Chlamydomonas reinhardtii is a unicellular green alga whose lineage diverged from land plants over 1 billion years ago. It is a model system for studying chloroplast-based photosynthesis, as well as the structure, assembly, and function of eukaryotic flagella (cilia), which were inherited from the common ancestor of plants and animals, but lost in land plants. We sequenced the ∼120-megabase nuclear genome of Chlamydomonas and performed comparative phylogenomic analyses, identifying genes encoding uncharacterized proteins that are likely associated with the function and biogenesis of chloroplasts or eukaryotic flagella. Analyses of the Chlamydomonas genome advance our understanding of the ancestral eukaryotic cell, reveal previously unknown genes associated with photosynthetic and flagellar functions, and establish links between ciliopathy and the composition and function of flagella.

ABSTRACT Restrictions to photosynthesis can limit plant growth at high temperature in a variety of ways. In addition to increasing photorespiration, moderately high temperatures (35–42 °C) can cause direct injury to the photosynthetic apparatus. Both carbon metabolism and thylakoid reactions have been suggested as the primary site of injury at these temperatures. In the present study this issue was addressed by first characterizing leaf temperature dynamics in Pima cotton ( Gossypium barbadense ) grown under irrigation in the US desert south‐west. It was found that cotton leaves repeatedly reached temperatures above 40 °C and could fluctuate as much as 8 or 10 °C in a matter of seconds. Laboratory studies revealed a maximum photosynthetic rate at 30–33 °C that declined by 22% at 45 °C. The majority of the inhibition persisted upon return to 30 °C. The mechanism of this limitation was assessed by measuring the response of photosynthesis to CO 2 in the laboratory. The first time a cotton leaf (grown at 30 °C) was exposed to 45 °C, photosynthetic electron transport was stimulated (at high CO 2 ) because of an increased flux through the photorespiratory pathway. However, upon cooling back to 30 °C, photosynthetic electron transport was inhibited and fell substantially below the level measured before the heat treatment. In the field, the response of assimilation ( A ) to various internal levels of CO 2 ( C i ) revealed that photosynthesis was limited by ribulose‐1,5‐bisphosphate (RuBP) regeneration at normal levels of CO 2 (presumably because of limitations in thylakoid reactions needed to support RuBP regeneration). There was no evidence of a ribulose‐1,5‐bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) limitation at air levels of CO 2 and at no point on any of 30 A – C i curves measured on leaves at temperatures from 28 to 39 °C was RuBP regeneration capacity measured to be in substantial excess of the capacity of Rubisco to use RuBP. It is therefore concluded that photosynthesis in field‐grown Pima cotton leaves is functionally limited by photosynthetic electron transport and RuBP regeneration capacity, not Rubisco activity.

Chlorophyll Sees Red Among the first facts students learn about the natural world is that plants owe their green color to the pigment chlorophyll. There have actually been a handful of slightly different chlorophyll variants uncovered over the years, and Chen et al. (p. 1318 , published online 19 August) have found another in bacteria from Shark Bay, Australia. The chlorophyll variant displayed a red-shifted absorption spectrum, which extended into the near-infrared region due to the insertion of a formyl group on the molecule's periphery. The precise cellular function of the pigment awaits further study.

Chilling temperatures (5 degrees C) and high irradiance (1000 microeinsteins per square meter per second) were used to induce photooxidation in detached leaves of cucumber (Cucumis sativus L.), a chilling-sensitive plant. Chlorophyll a, chlorophyll b, beta carotene, and three xanthophylls were degraded in a light-dependent fashion at essentially the same rate. Lipid peroxidation (measured as ethane evolution) showed an O(2) dependency. The levels of three endogenous antioxidants, ascorbate, reduced glutathione, and alpha tocopherol, all showed an irradiance-dependent decline. alpha-Tocopherol was the first antioxidant affected and appeared to be the only antioxidant that could be implicated in long-term protection of the photosynthetic pigments. Results from the application of antioxidants having relative selectivity for (1)O(2), O(2) (-), or OH indicated that both (1)O(2) and O(2) (-) were involved in the chilling- and light-induced lipid peroxidation which accompanied photooxidation. Application of D(2)O (which enhances the lifetime of (1)O(2)) corroborated these results. Chilling under high light produced no evidence of photooxidative damage in detached leaves of chilling-resistant pea (Pisum sativum L.). Our results suggest a fundamental difference in the ability of pea to reduce the destructive effects of free-radical and (1)O(2) production in chloroplasts during chilling in high light.