 1 0 0 B io an a l y z e r(A g i l en t ) . S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion Un i v e r s i t y(Un i v e r s i t yP a r k ,PA ,U SA ) .Th ecDNAl ib r a r i e sw e r e con s t ru c t ed f rom0 . 5μgRNAs amp l eu s in gSOL iD™ Who l eT r an s c r ip tom eAn a l y s i sK i t(App l i edB io s y s t em s )andw e r eb a r cod ed b yu s in gth eSOL iD™T r an s c r ip tom eM u l t ip l e x in gK i t(App l i ed B io s y s t em s ) .Inb r i e f ,r e v e r s et r an s c r ip t ionandl ib r a r yp r ep a r a t ionin c lud edth efo l low in gs t ep s :f r a gm en t a t iono fRNAu s in g RN a s eI I I , l i g a t iono fth er e su l t in gRNAf r a gm en t s(∼1 5 0b a s e s in a v e r a g e )toad ap to r sv i aRNAL i g a s e2 ,r e v e r s et r an s c r ip t ion ,and amp l ifi c a t iono fcDNA(bo ths t a r t in gf romad ap to rs equ en c e s ) . SOL iD™ePCR K i tandSOL iD™ B e adEn r i chm en tK i t(bo th App l i edB io s y s t em s )w e r eu s edfo rp ro c e s s in gth es amp l e sfo r s equ en c in g ,ande i th e rth eSOL iD™3o r3P lu sp ro to co l(App l i ed B io s y s t em s )w a su s edfo rs equ en c in g . Th es equ en c ed a t ah a v eb e ensubm i t t edtoth eNCB IS equ en c e R e adA r ch i v e( SRA )und e ra c c e s s ionnumb e rSRP 0 0 7 3 7 2 . Th e5 0 -bpcDNAs equ en c e sob t a in edw e r em app eda g a in s tth e S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2g enom eb yu s in gth eBu r row s –Wh e e l e ra l go r i thm( L iand Du rb in ,2 0 0 9) ,a l low in gfou rm i sm a t ch e s( ≥9 2% s equ en c e id en t i t y ) .S equ en c e sm app in g tor e g ion scod in g fo rr ibo som a lRNA s ,andr e ad s th a td idno tm ap toun iqu epo s i t ion s ,w e r e r emo v edf romth er e su l t in gm app eds equ en c efi l e s .Coun t in go f s equ en c e sco v e r in ge a chop enr e ad in gf r am e(ORF ) ,c a l cu l a t ion s o f th er e l a t i v e t r an s c r ip tabund an c e fo re a chORFandcomp a r i son s o fth er e l a t i v et r an s c r ip tabund an c e sb e tw e end i f f e r en tcond i t ion s /d a t as e t sw e r ep e r fo rm eda sd e s c r ib edp r e v iou s l y( Ludw i g andB r y an t ,2 0 1 1 ) .Th er e l a t i v et r an s c r ip tabund an c e sfo rc e l l s g rownund e r“ s t and a rd ”cond i t ion sw e r eob t a in edf romap r e v i ou ss tud y(Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1) .Tho s er e f e r en c ev a lu e sw e r e ob t a in edb yu s in gth es am ee xp e r im en t a lp ro c edu r e sa sd e s c r ib ed h e r e ,andtho s ecu l tu r e sw e r eg rowndu r in gth es am et im ep e r iod . Th e“ s t and a rd ”v a lu e sw e r ea v e r a g ev a lu e sd e t e rm in edf romth r e e ind ep end en t l yg rowncu l tu r e s .S t a t i s t i c a lan a l y z e sw e r ep e r fo rm ed a sd e s c r ib ed( Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1) . RESU L TSANDD ISCUSS ION NU TR I EN TL IM I TA T IONCAUS ESLOW EREXPR ESS IONO FG ENES ENCOD INGTH EPRO T E INB IOSYN TH ES IS MACH IN ERYANDENZYMES O F MA JOR M E TABO L ICPA THWAYS T r an s c r ip tp rofi l e so fc e l l se xp e r i en c in gnu t r i en tl im i t a t ion(C , N ,S ,P ,o rF e )o rg rown w i tha l t e r a t i v eN sou r c e sw e r ed e t e r m in ed .A sshown inT ab l e1, ∼1 0 – 1 7m i l l ionr e ad sob t a in edf rom TM s SOL iD equ en c in gw e r em app edfo re a chg row thcond i t ion . Th es equ en c e sm app in gtog en e so th e rth antho s efo rth erRNA op e ron sv a r i edf rom5 . 5to1 7 . 4%o fth eto t a lm app edr e ad s .Th e r e l a t i v et r an s c r ip tabund an c e sfo re a channo t a t edp ro t e in cod in g ORFo fth eg enom ew e r ec a l cu l a t edf romth e s ed a t a .T r an s c r ip t l e v e l sfo ra l lg en e sund e ra l lcond i t ion so fth i ss tud ya r ep ro v id ed inT ab l eS 1 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l . L im i t in gth esupp l yo fan ye s s en t i a lnu t r i en tw i l limp a i rc e l lu l a rm e t abo l i smand w i l lin e v i t ab l yr e su l tins low e rg row th . M o r eo v e r ,in i t i a l l yth a ts low e rgrow thi sch a r a c t e r i s t i c a l l yl in e a rr a th e rth ane xpon en t i a l( s e eS a k amo toandB r y an t ,1 9 9 8 ) .In o rd e rto mon i to rch an g e sinth eg lob a lt r an s c r ip tom e ,t r an s c r ip t abund an c e sob t a in edfo rc e l l ssub j e c t edtonu t r i en tl im i t a t ion cDNAL IBRARYCONSTRUC T ION ,SO L ID™S EQU ENC INGANDDA TA w e r ecomp a r edtotho s eo fc e l l sg rownund e rnu t r i en t r ep l e t e , ANA L YSES s t and a rdcond i t ion s . ”G en e -b y g en ecomp a r i son sfo ra l lcond i Con s t ru c t iono fcDNA l ib r a r i e sandSOL iD™s equ en c in gw a sp e r - “ v a lu e sfo rth e ion sp r e s en t edinth i ss tud y ,wh i cha l sop ro v id epfo rm edinth eG enom i c sCo r eF a c i l i t ya tTh eP enn s y l v an i aS t a t e t www . f ron t ie r s in .o rg Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |3 Ludw igandB ry an t S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion T ab le1| Numbe ro fsequen ce sob ta inedbySOL iD™sequen c ingfo rthesamp lesana lyzedinth iss tudy . Samp le Mappedread s MappedinrDNA Pe r cen trDNA reg ion s Rema in ing mapped Un ique ly mapped reads reads Pe r cen tun iquereads LowCO2 12 ,1 73 ,835 1 0 ,051 ,192 82 .6* 2 ,122 ,643 2 ,041 ,396 96 .2 N l im i ted 13 ,737 ,066 12 ,1 71 ,332 88 .6 1 ,565 ,734 1 ,541 ,960 98 .5 S l im i ted 1 7 ,059 ,268 15 ,695 ,180 92 .0 1 ,364 ,088 1 ,298 ,737 95 .2 PO4l im i ted 12 ,524 ,188 1 1 ,530 ,056 92 .1 994 ,132 975 ,57 4 98 .1 Fe l im i ted 1 1 ,791 ,982 1 0 ,398 ,433 88 .2 1 ,393 ,549 1 ,37 4 ,47 4 98 .6 N i t ra te 12 ,97 6 ,083 12 ,21 7 ,966 94 .2 758 ,1 1 7 7 40 ,385 97 .7 Ammon i a 1 0 ,571 ,843 9 ,991 ,998 94 .5 579 ,845 563 ,335 97 .2 U rea 13 ,447 ,715 12 ,550 ,036 93 .3 897 ,679 877 ,885 97 .8 *Th i ss amp le w a st re a tedtodep le terRNA s( seeLudw igandB ry an t ,20 1 1) . Thenumbe ro fre ad sob ta inedfo rthed i f fe ren ts amp le s ,numbe ro fm appedre ad s ,numbe ro fre ad sm app ing w i th intherDNAreg ion sandou t s iderDNAreg ions ,and thenumbe ro fre ad sm app ingun ique l y(ou t s iderDNAreg ion s )a reg i venfo rthe ind i v idu a ls amp le s . s t a t i s t i c a ls i gn ifi c an c eo fe a chr e su l t ,a r ep ro v id edin T ab l eS 2 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l .F i gu r e1show ss c a t t e rp lo t sfo rth e r e l a t i v et r an s c r ip tabund an c e so fa l l ORF sinc e l l ssub j e c t edto d i f f e r en tnu t r i en t l im i t a t ioncond i t ion scomp a r edtotho s eund e r “ s t and a rd ”( r ep l e t e )cond i t ion s .Th ep a r a l l e lg r a yl in e sine a ch p an e ld em a r c a t e2 fo ldch an g e s ,and m an yg en e sc l e a r l yshow ed g r e a t e rin c r e a s e so rd e c r e a s e s .I ti sob v iou sf romth e s ep lo t sth a t th er e spon s etoP l im i t a t ion( F i gu r e1D)w a s mu ch mo r el im i t ed th an th er e spon s e s to l im i t a t ion fo ro th e rnu t r i en t s .Th ep e r tu rb a t ion sc au s edb y th e s e l im i t a t ion sh adamu chg r e a t e r imp a c ton th e o v e r a l lt r an s c r ip tp a t t e rnth anw a sp r e v iou s l yob s e r v edfo rh i gh i r r ad i an c eo rd a r k t r e a tm en t so f S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 , inwh i chon l y th ecomb in ede f f e c t so fch an g in gtwop a r am e t e r s( sw i t ch in g f rom l i gh ttod a r kand f romo x i ctoano x i ccond i t ion s )c au s edacomp a r ab l ys e v e r ech an g einth eg lob a lt r an s c r ip tp a t t e rn( Ludw i gand B r y an t ,2 0 1 1) . F i gu r e2summ a r i z e sg r aph i c a l l yth ech an g e s int r an s c r ip t l e v e l so fg en e sin v o l v edin m a jo rm e t abo l i cp a thw a y sandnu t r i en t up t a k em e ch an i sm sund e rd i f f e r en tnu t r i en t l im i t a t ion scomp a r ed to“ s t and a rd ”g row thcond i t ion s .Ad e t a i l ed l i s t in go fth ecomp a r i son s( show in ge x a c tv a lu e sandpv a lu e sfo ra l lcomp a r i son s )fo r a l lg en e scod in gfo rcompon en t so fth er e sp e c t i v ep a thw a y so rc e l l compon en t si sg i v eninT ab l eS 3inSupp l em en t a r yM a t e r i a l .Th e imp a i rm en to fc e l lg row thdu r in gnu t r i en t l im i t a t ionw a sr e v e a l ed b y l a r g ed e c r e a s e s in t r an s c r ip t l e v e l s fo rg en e sen cod in gr ibo som a l p ro t e insubun i t sandfo rg en e scod in gfo rm a jo rm e t abo l i cfun c t ion s( i . e . ,r edu c t an tanden e r g yp rodu c t ionb yP S I I ,P S I ,andth e l i gh th a r v e s t in gcomp l e x e s ;ATPs yn th e s i sb y th eATPs yn th a s e ;and CO2fi x a t ion ;F i gu r e2) .Fu r th e rmo r e ,t r an s c r ip tl e v e l sfo rg en e s cod in gfo ren z ym e sin vo l v edinh em eandch lo roph y l lb io s yn th e s i sd e c r e a s ed(T ab l eS 3inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .Th e s er e su l t s g en e r a l l ya g r e ew i thob s e r v a t ion sr epo r t edfo rm i c ro a r r a ys tud i e sino th e rc y anob a c t e r i adu r in gC ,N ,S ,P ,andF e l im i t a t ion ( S in ghe ta l . ,2 0 0 3 ;W an ge ta l . ,2 0 0 4;O s an a ie ta l . ,2 0 0 6;Zh an g e ta l . ,2 0 0 8 ;T e tue ta l . ,2 0 0 9;S chw a r ze ta l . ,2 0 1 1 ) .H ow e v e r ,in con t r a s ttoc y anob a c t e r i a ls t r a in sth a tp e r fo rmd in i t ro g enfi x a S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2e xp e r i en c e s th e fu l le f f e c to fN l im i t a t ion t ion , wh enn i t r a t ei sr emo v edf romth eg row th m ed ium .T r an s c r ip t l e v e l sfo rg en e sen cod in go th e rcompon en t so fth epho to s yn th e t i c e l e c t ront r an spo r tch a in( c y to ch rom eb6fcomp l e x ,c y to ch rom e F ron t ie r sin M i c rob io logy| M i c rob i a lPh y s io log yand Me tabo l i sm +r c f e r r edo x in ,andf e r r edo x in –NADP edu c t a s e )w e r er e l a t i v e l y 6, un a l t e r ed(F i gu r e2) .I th a sb e enr epo r t edth a tg en e sen cod in gth e c y to ch rom eb6f comp l e x inS yn e ch o c y s t i ssp .PCC6 8 0 3h a v e low e r t r an s c r ip tl e v e l sdu r in gS ,F e ,o rCO l im i t a t ion( S in ghe ta l . , 22 0 0 3 ;W an ge ta l . ,2 0 0 4;Zh an ge ta l . ,2 0 0 8) .H ow e v e r ,t r an s c r ip t l e v e l sfo rth e s eg en e sd e c r e a s edon l ys l i gh t l yund e rnu t r i en tl im i t a t ioncond i t ion sinS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 .Th es i tu a t ionw i thth e p s bAg en e f am i l y( en cod in g th eD 1p ro t e ino fP S I I )a sw e l la sa f ew ph y cob i l i som e r e l a t edg en e si s mo r ecomp l e xandshow edd i f f e r en c e sf romth eabo v e -m en t ion edg en e r a lt r end( low e rt r an s c r ip t l e v e l swh enanu t r i en tw a s l im i t in g ;s e eT e x tS 1inSupp l em en t a r y M a t e r i a l ) . T r an s c r ip tl e v e l sfo rn b lA,wh i chen cod e sasm a l lp ro t e inth a t po t en t i a t e sth ed e g r ad a t iono fph y cob i l ip ro t e in sb yC lpp ro t e a s e ( B a i e re ta l . ,2 0 0 4; B a r k e r -A s t rome ta l . ,2 0 0 5; B i en e r te ta l . ,2 0 0 6; K a r r ad te ta l . ,2 0 0 8) ,show edv e r yl a r g ein c r e a s e suponnu t r i en t i gu r e2) .T r an s c r ip tl e v e l sfo rn b lAin c r e a s ed∼6 0 d ep r i v a t ion(F fo ldund e rN l im i t a t ion( F i gu r e1B) ; l im i t a t ion fo ro th e rnu t r i en t s a l sor e su l t edinl a r g ein c r e a s e sinn b lAt r an s c r ip tl e v e l s :∼1 0 fo ld inc e l l sg rownund e rlowCO rS l im i t a t ion ;and2 -and3 fo ld 2o in c r e a s e sund e rP -andF e l im i t a t ion , r e sp e c t i v e l y(T ab l eS 3 inSup p l em en t a r yM a t e r i a l ) .Ing en e r a l ,th en b lAt r an s c r ip t ionp a t t e rn s ob s e r v edh e r efo rS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2w e r es im i l a rtoth ep a t t e rn s o fph y cob i l ip ro t e ind e g r ad a t ionob s e r v edfo rS yn e ch o c o c cu ssp . l l i e rand G ro s sm an ,1 9 9 2 ,1 9 9 4) .H ow e v e r ,ina PCC7 9 4 2(Co s tud yw i thS yn e ch o c y s t i ssp .PCC6 8 0 3 ,i tw a sshownth a t Nb lA m ed i a t edb l e a ch in gw a s mo s ts e v e r eupon N -andF e l im i t a t ion ; b lAt r an s c r ip t s , S l im i t a t iond idno tc au s eal a r g ein c r e a s eo fn andc e l l sco r r e spond in g l yd idno tund e r gosub s equ en tb l e a ch in g ( S in ghandSh e rm an ,2 0 0 0 ; R i ch aude ta l . ,2 0 0 1) . TRANSCR IP T IONA LR EGU LA T IONO FCO2F IXA T ION Th er edu c in gequ i v a l en t sandATPg en e r a t edb yth ea c t i v i t i e so f th epho to s y s t em sa r e mo s t l ych ann e l edin to CO x a t ionv i a 2fi th eC a l v in –B en son –B a s sh am(CBB )c y c l e inc y anob a c t e r i a .R ibu lo s e1 , 5 -b i spho sph a t ec a rbo x y l a s e /o x y g en a s e(RuB i sCO ) i s th ek e y en z ym eo fth eCBBc y c l eand i sen cod edb y th er b cLandr b c Sg en e s B ad g e randB e k ,2 0 0 8; T an ge ta l . ,2 0 1 1) .T r an s c r ip t s fo r th er b cL S ( g en e sd e c r e a s edsh a rp l yuponN -( ∼1 0 fo ld )andS l im i t a t ion( 3 to5 fo ld ) ,bu tw e r eon l ys l i gh t l ylow e rund e rF e l im i t a t ionand Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |4 Ludw igandB ry an t F IGURE1|Change sinthere la t ivet ran s c r ip tabundan ceuponnu t r ien t l im i ta t ion . Thes c a t te rp lo t sshowthere l a t i vet r an s c r ip tabund an ce s(A )when g rown w i thlowCO2 supp l yanda f te r(B )n i t rogen ,(C )su l fu r ,(D )pho sph a te , S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion and(E )i rondep r i v a t ioncomp a redtoth a tfo r“ s tand a rd”g row thcond i t ion s (me ano fth reeb io log i c a lrep l i c a te s ) .Theg r a y l ine sg i ve2 fo ldch ange s in e i the rd i re c t ion .Se le c tedgene sa re iden t ifiedb yn ame / lo cu stagnumbe r . w e r el a r g e l yun a f f e c t edb yP l im i t a t ion(F i gu r e2) . Wh enc e l l s w en r i ch eda i r ) ,t r an s c r ip tl e v e l s i tha i rin s t e ado f1%( v / v )CO2w e r eg rown w i thl im i t in g CO2,( rth er b cL Sg en e sin c r e a s ed2 -to4 fo ld .RuB i sCOi sen c lo s ed i . e . ,th ecu l tu r e sw e r esp a r g ed fo www . f ron t ie r s in .o rg Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |5 Ludw igandB ry an t F IGURE2|Ove rv iewove rtheregu la t ionpa t te rninre spon setonu t r ien t l im i ta t ion sfo rase le c t iono fce l lu la rcomponen t s . Thefigu resumm a r i ze s thegene r a lregu l a t ionp a t te rn inre spon seto l im i ta t iono fCO i t rogen , 2,n su l fu r ,pho spho ru s ,and i ron .Thech ange so fthere l a t i ve mRNA le ve l sunde r there spe c t i venu t r ien t l im i ta t iona recomp a redto“ s tand a rd”g row th cond i t ion s .The ser a t io sa red i sp l a yedfo rgene scod ingfo rase le c t iono f ce l lu l a rfun c t ion s ,amongthe sethepho to s y s tem s(PS I ,PS I I ;fo rPS I Ithe th reep sbAgene s we red i s reg a rdeds in cethe yrep l a cee a cho the r in re spon setod i f fe ren tcond i t ion s ) ,ph y cob i l i some s ,theph y cob i l i some deg r ad a t ionp ro te inNb lA ,componen t so fthepho to s yn the t i ce le c t ron F ron t ie r sin M i c rob io logy| M i c rob i a lPh y s io log yand Me tabo l i sm S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion t r an spo r tch a in ,thec a rbo x y some ,theC a l v in –Ben son –B a s sh amc y c le ,the NADHdeh yd rogen a secomp le x ,theF0F1 typeA TPs yn th a se ,thete rm in a l o x id a se s ,andther ibo some .Fu r the r ,thegene scod ingfo rup ta kes y s tem sfo r ammon i a ,n i t r a te ,su l f a te ,pho sph a te( p s tABCS) ,and i ron( a l lgene s l i s ted in T ab leS3 inSupp lemen ta ry M a te r i a le x cep ttho sefo rregu l a t ion ,s ide ropho re b io s yn the s i s ,andFe –Sc lu s te ra s semb l y )a reshown .Then i t r a teandn i t r i te g lnA,g lnN) ,thes ide ropho re redu c ta se sandtheg lu tam ines yn the ta se s( b io s yn the s i s(SYNPCC7002 _G00 19 -G0023 ) ,andFe –Sc lu s te ra s semb l y ( su fBCDS)a reh igh l igh ted .F in a l l y ,thech ange s inthet r an s c r ip t le ve l so ftwo fl a vop ro te in s ,thesupe ro x ided i smu ta se ,andc a ta l a sea reg i ven . Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |6 Ludw igandB ry an t insub c e l lu l a rm i c ro comp a r tm e n t sc a l l edc a rbo x y som e s ,wh i ch a l soh a rbo rac a rbon i canh yd r a s een cod edb yi c fA( Y e a t e se ta l . , 2 0 0 8 ;C annone ta l . ,2 0 1 0;E sp i eandK imb e r ,2 0 1 1) .S im i l a rto th er b cL Sg en e s ,CO l im i t a t iona l soc au s edt r an s c r ip tl e v e l so f 2th ec cmg en e s ,en cod in gs t ru c tu r a lsubun i t so fth ec a rbo x y som e s ( c cmK , c cmL , c cmM , c cmN ) ,andi c fAtoin c r e a s eupto5 fo ld .N l im i t a t ionr e su l t edinav e r yd r am a t i cd e c r e a s e(upto2 0 fo ld )in cmg en e s ,wh e r e a sth et r an s c r ip t l e v e l sfo rth e s e mRNA l e v e l sfo rc g en e sw e r es l i gh t l ylow e rinc e l l ssub j e c t edtoS -andP l im i t a t ion o ra tabou ts t and a rdl e v e la f t e rF e l im i t a t ion .In t e r e s t in g l y ,t r an s c r ip tl e v e l sfo ri c fAw e r eon l ys l i gh t l ylow e r( 2 fo ld )du r in gN andP l im i t a t ionbu tw e r es l i gh t l yh i gh e r( l e s sth an2 fo ld )wh en c e l l sw e r eS -o rF e l im i t ed(T ab l eS 3inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) . T r an s c r ip tl e v e l sfo ro th e rg en e sen cod in gen z ym e so fth eCBB c y c l ea l soch an g eddu r in gnu t r i en t l im i t a t ion .Und e rN l im i t a t ion mRNAl e v e l sd e c r e a s edupto1 0 fo ld ,bu tth eimp a c to fl im i t a t ionfo ro th e rnu t r i en t s ,inp a r t i cu l a r CO a sl e s ss i gn ifi c an t 2, w (mRNA l e v e l sd e c r e a s ed2 -to3 fo lda t mo s t ;F i gu r e2) .Th eg en e r a l l ylow e rt r an s c r ip tl e v e l sfo rg en e sen cod in gen z ym e so fth e CBBc y c l ea r econ s i s t en tw i thag en e r a ld e c r e a s einb io s yn th e t i c a c t i v i t i e s innu t r i en t l im i t edc e l l scomp a r ed toc e l l sg row in gund e r op t im a lcond i t ion s( s e eabo v e ) .As l i gh td e c r e a s eo ft r an s c r ip t l e v e l so fCBBc y c l eg en e sund e r lowCO i gh t ind i c a t e th a tc e l l son l y 2m r equ i r ein c r e a s edl e v e l so fth er a t e l im i t in gen z ym e ,RuB i sCO , wh i chd i r e c t l yin t e r a c t sw i thCO2.Ad equ a t el e v e l so fth eo th e r en z ym e sm a ya l r e ad ye x i s t tom e e t th eb io s yn th e t i cd em andund e r CO2l im i t edg row thcond i t ion s . IMPACTO FNUTR IENTL IM I TA T IONONCARBOHYDRA T ED EGRADA T ION T r an s c r ip tl e v e l sfo rg en e sen cod in gen z ym e so fc a rboh yd r a t e m e t abo l i sma l soch an g edinr e spon s eto nu t r i en tl im i t a t ion . F ru c to s e -b i spho sph a t ea ldo l a s e( cl a s sI ) ,wh i ch i sen cod edb y f b aB ( SYNPCC 7 0 0 2 _A 0 0 1 0 )andwh i chshow edh i gh e rt r an s c r ip tl e v e l sinth ed a r k( Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1) ,p rob ab l yen cod e sth e en z ym e in v o l v ed inc a rboh yd r a t ec a t abo l i sm .T r an s c r ip t l e v e l sfo r th i sg en ew e r eh i gh e rund e ra l lnu t r i en t l im i t a t ioncond i t ion s( s e e T ab l eS 3 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .H ow e v e r , th et r an s c r ip t l e v e l sfo r mo s to th e rg en e sin vo l v edinc a rboh yd r a t ed e g r ad a t ion p a thw a y sd idno tch an g ev e r ymu ch .In t e r e s t in g l y , t r an s c r ip t l e v e l s p p sA) ,wh i chin c r e a s ed mo r e fo rpho spho eno lp y ru v a t es yn th a s e( th an1 0 0 fo ldinc e l l se xpo s edtod a r kn e s s( Ludw i gandB r y an t , 2 0 1 1 ) ,h ad2 fo ldh i gh e rt r an s c r ip tl e v e l sinc e l l sg rownund e r CO2l im i t a t ionand5 fo ldh i gh e rt r an s c r ip tl e v e l sinP l im i t ed c e l l s . Wh encu l tu r e sw e r eS -o rF e l im i t ed ,th e mRNAl e v e l so f p p sAw e r e∼2 fo ld low e rcomp a r ed th an th a to fc e l l sg rownund e r s t and a rdcond i t ion s .T r an s c r ip tl e v e l sfo rth ep y kg en e ,en cod in gth ep y ru v a t ek in a s e ,w e r elow e rund e ra l lnu t r i en tl im i t a t ion cond i t ion s(T ab l eS 3inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) ,andtho s efo r th ep y ru v a t ed eh yd ro g en a s ecomp l e xandth ep y ru v a t e : f e r r edo x in o x ido r edu c t a s ew e r eun ch an g edo rd e c r e a s edupto3 fo ld .Th e s e d i f f e r en c e ssu g g e s tth a tth ein c r e a s einp p sAt r an s c r ip t sdu r in gP l im i t a t ion i sp rob ab l yasp e c ifi c ,a c c l im a t i v er e spon s e(pho sph a t e i s on eo fth esub s t r a t e so fPp sA ) .T r an s c r ip t l e v e l s fo rg en e sen cod in g fo rcompon en t so ff e rm en t a t i v em e t abo l i sm ,dl a c t a t ed eh yd ro g en a s e( l dhA ) ,andh yd ro g en a s e ,w e r eg en e r a l l y low e r innu t r i en t l im i t edc e l l s . Wh enc e l l sw e r eP l im i t ed ,how e v e r ,t r an s c r ip tl e v e l sfo rth eb id i r e c t ion a lh yd ro g en a s e ,e sp e c i a l l yth ed i apho r a s e www . f ron t ie r s in .o rg S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion subun i t s( h o xE,h o xF,andh o xU) ,in c r e a s edupto3 fo ld .T r an s c r ip t l e v e l s fo rth e s eth r e eg en e sa l sosp e c ifi c a l l y in c r e a s ed inc e l l s Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1) .In e xpo s edtod a r kano x i ccond i t ion s( con t r a s ttoan abo l i cr e a c t ion sg en e r a l l y ,c a rboh yd r a t ec a t abo l i sm r em a in sr e l a t i v e l yun ch an g edwh enc e l l sa r esub j e c t edtonu t r i en t l im i t a t ion .Th i sp rob ab l yr efl e c t sth en e c e s s i t yto m a in t a inth e s e e l em en t so fc en t r a lm e t abo l i smund e r l e s sf a v o r ab l econd i t ion s . ACC L IMA T IONO FTH ENADHD EHYDROG ENAS ECOMP L EXANDO F T ERM INA LOX IDAS ES Th eT yp e I NADHd eh yd ro g en a s ecomp l e x( comp l e x1 ; Ndh comp l e x )i sin v o l v edinf e ed in gr edu c in gequ i v a l en t sin toth er e s p i r a to r ych a inandinc y c l i ce l e c t ronflowa roundP SI(O g aw a and M i ,2 0 0 7 ;B a t t ch i k o v ae ta l . ,2 0 1 0) .Th et r an s c r ip tl e v e l sfo r g en e sen cod in gsubun i t so fth e Ndhcomp l e xch an g eds i gn ifi c an t l ywh enc e l l sw e r esub j e c t edtov a r iou snu t r i en tl im i t a t ion s ( F i gu r e2;T ab l eS 3inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .Th e Ndhcom p l e xinc y anob a c t e r i a( andinS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 )con s i s t so f1 5 subun i t s(NdhA -O ) ;s e v e r a lp a r a lo gou sg en e so c cu rinc y anob a c t e r i a lg enom e sfo rth e NdhDand NdhFsubun i t s( O g aw aand .InS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2th e s ea r en dhD, n dhD 1, n dhD 2, M i ,2 0 0 7) n dhD 3,and n dhD 4 ,andn dhF, n dhF 3,and n dhF 4.NdhD 3 /NdhD 4 and NdhF 3 /NdhF 4a r ecompon en t so fCO p t a k eandcon c en 2u t r a t in gcomp l e x e s th a tcon v e r tCO n tob i c a rbon a t e( B a t t ch i k o v a 2i e ta l . ,2 0 1 0 ) .T r an s c r ip t ionp rofi l e so fth eg en e sfo rth e s ev a r i an t so fth eNdhcomp l e xa r e l i s t eds ep a r a t e l y( s e eb e low ) .G row th w i thl im i t in gCO2c au s eduptoa6 fo ldin c r e a s ein mRNAl e v e l s fo rth en dhg en e s( n dhA –C, n dhE –O) .T r an s c r ip tl e v e l sfo rth e s e g en e sa l soin c r e a s edupto4 fo lddu r in gS -andF e l im i t a t ion , bu tl i t t l eo rnoch an g ew a sob s e r v edupon N -o rP l im i t a t ion . Ane x c ep t ionw a sth et r an s c r ip tl e v e lfo rn dhL ,wh i chen cod e sa subun i tin v o l v edinino r g an i cc a rbont r an spo r t ;i t s mRNAl e v e l in c r e a s ed5 fo ldund e rN l im i t a t ionanda l soin c r e a s ed3 -to4 fo ldwh enc e l l sw e r eg rownund e rCO l im i t a t i o n , S l im i t a t i o n , 2 o rF e l im i t a t ion ,bu td idno tin c r e a s eund e rP l im i t a t ion(T ab l e S 3inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2h a son l yon e n dhFp a r a lo g( SYNPCC 7 0 0 2 _A 0 8 5 4 )th a t i sno t in v o l v ed inCO2 up t a k e(n dhF 3,n dhF 4;s e eb e low ) ,bu ti th a sth r e ep a r a lo gou s n dhDg en e s( anno t a t eda sn dhD,n dhD 1,n dhD 2)th a tdono t en cod esubun i t so fth ecomp l e x e s in v o l v ed inCO p t a k e(n dhD 3, 2u n dhD 4;s e eb e low ) .T r an s c r ip tl e v e l sfo rn dhDandn dhD 1g en e r a l l yd idno tch an g ed r am a t i c a l l y( F i gu r e2) .H ow e v e r ,t r an s c r ip t l e v e l sfo rn dhD 2w e r eh i gh e rund e ra l lnu t r i en tl im i t a t ioncon d i t ion s :2 . 5 fo ldund e rP l im i t a t ion ;6 fo ldund e rN l im i t a t ion ; and1 7 -to1 8 fo ldund e rCO l im i t a t ionandF e l im i t a t ion .Th e 2t r an s c r ip tl e v e lfo rth en dhD 2g en ee xh ib i t edon eo fth el a r g e s t o fa l lin c r e a s e s ,5 4 fo ld ,und e rS l im i t a t ion( s e eF i gu r e1C) .Th e mRNA l e v e lo fn dhD 2in c r e a s ed1 6 fo ldwh en S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 c e l l sw e r ee xpo s edtoh i gh l i gh t( Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1) .Th e s e d a t asu g g e s t th a tNdhD 2m a yr ep l a c eo th e rp a r a lo gou sNdhDsub un i t sund e rs e v e r a ls t r e s scond i t ion s ,wh enr edu c in gequ i v a l en t s c anno tb ee ffi c i en t l yt r an s f e r r edtot e rm in a le l e c t rona c c ep to r s − 2 − (m a in l yCO u ta l soNO3 ,SO .B e c au s eth e NdhDsubun i t 2,b 4 ) i s lo c a t edw i th in th eh yd rophob i c ,m emb r an e in t r in s i cdom a ino f th ecomp l e xand i s in v o l v ed inp ro tonpump in g( B a t t ch i k o v ae ta l . , 2 0 1 0 ; E f r emo vandS a z ano v ,2 0 1 1) ,aro l e inad ju s t in gth er a t ioo f p ro ton st r an s lo c a t edtoe l e c t ron st r an spo r t edh a sb e ensu g g e s t ed Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |7 Ludw igandB ry an t to b eth er e a sonfo re x ch an g in gp a r a lo gou s NdhDsubun i t s ( Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1) .Th eg en e r a lin c r e a s eo ft r an s c r ip t s fo ra l l NADHd eh yd ro g en a s eg en e sund e rsom es t r e s scond i t ion simp l i e sth a tc y c l i ce l e c t ront r an spo r t ,in vo l v in gP SIand th e Ndhcomp l e x ,m a yb e com e mo r eimpo r t an tdu r in gnu t r i en t s t r e s s .T r an s c r ip t ionch an g e s th a tcou ld l e ad tomod ifi c a t iono fth e subun i tcompo s i t iono fth eNdhcomp l e x e sp r e sum ab l yp rodu c e d i f f e r en tandsp e c i a l i z edp rop e r t i e s ,bu tth i spo s s ib i l i t y mu s tb e e xp e r im en t a l l yv e r ifi ed . Th eS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2g enom een cod e stwoc y to ch rom eo x i d a s e s ,andi th a sb e ensu g g e s t edth a tc y to ch rom eo x id a s e Is e r v e s a sth ep r in c ip a lt e rm in a lo x id a s eo fth er e sp i r a to r ych a in ,wh e r e a s c y to ch rom eo x id a s e I Ih a sb e ensu g g e s t edtop l a yaro l ea ss i g n a lt r an sdu c e rto m e a su r eth er edo xb a l an c eandt r i g g e ro x id a t i v e N omu r ae ta l . ,2 0 0 6 a , b) .T r an s c r ip tl e v e l so fth e s t r e s sr e spon s e s( c t a Ig en e sw e r eg en e r a l l y1 . 5 -to3 fo ldh i gh e rdu r in gN ,P ,and F e l im i t a t ion(F i gu r e2;T ab l eS 3 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) ,bu t w e r e1 . 5 -to3 fo ld low e r inCO2l im i t edc e l l s .T r an s c r ip t l e v e l s fo r th e c t a I Ig en e s in c r e a s edmod e r a t e l yund e ra l lnu t r i en t l im i t a t ion cond i t ion sp r e s en t ed inth i ss tud y . FAC INGOX IDA T IVESTRESS :SUP EROX ID ED ISMU TAS E ,CA TA LAS E , ANDF LAVOPROTE INS A l t e rn a t i v er edu c t i v ep a thw a y s(CO2,n i t r a t e ,andsu l f a t er edu c t ion )cou lds e r v ea ss in k s fo re x c e s se l e c t ron sund e rsom enu t r i en t l im i t in gcond i t ion s .T r an s c r ip t iond a t a ,how e v e r ,dono tsuppo r t th epo s s ib i l i t yth a te l e c t ron sa r ed i r e c t edtoo th e rr edu c t i v ep a th w a y s wh ena m a jo rnu t r i en ti sl im i t in g( s e eT e x tS 2inSup p l em en t a r yM a t e r i a l ) .Th ein ab i l i t yo fnu t r i en t l im i t edc e l l sto t r an s f e rr edu c in gequ i v a l en t sg en e r a t edb yth epho to s y s t em sin to an abo l i cr e a c t ion scou ldr e su l tino v e r r edu c t iono fth ep l a s to qu inon epoo l ,wh i chc ancon t r ibu t etoth efo rm a t iono fr e a c t i v e o x y g enandn i t ro g ensp e c i e s(RO S /RN S ;L a t ifie ta l . ,2 0 0 9; K o rn a s ) .P r in c ip a lcompon en t so fth er e spon s etoo x id a t i v e e ta l . ,2 0 1 0 s t r e s s inc y anob a c t e r i a in c lud esup e ro x id ed i smu t a s e( s odB ,SYN PCC 7 0 0 2 _A 0 2 4 2 ) ,c a t a l a s e(k a tG ,SYNPCC 7 0 0 2_A 2 4 2 2 ) ,v a r i ou sp e ro x id a s e s( SYNPCC 7 0 0 2_A 0 1 1 7 ,SYNPCC 7 0 0 2 _A 0 9 7 0 ) , c y ano g lob in( g l bN ,SYNPCC 7 0 0 2_A 1 6 2 1 ; S co t te ta l . ,2 0 1 0 ) ,and m e th ion in esu l fo x id er edu c t a s e s(m s rA,SYNPCC 7 0 0 2_A 0 2 1 5and m s rB,SYNPCC 7 0 0 2 _A 0 6 7 2 ) ,wh i ch in a c t i v a t eo rr ep a i rth ed am a g ec au s edb yth e s eto x i csp e c i e s .Su rp r i s in g l y ,a l thou ght r an s c r ip t l e v e l sfo raf ewo fth e s eg en e sin c r e a s ed mod e s t l yund e rsom e s t r e s scond i t ion s ,th et r an s c r ip tl e v e l sfo rth e s eg en e sw e r er e l a t i v e l ycon s t an to v e r a l l(T ab l eS 3inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) . Und e rs t and a rdg row thcond i t ion s ,th er e l a t i v et r an s c r ip tl e v e l o fs odBw a ss im i l a rtoth a tfo rr b cLandr b c S ,andth et r an s c r ip t l e v e l so f mo s to th e rg en e s in vo l v ed inth eo x id a t i v es t r e s sr e spon s e w e r ea tl e a s t1 0%o ftho s efo rr b cL S( s e eT ab l eS 1inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .W eh a v er epo r t edp r e v iou s l yth a tt r an s c r ip t sfo r som eg en e sen cod in gen z ym e sin vo l v edinc a ro t eno idb io s yn th e s i s inS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 in c r e a s eddu r in gnu t r i en t l im i t a t ionand o th e rs t r e s scond i t ion s(Zhue ta l . ,2 0 1 0) .Th e s eob s e r v a t ion sa r e yn e ch o c o c cu s7 0 0 2con s t i tu con s i s t en tw i thth eh ypo th e s i sth a tS t i v e l ye xp r e s s e sah i ghl e v e lo fen z ym e stocop ew i tho x id a t i v e s t r e s s ,wh i ch m i gh te xp l a inth en a tu r a lto l e r an c eo fth i so r g an i sm tocond i t ion sth a tc au s es e v e r eo re v enl e th a lo x id a t i v es t r e s sin o th e rc y anob a c t e r i a . F ron t ie r sin M i c rob io logy| M i c rob i a lPh y s io log yand Me tabo l i sm S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion B e s id e s sup e ro x id ed i smu t a s e ,p e ro x id a s e s , and c a t a l a s e , c y anob a c t e r i as yn th e s i z efl a v op ro t e in sth a tt r an s f e re l e c t ron sto d io x y g en ,p rodu c in gw a t e r ,andth e r eb yr e l i e v in gth ee l e c t ronsu r p lu sth a tl e ad stoth efo rm a t iono f RO S /RN S(H e lm ane ta l . , 2 0 0 3 ;H a c k enb e r ge ta l . ,2 0 0 9) .Th eS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2g enom e en cod e stwofl a v op ro t e in s( fl v 1,SYNPCC 7 0 0 2 _A 1 3 2 1andfl v 2, SYNPCC 7 0 0 2 _A 1 7 4 3 ) ,andth et r an s c r ip tl e v e l so fth e s eg en e s d idno tch an g einr e spon s eto N -andP l im i t a t ion(F i gu r e2) . S -andF e l im i t a t ion ,how e v e r ,c au s edas l i gh tin c r e a s eo ffl v 2 t r an s c r ip t s( ∼1 . 5 -to2 fo ld )andfl v 1t r an s c r ip t sin c r e a s edn e a r l y 3 fo ld .Th e l a r g e s t in c r e a s e infl v 1andfl v 2t r an s c r ip t sw a sob s e r v ed wh enc e l l sw e r eCO2l im i t ed .Th efl v 2t r an s c r ip t sin c r e a s ed1 3 fo ld ,andfl v 1t r an s c r ip t sin c r e a s ed1 9 fo ld .Th e s etwog en e sw e r e amon gtho s ee xh ib i t in gth el a r g e s tin c r e a s e sint r an s c r ip tabun d an c efo ra l lg en e s inCO2l im i t edc e l l s( F i gu r e1A) .Th e s er e su l t s su g g e s tth a tF l v 1andF l v 2r e l i e v eo v e r r edu c t iono fth equ inon e poo lb yt r an s f e r r in ge l e c t ron stoO2wh enCO2i sl im i t in g .In t e r e s t in g l y ,inc e l l se xpo s edtoh i gh l i gh tin t en s i t yfo r1h , wh i ch p rodu c edsom eo f th e t r an s c r ip t ionch an g e sch a r a c t e r i s t i co fCO2l im i t a t ion ,acon c e r t edup r e gu l a t iono ffl v 1andfl v 2mRNA sw a s i gandB r y an t ,2 0 1 1) .Thu s , th e s efl a vop ro t e in s no tob s e r v ed(Ludw app e a rtop l a ya mo r e impo r t an tro l e inc e l l ssub j e c t edtoch ron i c CO2l im i t a t ionth an inc e l l st r an s i en t l ye xpo s edtoh i gh l i gh t . TRANSCR IP T IONA LUP -R EGU LA T IONO FA L T ERNA T IV EE L EC TRON CARR I ERSANDO TH ER (PU TA T IV E )G EN ES Th eS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2g enom eh a ss e v e r a lg en e sanno t a t eda s en cod in g“un i v e r s a ls t r e s sp ro t e in s ”anda l soh a sg en e sfo rs e v e r a l mo l e cu l a rch ap e ron e s( e . g . ,g r oEL ,g r oE S ,dn aK ,dn a J)andh e a t sho c kp ro t e in s( e . g . ,h s pA, g r pE , h t pG) .T r an s c r ip t l e v e l sfo rth e s e g en e s ,how e v e r ,w e r e l a r g e l yun a f f e c t edund e rth enu t r i en t l im i t a t ioncond i t ion st e s t edh e r e( s e eT e x tS 3inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .A l thou ghi t sro l eine l e c t ront r an s f e ri sno tcomp l e t e l yc l e a r Shu v a lo ve ta l . ,2 0 0 1 ) ,c y to ch rom ec ( i s a m em b r a n e a s s o c i a t e d M c t yp ec y to ch rom e , who s ee xp r e s s ioni senh an c edund e rlow yn e ch o c y s t i ssp .PCC6 8 0 3 t emp e r a tu r eandh i gh l i gh ts t r e s sinS ( M a l a kho ve ta l . ,1 9 9 9) .T r an s c r ip t l e v e l s fo rc y tMin S yn e ch o c o c cu s 7 0 0 2w e r e1 4 -to2 4 fo ldh i gh e rund e rN ,S ,andF e l im i t a t ion (T ab l eS 3 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l )bu td e c r e a s ed2 fo ldund e r P l im i t a t ion .Th et r an s c r ip tl e v e lfo rc y tMin c r e a s ed6 fo lda f t e r Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1) .Th e s e a1 -he xpo su r etoh i gh l i gh t( d a t asu g g e s tth a tC y tc a yb ein v o l v edine l e c t ront r an s f e r M m und e rs e v e r a ls t r e s scond i t ion sinc y anob a c t e r i a .Th e r ea r etwo g en e sanno t a t eda sc y to ch rom ec p e t J) :SYNPCC 7 0 0 2_A 0 1 6 7 6( andSYNPCC 7 0 0 2 _A 2 3 9 1 .T r an s c r ip tl e v e l so fbo th w e r eg en e r a l l ylow e rund e rnu t r i en t l im i t in gcond i t ion s( 3 fo ldo rl e s s ) ; how e v e r ,s l i gh tin c r e a s e so f mRNA(∼2 fo ld )w e r eob s e r v edfo r SYNPCC 7 0 0 2 _A 2 3 9 1und e rF e -andS l im i t a t ion .Th ee x ch an g e c y to ch rom efo ra m emb r an e an cho r edc y to ch rom e o faso lub l ec cou ldr efl e c tch an g e s inth ep e r ip l a sm i csp a c eo rou t e rm emb r an e th a tm i gh ta f f e c tth efun c t ion a l i t yo fso lub l eC y tc P e t J ) . 6( T r an s c r ip t l e v e l sfo rtwoad j a c en tg en e s ,SYNPCC 7 0 0 2_A 1 4 7 6 ( “h i gh l i gh tindu c ib l ep ro t e in ” )andSYNPCC 7 0 0 2 _A 1 4 7 7( con s e r v edh ypo th e t i c a lp ro t e in ) ,in c r e a s ed4 3 -and4 7 fo ldr e sp e c t i v e l y , wh i ch w e r e amon gth el a r g e s tin c r e a s e s ob s e r v edin r e spon s eto N l im i t a t ion( F i gu r e1B) .B l a s tPan a l y s e sind i c a t e th a tSYNPCC 7 0 0 2 _A 1 4 7 6en cod e sah i gh l i gh t indu c ib l ep ro t e in Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |8 Ludw igandB ry an t o fth e CAB /EL IP /HL IPf am i l y ,p ro t e in sth a ta r e knownto in c r e a s einc e l l sinr e spon s etoh i gh l i gh tandnu t r i en ts t r e s s( H e e ta l . ,2 0 0 1 ;K i l i ane ta l . ,2 0 0 8) .SYNPCC 7 0 0 2_A 1 4 7 7en cod e s ap ro t e in homo lo gou stoA r a b i d o p s i sth a l i an ap ro t e in PGR 5 , wh i chi sasm a l l ,h i gh l ycon s e r v edp ro t e inr equ i r edfo rf e r r e do x in :p l a s toqu inon er edu c t a s e -d ep end en t ,c y c l i ce l e c t ront r an s po r t(M un e k a g ee ta l . ,2 0 0 2;T a k ab a y a sh ie ta l . ,2 0 0 5;Y e r e m en k oe ta l . ,2 0 0 5) .T r an s c r ip tl e v e l sfo rth e s etwo g en e s a l soin c r e a s ed m a r k ed l yund e rF e l im i t a t ion( 1 5 -and1 3 fo ld ) , CO2l im i t a t ion( 4 -and1 0 fo ld ) ,andS l im i t a t ion( 3 . 5 -and9 fo ld ) ,andth e i rt r an s c r ip tl e v e l sl i k ew i s ein c r e a s ed3 . 5 -to5 fo lda f t e rc e l l sw e r ee xpo s edtoh i gh l i gh tfo r1h( Ludw i gand B r y an t ,2 0 1 1) .CAB /EL IP /HL IPp ro t e in sm a yb indch lo roph y l l ( s ) and /o rc a ro t eno id ( s )andp l a yaro l einb ind in gth e s e mo l e cu l e s wh i l ec e l l sa c c l im a t etos t r e s sb ya l t e r in gth ecompo s i t iono fth e i rpho to s yn th e t i capp a r a tu s( M on t an eand K lopp s t e ch ,2 0 0 0 ;H a v au xe ta l . ,2 0 0 3) .B e s id e sSYNPCC 7 0 0 2 _A 1 4 7 6 th e r ea r eth r e eadd i t ion a lg en e sanno t a t eda sh i gh l i gh t indu c ib l e p ro t e in s :SYNPCC 7 0 0 2_A 0 1 8 6 ,SYNPCC 7 0 0 2_A 0 6 0 2 ,andSYN PCC 7 0 0 2 _A 0 8 5 8 ,andt r an s c r ip tl e v e l sfo ra l lo fth emin c r e a s ed wh enc e l l sw e r ee xpo s edtoh i gh l i gh tfo r1h(Ludw i gandB r y an t , 2 0 1 1 ) .CO ,N ,S ,andF e l im i t a t ionr e su l t edin3 -to2 0 fo ld 2in c r e a s e sint r an s c r ip tl e v e l sfo rSYNPCC 7 0 0 2_A 0 1 8 6andSYN PCC 7 0 0 2 _A 0 6 0 2 , wh e r e a st r an s c r ip t sfo rSYNPCC 7 0 0 2 _A 0 8 5 8 on l yin c r e a s ed∼2 . 5 fo ldinCO ndS l im i t edc e l l s(T ab l eS 3 2-a inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) . SYNPCC 7 0 0 2 _A 2 4 9 2andSYNPCC 7 0 0 2_A 2 4 9 3a r ead j a c en t g en e sth a tshow edth el a r g e s tin c r e a s e sint r an s c r ip tl e v e l swh en c e l l sw e r eg rownw i thl im i t in gCO 6 9 0 -and5 3 0 fo ld ,r e sp e c 2( t i v e l y ; F i gu r e1A;T ab l eS 3 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .T r an s c r ip t l e v e l sfo rth e s eg en e sw e r ea l soe l e v a t edinN ,S ,andF e l im i t ed c e l l s( 4 to1 3 fo ld ) .P l im i t a t ionr e su l t ed ina low e rmRNA l e v e l fo r SYNPCC 7 0 0 2 _A 2 4 9 2andah i gh e r l e v e l fo rSYNPCC 7 0 0 2 _A 2 4 9 3 . H ow e v e r ,b e c au s e th enumb e ro fm app edr e ad s fo r th e s eg en e sw a s low , th e pv a lu e s fo r th e s ep a r t i cu l a rcomp a r i son sa r e lowand , thu s th equ a l i t yo fth ec a l cu l a t edr a t iov a lu e s i sun c e r t a in( s e eT ab l e sS 1 andS 2 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .T r an s c r ip t l e v e l s fo rth e s e two g en e sa l so in c r e a s eda f t e ra1 -he xpo su r etoh i gh l i gh to rd a r kn e s s Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1) .Acon s e r v eddom a inan a l y s i sshow ed ( th a tSYNPCC 7 0 0 2 _A 2 4 9 2i sanin t e g r a lm emb r an ep ro t e inw i th aP s iE(Pho sph a t e s t a r v a t ion indu c ib l eE )dom a in .Th ee xp r e s s iono fp s iEinE .c o l iin c r e a s eduponpho sph a t el im i t a t ionand c a rbons t a r v a t ion( K ime ta l . ,2 0 0 0) ;how e v e r , th efun c t iono fth i s p ro t e in i sun known .SYNPCC 7 0 0 2_A 2 4 9 3h a ss equ en c es im i l a r i t y toaC t e rm in a ldom a ino fM o -n i t ro g en a s eandcon t a in ss e v e r a l h i gh l ycon s e r v edC y sr e s idu e s .Th et r an s c r ip tom ed a t aob t a in ed h e r eandinou rp r e v iou ss tud y(Ludw i gandB r y an t ,2 0 1 1)show th a tC l im i t a t ionc au s edth el a r g e s tch an g e sint r an s c r ip t ionfo r SYNPCC 7 0 0 2 _A 2 4 9 2andSYNPCC 7 0 0 2_A 2 4 9 3 ,wh i chi ss im i l a rtor e su l t sob s e r v edinE .c o l iuponc a rbonl im i t a t ionfo rp s iE ( K ime ta l . ,2 0 0 0) . Un l i k eE .c o l i,pho sph a t edo e sno tapp e a rto b er e gu l a to ro fSYNPCC 7 0 0 2_A 2 4 9 2andSYNPCC 7 0 0 2 _A 2 4 9 3 in S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 . S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion h i gh l ysp e c ifi cfo rl im i t a t ionfo rasp e c ifi cnu t r i en t .F i gu r e2 summ a r i z e sch an g e so ft r an s c r ip tl e v e l sfo r CO con c en t r a t in g 2comp l e x e s ,fo rd i f f e r en tt r an spo r t e r s(b i c a rbon a t e ,ammon i a , n i t r a t e /n i t r i t e ,su l f a t e ,pho spho ru s ,andF ecompound s ) , fo rg en e s in v o l v edins id e ropho r eb io s yn th e s i sandinF e – Sc lu s t e ra s s em b l y .G en e r a l l y ,l im i t a t iono fag i v ennu t r i en tr e su l t sins t ron g l y in c r e a s edmRNA l e v e l s fo rg en e sen cod in gr e l a t ednu t r i en tup t a k e s y s t em s ;a mo r ed e t a i l edd e s c r ip t ioni sg i v eninth eS e c t ion“T e x t S 4inSupp l em en t a r yM a t e r i a l . ”Insom ec a s e sth e r ea r es e v e r a l up t a k em e ch an i sm sfo rsp e c ifi cnu t r i en t sshow in gd i f f e r en tr e gu l a t ionp a t t e rn s .S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 ,a sc y anob a c t e r i aing en e r a l , h a rbo r stwo CO2con c en t r a t in gcomp l e x e s , wh i cha r ed e r i v a t i v e so fth e NADHd eh yd ro g en a s ecomp l e x( B a t t ch i k o v ae ta l . , 2 0 1 0 ) ,acon s t i tu t i v eCO con c en t r a t in gcomp l e x( n dhD 4, n dhF 4, 2andcu pB )show in gs l i gh t l ylow e rt r an s c r ip tl e v e l supon CO 2l im i t a t ionandan indu c ib l eCO con c en t r a t in gcomp l e x( n dhD 3, 2n dhF 3,cu pAandcu p S ) ,who s e mRNAl e v e l sin c r e a s eds t ron g l y ( 9 -to1 6 fo ld ) wh enc e l l sa r eg rown w i thal im i t in gCO up 2s p l y(F i gu r e2;T ab l eS 3inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .A sfound insom eo th e rc y anob a c t e r i a ,th eS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2g enom e en cod e sd i f f e r en tt yp e so fsu l f a t eup t a k es y s t em s( K e r t e s z ,2 0 0 1) . Ag en ec lu s t e rfo rasu l f a t eABCt r an spo r t e r(s b pA ,c y sT ,c y sW , ,andanadd i t ion a lORFSYNPCC 7 0 0 2 _A 0 7 9 6 ,s e eT e x tS 5 in c y sA Supp l em en t a r yM a t e r i a l )andasod ium / su l f a t es ympo r t e r( s a c 1 ) show eds t ron gin c r e a s e sint r an s c r ip tl e v e l sund e rS l im i t a t ion ( F i gu r e1C) , wh e r e a sth et r an s c r ip tl e v e lo fasu l f a t ep e rm e a s e ( SYNPCC 7 0 0 2 _A 2 4 2 4 )w a sabou t4 fo ld low e ruponS l im i t a t ion . Th e s ed a t asu g g e s tth a ta th i ghsu l f a t econ c en t r a t ion s ,asu l f a t e p e rm e a s eimpo r t ssu l f a t ein toc e l l s ,wh e r e a sa tlowsu l f a t econ c en t r a t ion san ATP -d r i v ens y s t em w i thh i gh e rb ind in ga ffin i t y andasod ium / su l f a t es ympo r t e rt a k eo v e rth i sro l e .Fu r th e r mo r e , th ed a t ashowth a tth e mo r een e r g y con sum in gABCt r an s po r t e ri ss t ron g l ydown r e gu l a t ed wh ensu l f a t ei sa v a i l ab l ein th em ed iuma tasu ffi c i en tl e v e l .Th i sfind in gi ssu rp r i s in gina w a y ,b e c au s eS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2i scon s id e r edtob ea m a r in e c y anob a c t e r iumandsu l f a t ei su su a l l yno tl im i t in gin m a r in e en v i ronm en t s . Th e r e fo r e ,th e s et r an s c r ip t iond a t asu g g e s tth a t S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2h a sth eab i l i t ytoe a s i l ya c c l im a t etof r e shw a t e rh ab i t a t s ,inwh i chS l im i t a t ioni s mo r ecommon ,b yindu c in g ah i gh a ffin i t yup t a k es y s t em .Th i sm a ycon t r ibu t etoth eco s mopo l i t and i s t r ibu t iono fth i so r g an i sm ,wh i chh a sb e enfound in t emp e r a t ec l im a t e sa roundth ewo r ld( V anB a a l en ,1 9 6 2;R ipp k a e ta l . ,1 9 7 9 ) . TRANSCR IP T IONPRO F I L ESO FC E L LSGROW INGONR EDUC ED N I TROG ENSOURC ES S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2c anu t i l i z eav a r i e t yo fo r g an i candino r g an i c n i t ro g encompound sa sN sou r c e sinadd i t ionton i t r a t e(K app e ta l . ,1 9 7 5 ) ,bu ti tc anno tr edu c ed in i t ro g en .S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2 c e l l sw e r eg rown w i thn i t r a t e ,ammon i a ,o ru r e aa sN sou r c e s , andth eg lob a lt r an s c r ip tom e so fth e s ec e l l sw e r ecomp a r ed .U r e a i sh yd ro l y z edb yth en i c k e l con t a in in gen z ym e ,u r e a s e ,y i e ld in g ammon i aandCO S a k amo toandB r y an t ,2 0 0 1 ) .Ammon i ai s 2( th ecommonendp rodu c to fbo thn i t r a t e /n i t r i t er edu c t ionand th eh yd ro l y s i so fu r e a ,andi ti sth esub s t r a t efo rg lu t am in efo r SPEC I F ICRESPONSESO FG EN ESCOD INGFORUP TAK ESYS T EMS a t ionb yg lu t am in es yn th e t a s e ,wh i chc a t a l y z e sth em a jo rs t ep in A l thou ghsom et r an s c r ip t ionch an g e sw e r eob s e r v eddu r in gl im - m i aa s s im i l a t ionb yc e l l s( E i s enb e r ge ta l . ,2 0 0 0) .Comp a r ed i t a t ionfo r mu l t ip l enu t r i en t s ,m an yt r an s c r ip t ionch an g e sw e r e ammon www . f ron t ie r s in .o rg Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |9 Ludw igandB ry an t toth el a r g ech an g e sob s e r v eduponnu t r i en tl im i t a t ion ,d i f f e r en c e sing lob a lt r an s c r ip t ionp a t t e rn sw e r esu rp r i s in g l ym in im a l wh enS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2w a sg rown w i thd i f f e r en tN sou r c e s . Anin sp e c t iono fs c a t t e rp lo t sfo rth e s ecomp a r i son s(F i gu r e3) r e v e a l sth a tt r an s c r ip tl e v e l sfo ron l yaf ewg en e sch an g ed mo r e th an2 fo ld . Th i sv e r yh i ghs im i l a r i t yb e tw e enammon i a -and n i t r a t e g rownc e l l s i ssu rp r i s in g .F o re x amp l e , i th a sb e enr epo r t ed fo rS yn e ch o c o c cu ssp . WH8 1 0 2th a t mo r eth an3 0 0g en e sw e r e d i f f e r en t i a l l ye xp r e s s ed wh enc e l l sw e r eg rown w i thammon i a o rn i t r a t ea sN sou r c e(Sue ta l . ,2 0 0 6 ) .T r an s c r ip tabund an c e s F IGURE3|D i f fe ren ce sinthere la t ivet ran s c r ip tabundan ceincu l tu re s g rown w i thd i f fe ren tn i t rogensou r ce s .Thes c a t te rp lo t sshowthe re l a t i vet r an s c r ip tabund an ce so facu l tu reg rown w i th(A )ammon i aand (B )u re aa sn i t rogensou r cecomp a redtoacu l tu reg rown w i thn i t rogen .(C ) F ron t ie r sin M i c rob io logy| M i c rob i a lPh y s io log yand Me tabo l i sm S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion fo rc e l l sg rown w i thu r e aand w i thammon i aw e r es t r i k in g l y s im i l a r( F i gu r e3C) .Th e mRNAl e v e l so fg en e sen cod in gcom pon en t so fth epho to s y s t em s ,phy cob i l i som e s ,h em e / ch lo roph y l l b io s yn th e s i sp a thw a y ,andth epho to s yn th e t i ce l e c t ront r an spo r t ch a in ,wh i chcomp r i s eav e r y l a r g ep ropo r t iono fth eto t a l mRNA poo l ,d idno tch an g ea safun c t iono fth eN sou r c e(T ab l eS 3 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .H ow e v e r ,t r an s c r ip tl e v e l sfo rn b lA d e c r e a s ed3 fo ldwh enc e l l sw e r eg rownw i thammon i a(F i gu r e4) ; th i ssu g g e s t sth a tc e l l sg row in gonammon i ap rob ab l yh a v ea s l i gh t l yh i gh e rph y cob i l ip ro t e incon t en tth anc e l l sg row in gon Show sacomp a r i sono fthere l a t i vet r an s c r ip t le ve l s inacu l tu reg rown w i thu re aa sn i t rogensou r cecomp a redtoammon i a .Theg r a y l ine sg i ve 2 fo ldch ange s ine i the rd i re c t ion .Se le c tedgene sa re iden t ifiedb y n ame / lo cu stagnumbe r . Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |1 0 Ludw igandB ry an t F IGURE4|Ove rv iewove rtheregu la t ionpa t te rnfo rase le c t iono f ce l lu la rcomponen t s whenthecu l tu re wa sg rownond i f fe ren tn i t rogen sou r ce s .Th i sfigu reg i ve sano ve rv iewo fthet r an s c r ip t ionp a t te rn inre spon se tog row th w i thn i t r a te ,ammon i a ,andu re aa sn i t rogensou r ce .Thech ange so f n i t r a t e . Th i si scon s i s t en tw i ths tud i e ssu g g e s t in gth a tph y co b i l ip ro t e in sc anb eu s eda sas to r a g em a t e r i a lfo rr edu c edc a r bonandn i t ro g eninc y anob a c t e r i a(Bou s s ib aand R i chmond , 1 9 8 0 ) . A se xp e c t ed ,m a jo rch an g e sint r an s c r ip tl e v e l sw e r eob s e r v ed fo rg en e sin v o l v edinN -up t a k eand m e t abo l i sm( summ a r i z edin F i gu r e4) . Wh enc e l l sw e r eg rownw i thar edu c ed N sou r c e ,th e t r an s c r ip tl e v e l sfo rth eg en e sfo rn i t r a t e /n i t r i t ep e rm e a s e( n r tP) , a rB) ,andn i t r i t er edu c t a s e( n i rA)d e c r e a s ed5 n i t r a t er edu c t a s e(n to1 1 fo ld( s e ea l soF i gu r e s3A ,B) .Incon t r a s t ,t r an s c r ip t l e v e l so f www . f ron t ie r s in .o rg S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion there l a t i ve mRNA le ve l sa recomp a r i son so fammon i ao ru re a -g rowncu l tu re s toan i t r a te -g rowncu l tu reando fau re a -g rowncu l tu recomp a redtoacu l tu re g rown w i thammon i aa sn i t rogensou r ce .The ser a t io sa red i sp l a yedfo rgene s cod ingfo rase le c t iono fce l lu l a rfun c t ion s ,seeF igu re2. (m e th y l )ammon iumt r an spo r t e r s( SYNPCC 7 0 0 2 _A 1 0 7 0 ,SYN PCC 7 0 0 2 _A 2 7 5 4 ,SYNPCC 7 0 0 2 _A 2 2 0 8 )andah i gh a ffin i t yu r e a t r an spo r t e r( u r tA ,u r tB ,u r tC ,u r tD ,u r tE/ SYNPCC 7 0 0 2_A 0 3 9 5 A 0 3 9 8 ,SYNPCC 7 0 0 2 _A 1 6 2 7 ;M .Rom in eand M .S e r r e s ,p e r son a l commun i c a t ion )d idno tch an g es t ron g l ya sa fun c t iono fN sou r c e (T ab l eS 3 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) .Th e s er e su l t sa r econ s i s t en t w i thth eknownp r e f e r en c eo fc y anob a c t e r i aando th e ro r g an i sm s fo rr edu c edN sou r c e s( F lo r e sandH e r r e ro ,1 9 9 4) .N i t r a t er edu c t ion i sen e r g e t i c a l l ye xp en s i v e ,andth i se i gh t e l e c t ronp ro c e s sc an con sum eupto3 0%o fth er edu c in gequ i v a l en t sp rodu c edb yth e Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |1 1 Ludw igandB ry an t pho to s yn th e t i cl i gh tr e a c t ion s(F lo r e se ta l . ,1 9 8 3;Oh a sh ie ta l . , 2 0 1 1 ) .U s in gr edu c edN sou r c e sa l low sc e l l stoch ann e lth e s ev a lu ab l er edu c in gequ i v a l en t stoCO edu c t ionando th e rr edu c t i v e 2r p ro c e s s e s .Th e mRNAl e v e l so fbo thg lu t am in es yn th e t a s eg en e s ( g lnAandg lnN) ,wh i chc a t a l y z eth efi x a t iono fammon i ab yfo r m a t iono fg lu t am in e f romg lu t am a t e ,w e r eun a f f e c t edb ych an g in g i gu r e4) ;N l im i t a t ion ,how e v e r ,r e su l t edins t ron g l y N sou r c e s(F in c r e a s ed mRNAl e v e l so ftho s eg en e s( F i gu r e2) .Th et r an s c r ip t abund an c e so fth eg en e sen cod in gu r e a s ew e r en e a r l ycon s t an t (T ab l eS 3 inSupp l em en t a r yM a t e r i a l ) ,wh i ch ind i c a t e sth a tu r e a s e i scon s t i tu t i v e l yp r e s en t in S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2c e l l s . Comp a r edton i t r a t e g rownc e l l s ,t r an s c r ip t l e v e l sfo rth eCO2 con c en t r a t ionand fi x a t ion m e ch an i sm sin c r e a s eds e v e r a l fo ld wh enar edu c edN sou r c ew a sp ro v id ed(F i gu r e s3and4 ) .T r an s c r ip t sfo rth er b cL Sg en e sin c r e a s ed3 -to5 fo ld ,andth eg en e s en cod in gth es t ru c tu r a lsubun i t so fth ec a rbo x y som e sandth e c a rbon i canh yd r a s ein c r e a s ed1 . 5 -to4 fo ld ,bu tt r an s c r ip tl e v e l s fo rg en e sen cod in go th e ren z ym e so fth eCBBc y c l ew e r ee s s en t i a l l ycon s t an t .T r an s c r ip t sfo rth eindu c ib l eCO con c en t r a t in g 2comp l e x( n dhD 3,n dhD 4,cu pA ,andcu p S )andth esod ium b tA )in c r e a s edupto3 fo ld d ep end en tb i c a rbon a t et r an spo r t e r(s inc e l l sg rown w i thammon i ar a th e rth ann i t r a t e . Wh enc e l l s w e r eg rown w i thu r e a ,how e v e r ,on l yas l i gh tin c r e a s eint r an s c r ip tl e v e lw a sob s e r v edfo rs b tA ,andt r an s c r ip tl e v e l sfo rth e g en e sen cod in g th e indu c ib l eCO con c en t r a t in gm e ch an i smw e r e 2e s s en t i a l l yun ch an g ed . Wh ent r an s c r ip t l e v e l so fu r e a g rownc e l l s w e r ed i r e c t l ycomp a r edto l e v e l s inammon ium g rownc e l l s , t r an s c r ip tl e v e l sfo rr b cL S ,th e CO c o n c e n t r a t i n g m e c h a n i sm a n d 2 s b tAd e c r e a s ed∼1 . 5 -to2 . 5 fo ld .Th e s er e su l t sind i c a t eth a tc e l l s g rown w i thu r e ah a v ealow e rr equ i r em en tfo rCO ndb i c a r 2a bon a t eup t a k ecomp a r edtoc e l l sg rown w i thammon ium . An ob v iou se xp l an a t ioni sth a tth eCO2p rodu c edin t e rn a l l ydu r in g th eh yd ro l y s i so fu r e a l e s s en sth er equ i r em en tfo rup t a k eo fe x t e r n a lCO2/b i c a rbon a t e( M ob l e ye ta l . ,1 9 9 5) .In c r e a s edmRNA l e v e l s w e r ea l soob s e r v edfo rn dhD 2( c a .4 fo ld )andfo rth etwog en e s en cod in gfl a v op ro t e in s( 1 . 5 to2 fo ld )wh enc e l l sw e r eg rownw i th r edu c ed N sou r c e s .Th i scou ldb ear e su l to fe x c e s se l e c t ron sin tho s ec e l l scomp a r edtoacu l tu r eg rownw i thn i t r a t e ,s im i l a rto ob s e r v a t ion sd e s c r ib edabo v efo rc e l l sg rown w i thl im i t edCO2 supp l y . CONC LUS ION G lob a lt r an s c r ip t ionp rofi l e so fS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2inth i sin t e g r a t eds tud yshow edth a tth i sc y anob a c t e r ium h a s a com monr e spon s etol im i t a t ionfo ra l lm a c ronu t r i en t s(C ,N ,S ,P , F e ) .C e l l se xp e r i en c in gnu t r i en tl im i t a t iong lob a l l yr edu c et r an s c r ip tl e v e l sfo rth epho to s yn th e t i capp a r a tu s( i . e . ,pho to s y s t em s , S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion ph y cob i l ip ro t e in s ,e l e c t ron t r an spo r tcompon en t s ,andp i gm en t s ) , CO2con c en t r a t ionandfi x a t ion ,and th ep ro t e in s yn th e s i sm a ch in e r y .Th i sg en e r a ls t r a t e g yfo ra c c l im a t iontonu t r i en tl im i t a t ioni s p rob ab l yw id e l ycon s e r v edamon gc y anob a c t e r i a(S chw a r zand F o r chh amm e r ,2 0 0 5) . Nu t r i en t sp e c ifi ca c c l im a t iono fth eS yn e ch o c o c cu s7 0 0 2t r an s c r ip tom ew a sa l soob s e r v ed .Ing en e r a l ,th e s e r e spon s e s in c r e a s e th eup t a k em a ch in e r i e s fo r th e l im i t in gnu t r i en t ino rd e rtoenh an c eth esupp l yo fth a tnu t r i en t .Th et r an s c r ip t iond a t asu g g e s tth a tth esubun i tcompo s i t iono fth eT yp e I NADHd eh yd ro g en a s ecomp l e xch an g e sdu r in gnu t r i en tl im i t a t ion ; th i sch an g ecou lda l t e r th er a t ioo fp ro ton s t r an s lo c a t ed to th e p e r ip l a sm / th y l a k o id lum enp e rp a i ro fe l e c t ron st r an s f e r r edf rom NADHtop l a s toqu inon e .In c r e a s edt r an s c r ip t l e v e l s fo rtwofl a vo p ro t e in sund e rCO2l im i t in gcond i t ion ssu g g e s tth a to x y g en m a y b eu s eda sana l t e rn a t i v ee l e c t rona c c ep to r tor e l i e v eo v e r r edu c t ion o fpho to s yn th e t i ce l e c t ron t r an spo r tcompon en t s ,e sp e c i a l l ywh en CO2i s l im i t in g .T r an s c r ip t sfo ren z ym e sth a tcop ew i thRO S /RN S and i t sa f f e c t sw e r ep r e s en ta tr e l a t i v e l yh i gh l e v e l sund e rs t and a rd g row thcond i t ion sandd idno t in c r e a s edu r in gnu t r i en t l im i t a t ion o rh i gh l i gh ts t r e s s .Th et r an s c r ip t ionp rofi l e sfo rc e l l sg rownon d i f f e r en tN sou r c e sa g r e edw e l lw i thob s e r v a t ion sb a s edonp r e v iou sg row ths tud i e s( K appe ta l . ,1 9 7 5;S a k amo toe ta l . ,1 9 9 8 ) . R edu c edn i t ro g ensou r c e ssuppo r tg row thr a t e sth a ta r es i gn ifi c an t l yf a s t e rth antho s efo rn i t r a t e(doub l in gt im e so f2 . 6v e r su s 4h ) .S yn e ch o c o c cu s7 0 0 2e xh ib i t edanin c r e a s edd em andfo rCO 2 wh eng rownonr edu c edN sou r c e scomp a r edton i t r a t e ,andth e d em andfo r CO2 w a sh i gh e r wh enammon i aw a ssupp l i eda s N sou r c er a th e rth anu r e a ,wh i chp ro v id e sCO2uponh yd ro l y s i s . ACKNOW LEDGMENTS Th i ss tud yw a ssuppo r t edb yth eA i rF o r c eO ffi c eo fS c i en t ifi c R e s e a r ch(MUR IG r an tFA 9 5 5 0 0 5 1 0 3 6 5 ) .Th er e s e a r chw a s fu r th e rsuppo r t edb y th eG enom i cS c i en c eP ro g r am(G SP )o fth eU . S . D ep a r tm en to fEn e r g y(DOE ) ,O ffi c eo fB io lo g i c a landEn v i ron m en t a lR e s e a r ch(BER ) .Th i scon t r ibu t iono r i g in a t e s f rom th eG SP F ound a t ion a lS c i en t ifi cF o cu sA r e a(F SFA ) ,andB io fu e l sS c i en t ifi c F o cu sA r e a(B SFA )o fth eP a c ifi cN o r thw e s tN a t ion a lL abo r a to r y . W eg r e a t l ya c know l ed g eD r .C r a i gP r au landC and a c eP r i c efo r ad v i c eando v e r s i gh to fcDNAs equ en c in ginth eG enom i c sCo r e F a c i l i t y(Hu c kIn s t i tu t e sfo rth eL i f eS c i en c e s ,P ennS t a t eUn i v e r s i t y ) ,andD r .Zh en f en gL iuh e lp fu ld i s cu s s ion scon c e rn in g th ed a t a p ro c e s s in gp ip e l in e . SUPP LEMENTARY MA TER IA L Th eSupp l em en t a r yM a t e r i a l fo r th i sa r t i c l ec anb e foundon l in ea t : h t tp : / /www . f ron t i e r s in .o r g /M i c rob i a l _Ph y s io lo g y _ and _M e t abo l i sm / 1 0 . 3 3 8 9 / fm i cb . 2 0 1 2 . 0 0 1 4 5 / ab s t r a c t RE F ER ENC ES a i e r ,K . ,L ehm ann ,H . ,S t eph an ,D . P ro t eob a c t e r i a :th e i rfun c t ion a ls i g - B N o r th en ,T .R .( 2 0 1 0 ) .M e t abo l i t e And e r son ,S .L . , and M c In to sh ,L . P . ,andLo c k au ,W .( 2 0 0 4 ) . Nb lAi s n ifi c an c e inr e l a t iontoCO 2a cqu i s i id en t ifi c a t ioninS yn e ch o c o c cu ssp . ( 1 9 9 1 ) . L i gh t a c t i v a t ed h e t e ro e s s en t i a lfo rph y cob i l i som ed e g r a t ionb y th eCBBc y c l e .J .E x p .B o t .5 9 , PCC7 0 0 2u s in gun t a r g e t eds t ab l e t roph i cg row th o fth ec y anob a c d a t ioninA n a b a en asp .s t r a inPCC 1 5 2 5 – 1 5 4 1 . i so top ea s s i s t edm e t abo l i t ep rofi l in g . t e r iumS yn e ch o c y s t i ssp .s t r a inPCC B 7 1 2 0bu t no tfo rd e v e lopm en to f ad g e r ,M .R . ,andP r i c e ,G .D .( 2 0 0 3 ) . A n a l .Ch em .8 2 ,9 0 3 4– 9 0 4 2 . c en t r a t in gm e ch an i sm sin 6 8 0 3 :ab lu e l i gh t r equ i r in gp ro c e s s . i c r o b i o l o g y B fun c t ion a lh e t e ro c y s t s .M CO2 con a r k e r -A s t rom ,K . ,S ch e l in ,J . ,Gu s t a f s c y anob a c t e r i a : mo l e cu l a r compo J .B a c t e r i o l .1 7 3 ,2 7 6 1 – 2 7 6 7 . 1 5 0 ,2 7 3 9– 2 7 4 9 . son ,P . ,C l a r k e ,A .K . ,and C amp n en t s ,th e i rd i v e r s i t yande v o lu t ion . B B ad g e r , M . R . , and B e k , E .J . a r an ,R . ,Bow en ,B .P . ,Bou s k i l l ,N .J . , b e l l ,D .A .( 2 0 0 5 ) . Ch lo ro s i sdu r J .E x p .B o t .5 4 ,6 0 9 – 6 2 2 . ( 2 0 0 8 ) .M u l t ip l e Rub i s cofo rm sin B rod i e ,E .L . ,Y annon e ,S .M . ,and in gn i t ro g ens t a r v a t ioni sa l t e r edb y F ron t ie r sin M i c rob io logy| M i c rob i a lPh y s io log yand Me tabo l i sm Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |12 Ludw igandB ry an t c a rbond io x id eand t emp e r a tu r es t a tu sandi sm ed i a t edb yth eC lpP 1 p ro t e a s einS yn e ch o c o c cu se l on g a tu s . A r ch .M i c r o b i o l .1 8 3 ,6 6 – 6 9 . B a t t ch i k o v a ,N . ,E i s enhu t ,M . ,andA ro , E .M .( 2 0 1 0 ) .C y anob a c t e r i a lNDH 1 comp l e x e s : no v e lin s i gh t s and r em a in in g pu z z l e s .B i o ch im .B i o ph y s .A c t a .1 8 0 7 ,9 3 5 – 9 4 4 . B a t t e r ton ,J .C .J r . ,and V an B a a l en , C .( 1 9 7 1 ) . G row th r e spon s e so f b lu e g r e ena l g a etosod iumch lo r id e con c en t r a t ion .A r ch .M i k r o b i o l .7 6 , 1 5 1 – 1 6 5 . B enn e t t e ,N .B . ,En g , J .F . ,andD i smu k e s , G . C .( 2 0 1 1 ) . An LC -M S -b a s ed ch em i c a landan a l y t i c a lm e thodfo r t a r g e t ed m e t abo l i t e qu an t ifi c a t ion inth e mod e lc y anob a c t e r iumS yn e ch o c o c cu ssp .PCC7 0 0 2 .A n a l .Ch em . 8 3 ,3 8 0 8 – 3 8 1 6 . B e rm an -F r an k ,I . , Lund g r en ,P . ,and F a l k ow s k i ,P .( 2 0 0 3 ) .N i t ro g enfi x a t ionandpho to s yn th e t i co x y g ene v o lu t ioninc y anob a c t e r i a .R e s .M i c r o b i o l .1 5 4 ,1 5 7 – 1 6 4 . B i en e r t ,R . ,B a i e r ,K . ,V o l km e r ,R . , Lo c k au , W . , and H e in em ann ,U . ( 2 0 0 6 ) .C r y s t a ls t ru c tu r eo f Nb lA f romA n a b a en a sp . PCC 7 1 2 0 ,a sm a l lp ro t e inp l a y in gak e yro l ein ph y cob i l i som ed e g r ad a t ion .J .B i o l . Ch em .2 8 1 ,5 2 1 6 – 5 2 2 3 . Bo t tom l e y ,P .J . ,andv an B a a l en ,C . ( 1 9 7 8 ) . D a r kh e x o s e m e t abo l i sm b y pho to au to t roph i c a l l y and h e t e ro t roph i c a l l yg rownc e l l so fth e b lu e g r e en a l g a( c y anob a c t e r ium ) N o s t o c sp .s t r a in M a c .J .B a c t e r i o l . 1 3 5 ,8 8 8 – 8 9 4 . Bou s s ib a ,S . , and R i chmond ,A .E . ( 1 9 8 0 ) .C -Ph y co c y an ina sas to r a g e p ro t e ininth eb lu e g r e ena l g aS p i r u l in ap l a t en s i s.A r ch .M i c r o b i o l .1 2 5 , 1 4 3 – 1 4 7 . C ampb e l l ,E .L . , Summ e r s , M .L . , Ch r i s tm an ,H . ,M a r t in ,M .E . ,and M e e k s ,J .C .( 2 0 0 7 ) .G lob a lg en e e xp r e s s ionp a t t e rn so fN o s t o cpun c t i f o rm eins t e ad y s t a t ed in i t ro g en g rown h e t e ro c y s t con t a in in g cu l tu r e sanda ts in g l et im epo in t sdu r in gth ed i f f e r en t i a t iono fa k in e t e s andho rmo gon i a .J .B a c t e r i o l .1 8 9 , 5 2 4 7 – 5 2 5 6 . C annon ,G .C . , H e inho r s t ,S . , and K e r f e ld ,C .A .( 2 0 1 0 ) .C a rbo x y so m a lc a rbon i canh yd r a s e s :s t ru c tu r e andro l ein m i c rob i a l CO 2fi x a t ion .B i o ch im .B i o ph y s .A c t a1 8 0 4 , 3 8 2 – 3 9 2 . Ch r i s tm an ,H .D . ,C ampb e l l ,E .L . ,and M e e k s ,J .C .( 2 0 1 1 ) .G lob a lt r an s c r ip t ion p rofi l e so fth en i t ro g en s t r e s sr e spon s er e su l t in ginh e t e ro c y s to rho rmo gon iumd e v e lopm en t inN o s t o cpun c t i f o rm e.J .B a c t e r i o l . 1 9 3 ,6 8 7 4 – 6 8 8 6 . www . f ron t ie r s in .o rg S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion Co l l i e r ,J .L . , and G ro s sm an ,A .R . ( 1 9 9 2 ) .Ch lo ro s i sindu c edb ynu t r i en td ep r i v a t ioninS yn e ch o c o c cu ssp . s t r a in PCC 7 9 4 2 : no ta l lb l e a ch in gi sth es am e .J .B a c t e r i o l .1 7 4 , 4 7 1 8 – 4 7 2 6 . Co l l i e r ,J .L . , and G ro s sm an ,A .R . ( 1 9 9 4 ) .Asm a l lpo l yp ep t id et r i g g e r s comp l e t e d e g r ad a t ion o fl i gh t h a r v e s t in g ph y cob i l ip ro t e in s in nu t r i en t -d ep r i v ed c y anob a c t e r i a . EMBOJ .1 3 ,1 0 3 9 – 1 0 4 7 . C r am e r ,W .A . ,Y an , J . ,Zh an g ,H . ,K u r i su , G . ,andSm i th ,J .L .( 2 0 0 5 ) .S t ru c comp l e x : tu r eo fth ec y to ch rom eb6f n ewp ro s th e t i cg roup s ,Q sp a c e ,and th e‘ho r sd ’o eu v r e sh ypo th e s i s ’fo r a s s emb l yo fth ecomp l e x .Ph o t o s yn . R e s .8 5 ,1 3 3 – 1 4 3 . E f r emo v , R . G . , and S a z ano v ,L . A .( 2 0 1 1 ) .R e sp i r a to r ycomp l e xI : ‘ s t e amen g in e ’o fth ec e l l ? C u r r .O p in . S t ru c t .B i o l .2 1 ,5 3 2 – 5 4 0 . Eh i r a ,S . , Ohmo r i ,M . ,andS a to ,N . ( 2 0 0 3 ) . G enom e -w id ee xp r e s s ion an a l y s i so fth er e spon s e ston i t ro g end ep r i v a t ioninth eh e t e ro c y s t fo rm in gc y anob a c t e r iumA n a b a en a sp .s t r a inPCC7 1 2 0 .DNAR e s .1 0 , 9 7 – 1 1 3 . E i l e r ,A .( 2 0 0 6 ) .E v id en c efo rth eub iq u i t yo fm i x o t roph i cb a c t e r i ainth e upp e ro c e an :imp l i c a t ion sandcon s equ en c e s .A p p l .En v i r on .M i c r o b i o l . 7 2 ,7 4 3 1 – 7 4 3 7 . E i s enb e r g ,D . ,G i l l ,H .S . ,Pflu e g l ,G . M . , and Ro t s t e in ,S . H .( 2 0 0 0 ) . S t ru c tu r e fun c t ion r e l a t ion sh ip s o fg lu t am in es yn th e t a s e s . B i o ch im . B i o ph y s . A c t a 1 4 7 7 , 1 2 2 – 1 4 5 . E i s enhu t , M . ,V on W ob e s e r ,E .A . , J on a s ,L . ,S chub e r t , H . ,Ib e l in g s , B .W . ,B auw e ,H . ,M a t th i j s ,H .C . , and H a g em ann ,M .( 2 0 0 7 ) .Lon g t e rmr e spon s etow a rd ino r g an i cc a r bonl im i t a t ionin w i ldt yp e and g l y co l a t etu rno v e r mu t an t so fth e c y anob a c t e r ium S yn e ch o c y s t i s sp . s t r a inPCC6 8 0 3 .P l an tPh y s i o l .1 4 4 , 1 9 4 6 – 1 9 5 9 . E sp i e , G .S . , and K imb e r , M .S . ( 2 0 1 1 ) .C a rbo x y som e s :c y anob a c t e r i a lRub i sCOcom e sinsm a l lp a c k a g e s .Ph o t o s yn .R e s .1 0 9 ,7– 2 0 . F lo r e s ,E . ,Gu e r r e ro ,M .G . ,andLo s ad a , M .( 1 9 8 3 ) . Pho to s yn th e t i cn a tu r e o fn i t r a t eup t a k eandr edu c t ionin th ec y anob a c t e r iumA n a c y s t i sn i du .B i o ch im .B i o ph y s .A c t a7 2 2 , l an s 4 0 8 – 4 1 6 . F lo r e s ,E . , and H e r r e ro ,A .( 1 9 9 4 ) . “A s s im i l a to r y n i t ro g en m e t abo l i sm andi t sr e gu l a t ion , ”inTh e M o l e cu l a rB i o l o g yo fC y an o b a c t e ,ed .D .A .B r y an t(Do rd r e ch t : r i a K luw e r A c ad em i c Pub l i sh e r s ) , 4 8 7 – 5 1 7 . F r i g a a rd , N . U . ,S a ku r a g i ,Y . , and B r y an t ,D .A .( 2 0 0 4 ) .G en ein a c t i v a t ioninth ec y anob a c t e r iumS yn e . PCC 7 0 0 2 andth e ch o c o c cu ssp g r e ensu l fu rb a c t e r iumCh l o r o b ium t e p i dumu s in ginv i t ro -m ad e DNA con s t ru c t s and n a tu r a lt r an s fo r m a t ion . M e th o d s M o l .B i o l . 2 7 4 , 3 2 5– 3 4 0 . F romm e ,P . ,andG ro t joh ann ,I .( 2 0 0 8 ) . S t ru c tu r eo f pho to s y s t em sI and I I .R e su l t sP r o b l .C e l lD i f f e r .4 5 , 3 3– 7 2 . G i l l ,R .T . ,K a t sou l a k i s ,E . ,S chm i t t , W . ,T a ron ch e r -O ld enbu r g ,G . ,M i s r a , J . ,andS t eph anopou lo s ,G .( 2 0 0 2 ) . G enom e -w id ed yn am i ct r an s c r ip t ion a lp rofi l in go f th el i gh t to d a r kt r an s i t ioninS yn e ch o c y s t i ssp . s t r a inPCC6 8 0 3 .J .B a c t e r i o l .1 8 4 , 3 6 7 1– 3 6 8 1 . G io rd ano ,M . ,N o r i c i ,A . ,and H e l l ,R . ( 2 0 0 5 ) .Su l fu randph y top l an k ton : a cqu i s i t ion ,m e t abo l i smandimp a c t onth een v i ronm en t .N ew Ph y t o l . 1 6 6 ,3 7 1– 3 8 2 . Gu i ld fo rd ,S .J . , and H e c k y ,R .E . ( 2 0 0 0 ) .T o t a ln i t ro g en ,to t a lpho s pho ru s ,andnu t r i en tl im i t a t ionin l a k e sando c e an s : i sth e r eacommon r e l a t ion sh ip ?L imn o l .O c e an o g r .4 5 , 1 2 1 3– 1 2 2 3 . H a c k enb e r g , C . , En g e lh a rd t , A . , M a t th i j s ,H .C . ,W i t t in k ,F . ,B auw e , H . ,K ap l an ,A . , and H a g em ann , M .( 2 0 0 9 ) . Pho to r e sp i r a to r y2 pho spho g l y co l a t e m e t abo l i smand e r a t e pho to r edu c t ion o f O2 coop inh i gh l i gh ta c c l im a t iono fS yn e ch o c y s t i ssp .s t r a inPCC6 8 0 3 .P l an t a 2 3 0 ,6 2 5– 6 3 7 . H a v au x , M . , Gu ed en e y ,G . ,H e ,Q . , and G ro s sm an ,A .R .( 2 0 0 3 ) .E l im in a t ion o f h i gh l i gh t indu c ib l e po l yp ep t id e sr e l a t edtoeu k a r yo t i c ch lo roph y l l a/ b-b ind in gp ro t e in s r e su l t sin ab e r r an t pho to a c c l im a yn e ch o c y s t i s PCC 6 8 0 3 . t ion in S B i o ch im . B i o ph y s . A c t a 1 5 5 7 , 2 1– 3 3 . H e , Q . , Do l g ano v , N . , B jo r km an , O . ,and G ro s sm an ,A .R .( 2 0 0 1 ) . Th eh i ghl i gh t indu c ib l epo l yp ep t id e s in S yn e ch o c y s t i s PCC 6 8 0 3 . E xp r e s s ion and fun c t ion in h i gh l i gh t .J .B i o l . Ch em .2 7 6 , 3 0 6– 3 1 4 . H e lm an ,Y . ,T ch e rno v ,D . ,R e inho ld ,L . , Sh ib a t a ,M . ,O g aw a ,T . ,S chw a r z ,R . , Oh ad ,I . ,and K ap l an ,A .( 2 0 0 3 ) . G en e s en cod in gA t yp efl a vop ro t e in sa r ee s s en t i a lfo rpho to r edu c nc y anob a c t e r i a .C u r r . t iono fO 2i B i o l .1 3 ,2 3 0– 2 3 5 . H ih a r a , Y . , K am e i , A . , K an eh i s a , M . ,K ap l an ,A . ,andI k eu ch i , M . ( 2 0 0 1 ) . DNA m i c ro a r r a y an a l y s i s o fc y anob a c t e r i a lg en ee xp r e s s ion du r in ga c c l im a t ionto h i ghl i gh t . P l an tC e l l1 3 ,7 9 3– 8 0 6 . H o lm e r , M . , and S to r kho lm , P . ( 2 0 0 1 ) . Su lph a t er edu c t ion and su lphu r c y c l in g in l a k es ed i m en t s :ar e v i ew .F r e shw .B i o l .4 6 , 4 3 1– 4 5 1 . I to ,Y . ,andBu t l e r ,A .( 2 0 0 5 ) .S t ru c tu r e o fs yn e chob a c t in s ,n ews id e ropho r e s yn e o fth em a r in ec y anob a c t e r iumS ch o c o c cu ssp . PCC 7 0 0 2 .L imn o l . O c e an o g r .5 0 ,1 9 1 8– 1 9 2 3 . K app ,R . ,S t e v en s ,S .E .J r . ,andF o x , J .L .( 1 9 7 5 ) . Asu r v e yo fa v a i l ab l e n i t ro g ensou r c e sfo rg row tho fth e b lu e g r e ena l g a ,A gm en e l lumqu a d ru p l i c a tum .A r ch . M i c r o b i o l .1 0 4 , 1 3 5– 1 3 8 . K a r r ad t ,A . ,Sob an s k i ,J . , M a t tow ,J . , Lo c k au ,W . ,and B a i e r ,K .( 2 0 0 8 ) . Nb lA ,a k e yp ro t e in o f ph y cob i l i som ed e g r ad a t ion ,in t e r a c t sw i th C lpC ,a H SP 1 0 0ch ap e ron ep a r tn e r . o fac y anob a c t e r i a lC lpp ro t e a s e .J B i o l .Ch em .2 8 3 ,3 2 3 9 4– 3 2 4 0 3 . K e r t e s z ,M .A .( 2 0 0 1 ) .B a c t e r i a lt r an s po r t e r sfo rsu l f a t eando r g ano su l fu rcompound s .R e s .M i c r o b i o l .1 5 2 , 2 7 9– 2 9 0 . K i l i an ,O . ,S t eunou ,A .S . ,G ro s sm an , A .R . , and Bh a y a ,D .( 2 0 0 8 ) .A no v e ltwodom a in fu s ionp ro t e inin c y anob a c t e r i aw i ths im i l a r i t ytoth e CAB /EL IP /HL IPsup e r f am i l y :e vo lu t ion a r yimp l i c a t ion sandr e gu l a o l .P l an t1 ,1 5 5– 1 6 6 . t ion .M K im ,S .K . ,K imu r a ,S . , Sh in a g aw a , H . ,N a k a t a ,A . ,L e e ,K .S . , W an n e r ,B .L . ,and M a k ino ,K .( 2 0 0 0 ) . Du a lt r an s c r ip t ion a lr e gu l a t ion o f th eE s ch e r i ch i ac o l i pho sph a t e s t a r v a t ion indu c ib l ep s iEg en eo f th e pho sph a t er e gu lonb yPhoBandth e c y c l i cAMP( cAMP ) cAMPr e c ep to r p ro t e incomp l e x .J .B a c t e r i o l .1 8 2 , 5 5 9 6– 5 5 9 9 . K inn e y ,J .N . ,A x en ,S .D . ,andK e r f e ld , C .A .( 2 0 1 1 ) . Comp a r a t i v ean a l y s i so fc a rbo x y som esh e l lp ro t e in s . Ph o t o s yn .R e s .1 0 9 ,2 1– 3 2 . K o rn a s ,A . ,K u zn i a k ,E . ,S l e s a k ,I . ,and M i s z a l s k i ,Z .( 2 0 1 0 ) . Th ek e yro l e o fth er edo xs t a tu sinr e gu l a t ion o fm e t abo l i smin pho to s yn th e s i z in go r g an i sm s . A c t aB i o ch im .P o l .5 7 , 1 4 3– 1 5 1 . L amb e r t ,D .H . ,andS t e v en s ,S .E .J r . ( 1 9 8 6 ) .Pho toh e t e ro t roph i cg row th o fA gm en e l lumqu a d ru p l i c a tumPR 6 .J .B a c t e r i o l .1 6 5 ,6 5 4– 6 5 6 . L a t ifi ,A . ,Ru i z ,M . ,andZh an g ,C .C . ( 2 0 0 9 ) .O x id a t i v e s t r e s s inc y anob a c S M i c r o b i o l . R e v .3 3 , t e r i a . FEM 2 5 8– 2 7 8 . L i ,H . ,andDu rb in ,R .( 2 0 0 9 ) .F a s tand a c cu r a t esho r tr e ada l i gnm en tw i th Bu r row s -Wh e e l e rt r an s fo rm .B i o in 5 ,1 7 5 4– 1 7 6 0 . f o rm a t i c s2 Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |13 Ludw igandB ry an t Ludw i g , M . , and B r y an t , D . A . ( 2 0 1 1 ) .T r an s c r ip t ion p rofi l in go f th e mod e lc y anob a c t e r iumS yn e ch o c o c cu s sp .s t r a in PCC 7 0 0 2 b yN e x tG en( SOL iD™ )s equ en c in g o f cDNA .F r on t . M i c r o b i o l .2 : 4 1 . do i : 1 0 . 3 3 8 9 / fm i cb . 2 0 1 1 . 0 0 0 4 1 M a l a kho v ,M .P . ,M a l a kho v a ,O .A . ,and M u r a t a ,N .( 1 9 9 9 ) .B a l an c edr e gu l a t iono fe xp r e s s iono fth eg en efo r ndth a to fg en e s c y to ch rom ec M a fo rp l a s to c y an in and c y to ch rom e nS yn e ch o c y s t i s .FEB SL e t t .4 4 4 , c 6i 2 8 1 – 2 8 4 . M ob l e y , H .L . ,I s l and , M . D . , and H au s in g e r ,R .P .( 1 9 9 5 ) .M o l e cu l a r b io lo g yo fm i c rob i a lu r e a s e s .M i c r o b i o l .R e v .5 9 ,4 5 1 – 4 8 0 . M on t an e , M . H . , and K lopp s t e ch , K .( 2 0 0 0 ) . Th ef am i l yo fl i gh t h a r v e s t in g r e l a t edp ro t e in s(LHC s , EL IP s ,HL IP s ) :w a sth eh a r v e s t in go f en e l i gh tth e i rp r im a r yfun c t ion ?G 2 5 8 ,1 – 8 . M un e k a g e ,Y . ,H o jo , M . , M eu r e r ,J . , Endo ,T . ,T a s a k a ,M . ,andSh i k an a i , T .( 2 0 0 2 ) .PGR 5 i s in v o l v ed inc y c l i c e l e c t ronflowa roundpho to s y s t emI andi se s s en t i a lfo rpho top ro t e c t ion A r a b i d o p s i s. C e l l1 1 0 ,3 6 1 – 3 7 1 . in N odop ,A . ,P i e t s ch ,D . ,H o c k e r ,R . , B e c k e r ,A . ,P i s to r iu s ,E .K . ,F o r ch h amm e r ,K . , and M i ch e l ,K .P . ( 2 0 0 8 ) .T r an s c r ip tp rofi l in gr e v e a l s n ew in s i gh t s in to th ea c c l im a t iono fth em e soph i l i cf r e sh -w a t e r c y anob a c t e r iumS yn e ch o c o c cu se l on g a tu sPCC7 9 4 2toi rons t a r v a t ion . P l an tPh y s i o l .1 4 7 ,7 4 7 – 7 6 3 . N omu r a ,C .T . ,P e r s son ,S . ,Sh en ,G . , Inou e S a k amo to ,K . ,andB r y an t ,D . A .( 2 0 0 6 a ) .Ch a r a c t e r i z a t iono ftwo c y to ch rom eo x id a s eop e ron sinth e m a r in ec y anob a c t e r iumS yn e ch o c o c cu ssp . PCC7 0 0 2 :in a c t i v a t iono f c t aD Ia f f e c t sth eP SI :P SI Ir a t io . Ph o t o s yn .R e s .8 7 ,2 1 5 – 2 2 8 . N omu r a ,C .T . ,S a k amo to ,T . , and B r y an t ,D .A .( 2 0 0 6b ) . Ro l e sfo r h em e copp e ro x id a s e sine x t r em e h i gh l i gh t and o x id a t i v es t r e s s r e spon s e in th ec y anob a c t e r ium S yn e ch o c o c cu ssp .PCC7 0 0 2 .A r ch . M i c r o b i o l .1 8 5 ,4 7 1 – 4 7 9 . O g aw a , T . , and M i , H .( 2 0 0 7 ) . C y anob a c t e r i a lNADPHd eh yd ro g e n a s ecomp l e x e s .Ph o t o s yn .R e s .9 3 , 6 9– 7 7 . Oh a sh i ,Y . , Sh i , W . , T a k a t an i , N . , A i ch i ,M . ,M a ed a ,S . ,W a t an ab e ,S . , Y o sh i k aw a ,H . ,andOm a t a ,T .( 2 0 1 1 ) . R e gu l a t ion o fn i t r a t ea s s im i l a t ion inc y anob a c t e r i a .J .E x p .B o t .6 2 , 1 4 1 1 – 1 4 2 4 . O s an a i ,T . ,Im amu r a ,S . ,A s a y am a ,M . , Sh i r a i ,M . ,Su zu k i ,I . ,M u r a t a ,N . , and T an a k a ,K .( 2 0 0 6 ) .N i t ro g en indu c t ion o fsu g a rc a t abo l i cg en e S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion e xp r e s s ioninS yn e ch o c y s t i ssp .PCC e s .1 3 ,1 8 5 – 1 9 5 . 6 8 0 3 .DNAR O s t row s k i ,M . ,M a z a rd ,S . ,T e tu ,S .G . , Ph i l l ipp y ,K . ,J ohn son ,A . ,P a l en i k , B . ,P au l s en ,I .T . ,andS c an l an ,D .J . ( 2 0 1 0 ) .P t rAi sr equ i r edfo rcoo rd i n a t er e gu l a t iono fg en ee xp r e s s ion du r in gpho sph a t es t r e s sina m a r in e S yn e ch o c o c cu s . I SMEJ .4 ,9 0 8– 9 2 1 . R i ch aud ,C . ,Z abu lon ,G . ,Jod e r ,A . , and Thom a s ,J .C .( 2 0 0 1 ) .N i t ro g en o rsu l fu rs t a r v a t ion d i f f e r en t i a l l ya f f e c t sph y cob i l i som ed e g r ad a t ionande xp r e s s iono fth en b lAg en e inS yn e ch o c y s t i ss t r a inPCC6 8 0 3 .J . 8 3 ,2 9 8 9 – 2 9 9 4 . B a c t e r i o l .1 R ipp k a ,R . ,D e ru e l l e s ,J . ,W a t e rbu r y ,J . B . ,H e rdm an ,M . ,andS t an i e r ,R .Y . ( 1 9 7 9 ) .G en e r i ca s s i gnm en t s ,s t r a in h i s to r i e sandp rop e r t i e so fpu r ecu l tu r e so fc y anob a c t e r i a . J .G en .M i c r o b i o l .1 1 1 ,1 . S a k amo to ,T . ,andB r y an t ,D .A .( 1 9 9 8 ) . G row tha tlowt emp e r a tu r ec au s e s n i t ro g en l im i t a t ion inth ec y anob a c yn e ch o c o c cu ssp .PCC7 0 0 2 . t e r iumS A r ch .M i c r o b i o l .1 6 9 ,1 0 – 1 9 . S a k amo to ,T . ,andB r y an t ,D .A .( 2 0 0 1 ) . R equ i r em en to fn i c k e la sane s s en t i a lm i c ronu t r i en tfo rth eu t i l i z a t ion o fu r e ainth em a r in ec y anob a c t e r iumS yn e ch o c o c cu ssp .PCC7 0 0 2 . M i c r o b e sEn v i r on .1 6 ,1 7 7– 1 8 4 . S a k amo to ,T . , D e l g a i zo ,V .B . , and B r y an t ,D .A .( 1 9 9 8 ) .G row th on u r e ac ant r i g g e rd e a thandp e ro x i d a t iono fth ec y anob a c t e r iumS yn e l . .s t r a inPCC7 0 0 2 .A pp ch o c o c cu ssp v i r on .M i c r o b i o l .6 4 ,2 3 6 1– 2 3 6 6 . En S a to ,N . , Ohmo r i , M . ,I k eu ch i , M . , T a sh i ro ,K . ,W o l k ,C .P . ,K an e k o ,T . , O k ad a ,K . ,T su zu k i ,M . ,Eh i r a ,S . , K a toh ,H . ,O k amo to ,S . ,Y o sh imu r a , H . ,Fu j i s aw a ,T . ,K am e i ,A . ,Y o sh i h a r a ,S . ,N a r i k aw a ,R . ,H am ano ,T . , T ab a t a ,S . ,and K uh a r a ,S .( 2 0 0 4 ) . U s eo fs e gm en t -b a s ed m i c ro a r r a y in th e an a l y s i so fg lob a lg en e e xp r e s s ion in r e spon s e to v a r i ou sen v i ronm en t a ls t r e s s e sinth e c y anob a c t e r iumA n a b a en asp .PCC 7 1 2 0 .J .G en .A p p l . M i c r o b i o l .5 0 , 1 – 8 . S chw a r z ,D . ,N odop ,A . , Hu g e ,J . ,Pu r fu r s t ,S . ,F o r chh amm e r ,K . ,M i ch e l , K .P . ,B auw e ,H . ,K op k a ,J . ,and H a g em ann , M .( 2 0 1 1 ) . M e t abo l i c andt r an s c r ip tom i cph eno t yp in go f ino r g an i cc a rbona c c l im a t ioninth e c y anob a c t e r iumS yn e ch o c o c cu se l on g a tu sPCC7 9 4 2 .P l an tPh y s i o l .1 5 5 , 1 6 4 0 – 1 6 5 5 . S chw a r z ,R . , and F o r chh amm e r ,K . ( 2 0 0 5 ) .A c c l im a t ion o f un i c e l lu l a r c y anob a c t e r i a to m a c ronu t r i en t d efi c i en c y :em e r g en c eo facomp l e x n e two r k o f c e l lu l a r r e spon s e s . M i c r o b i o l o g y1 5 1 ,2 5 0 3 – 2 5 1 4 . F ron t ie r sin M i c rob io logy| M i c rob i a lPh y s io log yand Me tabo l i sm S co t t ,N .L . ,X u ,Y . ,Sh en ,G . ,V u l e t i ch , D .A . ,F a l zon e ,C .J . ,L i ,Z . ,Ludw i g , M . ,P ond ,M .P . ,P r e im e sb e r g e r ,M . R . ,B r y an t ,D .A . ,andL e com t e ,J . T .( 2 0 1 0 ) .Fun c t ion a lands t ru c tu r a l ch a r a c t e r i z a t iono fth e2 / 2h emo g lob inf romS yn e ch o c o c cu ssp .PCC i o ch em i s t r y4 9 ,7 0 0 0– 7 0 1 1 . 7 0 0 2 .B S e e f e ld t ,L .C . ,H o f fm an ,B .M . ,and D e an ,D .R .( 2 0 0 9 ) .M e ch an i smo f M o -d ep end en tn i t ro g en a s e . A nnu . R e v .B i o ch em .7 8 ,7 0 1– 7 2 2 . Sh co ln i c k ,S . ,Summ e rfi e ld ,T .C . ,R e y t m an ,L . , Sh e rm an ,L . A . , and K e r en ,N .( 2 0 0 9 ) . Th em e ch an i sm o fi ronhom eo s t a s i sinth eun i c e l lu l a rc y anob a c t e r iumS yn e ch o c y s t i s sp .PCC6 8 0 3andi t sr e l a t ion sh ip too x id a t i v es t r e s s .P l an tPh y s i o l1 5 0 , 2 0 4 5– 2 0 5 6 . Shu v a lo v , V . A . , A l l a kh v e rd i e v ,S . I . ,S a k amo to ,A . , M a l a kho v , M . , and M u r a t a , N .( 2 0 0 1 ) . Op t i c a l o rm a t ion s tud yo fc y to ch rom ec M f inS yn e ch o c y s t i s .IUBMB L i f e5 1 , 9 3– 9 7 . S in gh ,A .K . ,M c in t y r e ,L .M . ,andSh e r m an ,L .A .( 2 0 0 3 ) .M i c ro a r r a yan a l y s i so fth eg enom e -w id er e spon s eto i rond efi c i en c yandi ronr e con s t i tu t ioninth ec y anob a c t e r iumS yn e ch o c y s t i ssp .PCC6 8 0 3 .P l an tPh y s i o l . 1 3 2 ,1 8 2 5– 1 8 3 9 . S in gh ,A .K . ,andSh e rm an ,L .A .( 2 0 0 0 ) . Id en t ifi c a t ion o fi ron r e spon s i v e , d i f f e r en t i a lg en ee xp r e s s ioninth e c y anob a c t e r ium S yn e ch o c y s t i s sp . s t r a inPCC6 8 0 3w i thacu s tom i z ed amp l ifi c a t ionl ib r a r y .J .B a c t e r i o l . 1 8 2 ,3 5 3 6– 3 5 4 3 . S t e g l i ch ,C . ,Fu t s ch i k ,M .E . ,L ind e l l ,D . , V o s s ,B . ,Ch i sho lm ,S .W . ,and H e s s , W .R .( 2 0 0 8 ) .Th ech a l l en g eo fr e gu l a t ion inam in im a lpho to au to t roph : non cod in g RNA s in P r o ch l o r o c o c cu s .PL o SG en e t .4 ,e 1 0 0 0 1 7 3 . do i : 1 0 . 1 3 7 1 / jou rn a l .p g en . 1 0 0 0 1 7 3 S t e v en s ,S .E . ,andP o r t e r ,R .D .( 1 9 8 0 ) . T r an s fo rm a t ion inA gm en e l lumqu a d ru p l i c a tum .P r o c .N a t l .A c a d .S c i . U . S .A .7 7 ,6 0 5 2– 6 0 5 6 . Su ,Z . ,M ao ,F . ,D am ,P . ,W u ,H . ,O lm an , V . ,P au l s en ,I .T . ,P a l en i k ,B . ,and X u ,Y .( 2 0 0 6 ) .Compu t a t ion a lin f e r en c eande xp e r im en t a lv a l id a t iono f th en i t ro g ena s s im i l a t ionr e gu l a to r y n e two r kinc y anob a c t e r iumS yn e ch o c o c cu ssp . WH8 1 0 2 .N u c l e i cA c i d s R e s .3 4 ,1 0 5 0– 1 0 6 5 . T ab i t a ,F .R .( 1 9 9 4 ) .“Th eb io ch em i s t r y and mo l e cu l a rr e gu l a t iono fc a rbon d io x id em e t abo l i sminc y anob a c t e e M o l e cu l a rB i o l o g yo f r i a , ”inTh C y an o b a c t e r i a, ed . D .A .B r y an t (Do rd r e ch t :K luw e rA c ad em i cPub l i sh e r s ) ,4 3 7– 4 6 7 . T a k ab a y a sh i ,A . ,K i sh in e , M . ,A s ad a , K . ,Endo ,T . ,andS a to ,F .( 2 0 0 5 ) . D i f f e r en t i a lu s eo ftwoc y c l i ce l e c t ron flow sa round pho to s y s t em con c en t r a t ion Ifo rd r i v in g CO 2m e ch an i smin C 4 pho to s yn th e s i s . P r o c .N a t l .A c a d .S c i .U . S .A .1 0 2 , 1 6 8 9 8– 1 6 9 0 3 . T an g ,K .H . ,T an g ,Y .J . ,andB l an k en sh ip ,R .E .( 2 0 1 1 ) .C a rbon m e t a bo l i cp a thw a y s inpho to t roph i cb a c t e r i aandth e i rb ro ad e re vo lu t ion a r y imp l i c a t ion s . F r on t .M i c r o b i o l .2 : 1 6 5 . do i : 1 0 . 3 3 8 9 / fm i cb . 2 0 1 1 . 0 0 1 6 5 T e tu ,S .G . ,B r ah am sh a ,B . ,John son ,D . A . ,T a i ,V . ,Ph i l l ipp y ,K . ,P a l en i k ,B . , andP au l s en ,I .T .( 2 0 0 9 ) .M i c ro a r r a yan a l y s i so fpho sph a t er e gu l a t ion inth em a r in ec y anob a c t e r ium S yn e ch o c o c cu ssp . WH 8 1 0 2 .I SMEJ .3 , 8 3 5– 8 4 9 . Thomp son ,A . W . , Hu an g ,K . ,S a i to , M .A . ,andCh i sho lm ,S .W .( 2 0 1 1 ) . T r an s c r ip tom er e spon s eo fh i gh r o ch l o r o c o c and low l i gh t ad ap t edP cu ss t r a in stoch an g in gi rona v a i l ab i l i t y .I SMEJ .5 ,1 5 8 0– 1 5 9 4 . V an B a a l en ,C .( 1 9 6 2 ) .S tud i e s on m a r in eb lu e g r e ena l g a e .B o t an i c a M a r in a4 ,1 2 9– 1 3 9 . V e ldhu i s ,M . ,and d eB a a r ,H .J . W . ( 2 0 0 5 ) .I ronr e sou r c e sando c e an i c nu t r i en t s : ad v an c em en to fg lob a l en v i ronm en ts imu l a t ion s .J .S e aR e s . 5 3 ,1– 6 . W an g ,H .L . ,P o s t i e r ,B .L . ,andBu rn ap , R .L .( 2 0 0 4 ) .A l t e r a t ion sing lob a l p a t t e rn so fg en ee xp r e s s ioninS yn e ch o c y s t i ssp .PCC6 8 0 3inr e spon s e toino r g an i cc a rbonl im i t a t ionand th ein a c t i v a t ion o fn dhR,aL y sR f am i l yr e gu l a to r .J .B i o l .Ch em .2 7 9 , 5 7 3 9– 5 7 5 1 . X u ,Y . ,A l v e y ,R .M . ,B y rn e ,P .O . ,G r a h am ,J .E . ,Sh en ,G . ,and B r y an t , D .A .( 2 0 1 1 ) .E xp r e s s iono fg en e s in c y anob a c t e r i a : ad ap t a t ion o f endo g enou sp l a sm id sa sp l a t fo rm s fo rh i gh l e v e lg en ee xp r e s s ionin S yn e ch o c o c cu ssp .PCC7 0 0 2 .M e th o d sM o l .B i o l .6 8 4 ,2 7 3– 2 9 3 . Y e a t e s ,T .O . ,K e r f e ld ,C .A . ,H e in ho r s t ,S . ,C annon ,G .C . ,andSh i v e l y ,J . M .( 2 0 0 8 ) .P ro t e in -b a s ed o r g an e l l e s inb a c t e r i a :c a rbo x y som e s and r e l a t ed m i c ro comp a r tm en t s . N a t .R e v .M i c r o b i o l .6 ,6 8 1– 6 9 1 . Y e r em en k o ,N . ,J e an j e an ,R . ,P rom m e en a t e ,P . ,K r a s i k o v ,V . ,N i x on , P .J . ,V e rm a a s ,W .F . ,H a v au x ,M . , and M a t th i j s ,H .C .( 2 0 0 5 ) . Op en r e ad in gf r am es s r 2 0 1 6i sr equ i r ed fo ran t im y c inA s en s i t i v epho to s y s t emI -d r i v enc y c l i ce l e c t ron flow inth ec y anob a c t e r iumS yn e ch o c y s t i s sp .PCC6 8 0 3 .P l an tC e l lPh y s i o l .4 6 , 1 4 3 3– 1 4 3 6 . Zh an g ,S . ,andB r y an t ,D .A .( 2 0 1 1 ) .Th e t r i c a rbo x y l i ca c idc y c l e inc y anob a c t e r i a .S c i en c e3 3 4 ,1 5 5 1– 1 5 5 3 . Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |14 Ludw igandB ry an t Zh an g ,Z . ,P end s e ,N .D . ,Ph i l l ip s ,K . N . ,Co tn e r ,J .B . ,andKhodu r s k y ,A . ( 2 0 0 8 ) .G en ee xp r e s s ionp a t t e rn so f su l fu rs t a r v a t ion inS yn e ch o c y s t i ssp . PCC6 8 0 3 .BMC G en om i c s9 ,3 4 4 . do i : 1 0 . 1 1 8 6 / 1 4 7 1 2 1 6 4 9 3 4 4 Zhu ,Y . ,G r ah am ,J .E . , Ludw i g , M . , X ion g ,W . ,A l v e y ,R .M . ,Sh en ,G . , and B r y an t ,D .A .( 2 0 1 0 ) . Ro l e s o fx an thoph y l lc a ro t eno id sinp ro t e c t iona g a in s tpho to inh ib i t ionand www . f ron t ie r s in .o rg S yne cho co c cu st r an s c r ip tomeuponnu t r ien t l im i ta t ion o x id a t i v es t r e s sinth ec y anob a c t e r iumS yn e ch o c o c cu ssp .s t r a inPCC 7 0 0 2 .A r ch .B i o ch em .B i o ph y s .5 0 4 , 8 6 – 9 9 . R e c e i v e d :1 4F e b ru a r y2 0 1 2 ;p a p e rp en d in gpu b l i sh e d :0 2M a r ch2 0 1 2 ;a c c e p t e d : 2 6M a r ch2 0 1 2 ;pu b l i sh e don l in e :1 1A p r i l 2 0 1 2 . C i t a t i on : Lu dw i g M an dB r y an t DA Confl i c to fIn t e r e s tS t a t em en t : Th e ( 2 0 1 2 )A c c l im a t i ono fth eg l o b a lt r an au tho r sd e c l a r eth a tth er e s e a r ch w a s s c r i p t om eo fth ec y an o b a c t e r iumS yn e condu c t edinth eab s en c eo fan ycom - ch o c o c cu ss p .s t r a inPCC7 0 0 2t onu t r i m e r c i a lo rfin an c i a lr e l a t ion sh ip sth a t en tl im i t a t i on s an dd i f f e r en tn i t r o g en cou ldb econ s t ru eda sapo t en t i a lcon - s ou r c e s .F r on t . M i c r o b i o .3 : 1 4 5 .d o i : fl i c to fin t e r e s t . 1 0 . 3 3 8 9 / fm i c b . 2 0 1 2 . 0 0 1 4 5 Th i sa r t i c l ew a ssu bm i t t e dt oF r on t i e r s in M i c r o b i a lPh y s i o l o g yan dM e t a b o l i sm ,a s p e c i a l t yo fF r on t i e r s in M i c r o b i o l o g y . C o p y r i gh t ©2 0 1 2Lu dw i gan dB r y an t . Th i si sano p en a c c e s sa r t i c l ed i s t r i bu t e d un d e r th e t e rm so f th eC r e a t i v eC omm on s A t t r i bu t i on N on C omm e r c i a lL i c en s e , wh i chp e rm i t sn on c omm e r c i a lu s e ,d i s t r i bu t i on , an dr e p r o du c t i onin o th e r f o rum s ,p r o v i d e d th eo r i g in a lau th o r san d s ou r c ea r ec r e d i t e d . Ap r i l20 12 |V o lume3 |A r t i c le145 |15
0
advertisement
Download
advertisement
Add this document to collection(s)
You can add this document to your study collection(s)
Sign in Available only to authorized usersAdd this document to saved
You can add this document to your saved list
Sign in Available only to authorized users