Tesi realitzada al Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) / Plants germinated in the dark under the soil surface, undergo skotomorphogenic development. Once they emerge from the soil surface perceive light for the first time. Then, seedlings switch from skotomorphogenic to photomorphogenic development, a process that is known as seedling deetiolation. At this moment, seedlings rapidly form the photosynthetic apparatus to start to produce energy and avoid photodamage. In addition, seedlings adapt their morphology to enhance light capture for photosynthesis, inhibiting hypocotyl elongation and stimulating cotyledon separation and expansion. At the molecular level, after first exposure to light, phytochromes photoreceptors interact with a subgroup of transcription factors named PIFs (Phytochrome Interacting Factors). This light-induced interaction between the phytochromes and PIF initiates a cascade of transcriptional changes that allows plants to adjust to the new light environment. At the beginning of this thesis, the PIF-regulated transcriptional networks that operate during photomorphogenesis had been described. However, the primary target genes that implement downstream cellular functions or amplify the PIF signaling pathway had not yet been identified. Therefore the main goal of this work was to identify the downstream effector genes of the PIF transcription factors to elucidate the PIF-regulated transcriptional network that represses photomorphogenic development. In order to identify new regulators of seedling deetiolation acting downstream of PIF transcription factors, we designed a genetic screen to search for mutants that suppress the constitutive photomorphogenic phenotype of the pifq mutant. Interestingly, our genetic screen has allowed the identification of 23 genes that suppress or enhance the pifq constitutive photomorphogenic phenotype. Among them, we found a big representation of genes codifying for chloroplast proteins, then, we decided to study the interplay of chloroplast biogenesis (a PIF-regulated process) and chloroplast retrograde signaling in the regulation of seedling deetiolation. The work performed allowed us to determine that dysfunctions in chloroplast biogenesis repress photomorphogenesis, through the transcriptional repression of light induced-PIF repressed genes, in order to adjust seedling development to the photosynthetic capacity of the chloroplast. Moreover, we studied the role of CDF5, a transcription factor found in our suppressor screening, and we concluded that the transcriptional regulation of CDF5 by the circadian clock and the PIF transcription factors defines a novel mechanism of regulation of growth under diurnal conditions. / Las plantas, durante todo su ciclo vital, adaptan constantemente su desarrollo y crecimiento a los cambios que se producen en el ambiente que las rodea. En periodos de oscuridad, ya sea cuando las plantas germinan bajo la superficie de la tierra o cuando crecen en condiciones diurnas (noche y día), se acumulan en el núcleo los factores de transcripción llamados Phytochrome Interacting Factors (PIFs). Estos factores de transcripción regulan la expresión de miles de genes con el fin de inducir crecimiento y reprimir el desarrollo fotomorfogénico. Tras la germinación en oscuridad, una vez las plantas alcanzan la superficie y se exponen a la luz, los fitocromos, fotoreceptores que perciben la presencia de luz roja y roja lejana, se activan y se traslocan al núcleo, donde inducen la degradación de los factores de transcripción PIFs. La degradación de estas proteínas produce amplios cambios en el transcriptoma de las plantas induciendo el desarrollo fotomorfogénico. Al inicio de la tesis, las redes transcripcionales reguladas por los PIFs habían sido descritas, sin embargo, los genes que inician la cascada transcripcional que implementan las funciones celulares que permiten a las plantas desarrollarse fotomorfogénicamente eran desconocidos. Nuestro principal objetivo ha sido determinar estos genes, para ello realizamos un cribado de supresores del fenotipo fotomorfogénico constitutivo de plantas mutantes de genes PIF. Los resultados del cribado nos han permitido identificar nuevos reguladores del desarrollo fotomorfogénico que actúan como intermediarios de la cascada de señalización iniciada por los factores de transcripción PIF. Estos resultados permiten ampliar el conocimiento de la función transcripcional de los PIFs, mostrando ejemplos específicos de genes tanto inducidos como reprimidos. Además, nuestro trabajo ha permitido determinar que la biogénesis del cloroplasto es un proceso necesario para que las plantas se desarrollen fotomorfogénicamente.

Las gramíneas perennes han sido catalogadas como cultivos energéticos con alto potencial debido a sus beneficios ambientales y su capacidad de crecimiento en regiones con condiciones adversas. El objetivo principal de esta Tesis ha sido caracterizar las respuestas ecofisiológicas de dos especies de gramíneas perennes (Arundo donax L. (C3) y Panicum virgatum L. (C4)) a diversas condiciones de estrés, como son el estrés hídrico, el estrés salino y el estrés por baja temperatura y oscuridad continua. En el experimento I, distintos ecotipos de Arundo donax L. fueron sometidos a condiciones de estrés hídrico y salino en la Universidad de Barcelona (España; Exp. Ia y Ib) y en la Universidad de Catania (Italia; Exp. Ib). A su vez, se clasificaron de acuerdo a su tolerancia a estos estreses en función de un Índice de Susceptibilidad al Estrés (SSI). En el experimento II, fueron las dos especies (Arundo donax L. y Panicum virgatum L.) las que se sometieron a las mismas condiciones de estrés hídrico y salino (Exp. IIa) y a estrés por baja temperatura y oscuridad continua (Exp. IIb). Por último, en el tercer experimento se estudió el efecto del estrés hídrico en ambas especies (Arundo donax L. y Panicum virgatum L.) mediante el uso de isótopos estables de 13C y 15N. En los tres experimentos se midieron los efectos del estrés en parámetros fisiológicos (tasa fotosintética, conductancia estomática, contenido relativo del agua en la hoja, contenido de clorofila) y en parámetros de biomasa (área foliar, área de los tallos, peso seco total, índice S/R, área específica foliar, etc). A su vez, en el experimento III se determinó la composición isotópica del 13C de la materia orgánica total (delta13CTOM), de la respiración en oscuridad (delta13CR) y de los azúcares solubles totales (delta13CTSS) así como de la composición isotópica del 15N de la materia orgánica total (delta15NTOM). En condiciones control, los resultados indicaron una tasa fotosintética en Arundo donax L. (C3) similar a la de Panicum virgatum L. (C4), aunque la producción de biomasa fue mayor en esta última especie, debido principalmente al mecanismo de concentración de CO2 característico de este tipo de ruta metabólica. A su vez, se observó como Arundo donax L. estaba más empobrecida en 13C que Panicum virgatum L. . En condiciones de estrés, tanto hídrico como salino, se observó como el descenso de la tasa fotosintética (Asat) fue íntimamente ligado a la disminución de la conductancia estomática (gs), disminuyendo a su vez la producción de biomasa en ambas especies. Según los resultados, Arundo donax L. estaría mas afectado por el estrés hídrico que por la salinidad. A su vez, los resultados indicarían cierta tolerancia de Panicum virgatum L. al estrés hídrico y al estrés salino en comparación con Arundo donax L. . La baja temperatura, además de funcionar como un crioprotector de enzimas, actuaría retardando ligeramente el efecto negativo de la oscuridad. A su vez, se observó un metabolismo más lento en Panicum virgatum L. frente a bajas temperaturas y oscuridad continua, indicando una mayor tolerancia a este estrés. Mediante el uso de isótopos estables se ha observado como el tallo y el rizoma de ambas especies funcionarían como órganos sumideros de carbono y las hojas órganos sumideros de nitrógeno. / Perennial rhizomatous grasses are regarded as leading energy crops due to their environmental benefits and their suitability to regions with adverse conditions. The main objective of this Thesis was to characterize the ecophysiological responses of two species of perennial grasses (Arundo donax L. (C3) and Panicum virgatum L. (C4)) to several stress conditions such as water stress, salt stress and low temperature and continuous darkness stress. Different physiological parameters (photosynthetic rate, stomatal conductance, relative water content and chlorophyll content) as well as biomass parameters (leaf area, stem area, total dry weight, S/R index, specific leaf area ratio) were measured in both species. Moreover, the isotopic composition of 13C and 15N of the total organic matter (delta13CTOM and delta15NTOM), of the darkness respiration (delta13CR) and of the total soluble sugars (delta13CTSS) were determined. In control conditions, results showed a similar photosynthetic rate in both species, although biomass production was higher in Panicum virgatum L. (C4), mainly due to the CO2 concentration mechanism characteristic of this type of metabolic pathway. A decrease in photosynthetic rate (Asat) closely linked to the decrease in stomatal conductance (gs) was observed under stress conditions, along with a decrease in biomass production. According to the results, Arundo donax L. would be more affected by water stress than by salinity. In turn, the results indicate some tolerance of Panicum virgatum L. to water stress, salt stress and low temperature and continuous darkness compared with Arundo donax L. . The use of stable isotopes have shown that the stem and rhizome of both species are carbon sink organs, and the leaves are nitrogen sink organs.

This study looks at green roofs in a Mediterranean environment. A green roof is a structure installed on the roof of a building and is characterised by a thin substrate layer and limited vegetation growth. In the last few decades the use of green roofs has become common in North America and Central Europe, though it has only recently begun to spread to the Mediterranean area. There are a variety of different climates in the Mediterranean area, but overall it is differentiated from North America mainly in terms of thermal properties, rainfall variability, and social conditions. In a Mediterranean context, the specific peculiarities of a green roof are added to by wide temperature variations between day and night, by the effects of climate change, and by the scarce availability of water. Green roofs can reduce rainwater runoff, thereby lessening the burden on drainage systems, improve the microclimate of buildings (protecting from summer heat and from the cold in winter), and can also help to reduce temperatures in cities as well as contributing to biological diversity. The trials that were carried out for this study took place in Caldes de Montbui (41° 63´ N 2° 16´ E), 205 metres above sea level, and 30 km from Barcelona (Spain), along the Catalonian pre-coastal mountain range. We used a number of different green roof simulations and minimal irrigation conditions (0% - 20% - 40% ET0). In the first part of our study we evaluated the adaptability of twelve different species and the way they interacted. Then we examined the humidity content and substrate temperatures of three species each with a different growth pattern. Our results show that in minimal irrigation conditions there are species which are able to adapt to green roof environments and achieve an increase in biomass as well as adequate vegetational cover and flowering. Different growth forms in the species studied affected the performance of both green roofs in terms of diversity and the capacity to host colonising species. Differences in biomass structure influenced temperature and substrate humidity content. / En esta tesis se investigaron los techos verdes extensivos o cubiertas ecológicas en ambiente mediterráneo. Las cubiertas ecológicas son estructuras que se instalan sobre el techo de los edificios y se caracterizan por una capa relativamente delgada de substrato y vegetación con escaso desarrollo. En las últimas décadas las cubiertas verdes se han desarrollado en Norte de América y en el centro y norte de Europa y recientemente han empezado a implantarse en la zona Mediterránea. A pesar de la gran variedad climática presente en el mediterráneo, las diferencias más importantes con el norte de Europa afectan los aspectos térmicos, la variabilidad de las precipitaciones y las condiciones sociales entre otros. A las condiciones de una cubierta ecológica es necesario añadir las grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche, los efectos del cambio climático, y la escasez de recursos hídricos propios de la zona mediterránea. Los techos verdes pueden reducir el flujo de agua de lluvia evitando cargar la red de alcantarillado, mejoran el microclima en los edificios (protegen contra el calor estival y las bajas temperaturas invernales), asimismo la menor temperatura de los tejados puede ayudar a disminuir la temperatura en las ciudades y contribuir a la conservación de la diversidad biológica. Los diferentes ensayos que componen esta tesis doctoral se han realizado en Caldes de Montbui (205 m.s.n.m.) (41° 63´ N 2° 16´ E) a 30 km de Barcelona (España) en la sierra pre litoral catalana. Se utilizaron diferentes simulaciones de cubiertas verdes en condiciones de riego mínimo (0% - 20% - 40% ET0). En la primera parte del estudio se evaluó la adaptabilidad de 12 especies en techos verdes mediterráneos. La segunda parte se investigó sobre el comportamiento de las plantas con diferentes formas de crecimiento y la interacción entre ellas. En la última parte se estudió el contenido de humedad y la temperatura del substrato en tres especies vegetales con diferente patrón de crecimiento. Los resultados mostraron que en condiciones de riego mínimo, existen especies que se pueden adaptar en ambiente mediterráneo, obteniendo desarrollo en biomasa, cobertura adecuada y una floración variada. Las diferentes formas de crecimiento han influenciado las especies estudiadas y los comportamientos en las dos simulaciones de cubiertas verdes en diversidad y capacidad de albergar especies colonizadoras o foráneas. La diferente estructura de la biomasa vegetal ha influido en la temperatura y en el contenido de agua del substrato.

El desenvolupament de les plantes està condicionat per factors biòtics i abiòtics, que poden esdevenir factors d'estrès en el cas que les seves quantitats o intensitats es trobin fora del rang òptim de creixement de la planta. L'activitat humana està donant lloc a que els factor d'estrès es produeixin amb més freqüència i majors intensitats. Així doncs, factors abiòtics com la irradiància, les precipitacions, I a temperatura, el CO2 atmosfèric i els nutrients esdevenen factors d'estrès per a les plantes en situacions d'altes intensitats de llum, sequera, temperatures extremes, C02 atmosfèric elevat (producte de les emissions antròpiques), i toxicitat o dèficit d'elements mineral. En aquesta tesi s'han desenvolupat diversos estudis ecofisiològics en espècies d'interès forestal amb l'objectiu de determinar les respostes relacionades amb el procés fotosintètic davant de diverses condicions d'estrès ambiental i la seva capacitat de tolerar-les, considerant que aquestes esdevindran més severes en un futur. Per això s'ha dut a terme un estudi sobre les respostes fotosintètiques i les relacions hídriques de tres espècies representatives de l'estatge sub-alpí (Betula pendula Roth, Pinus uncinata Mill, Rhododendron ferrugineum L.) davant factors associats al canvi climàtic (CO2 elevat, alta irradiància i dèficit hídric); un estudi sobre l'efecte del dèficit hídric en les relacions hídriques i en les respostes de fotoprotecció i antioxidants de cinc clons de Populus que han crescut en la regió mediterrània; i un estudi sobre l'efecte d'altes [Zn] en el creixement, en les respostes fotosintètiques, de fotoprotecció i antioxidants, i en les relacions hídriques en dos clons de Populus (Eridano i 1-214). En l'estudi de canvi climàtic s'observà que les condicions de 002 elevat van donar IIoc a un augment en les taxes fotosintètiques (A) i en l'eficiència en l'ús de l'aigua (WUE). El bedoll es va mostrar especialment vulnerable a les condicions de dèficit hídric i presentà una limitació estomàtica de la fotosíntesi, així com susceptibilitat a les infeccions pel rovell, condicions que provocaren un avançament de la senescència foliar. El neret va presentar vulnerabilitat a les altes irradiàncies i al dèficit hídric, mostrant saturació de la fotosíntesis a baixes irradiàncies i una menor fotoprotecció en comparació amb les altres espècies. El rovelll va afectar negativament la fotoquímica d'aquesta espècie de manera notable. El pi negre mostrà les millors respostes fotosintètiques i capacitat fotoprotectora i antioxidant. Els valors de I a velocitat màxima de carboxiIació de la RuBisco (Vcmax) mostraren que I a fotosíntesi del pi negre està limitada per la disponibiIitat de N. L'estudi realitzat en els cinc clons de pollancre ha permès determinar els clons que tol eren en major grau les condicions de dèficit hídric i proposar clons candidats per a ésser utilitzats en tasques de restauració ambiental. Els clons Lux i Adige foren els que presentaren millors respostes tal i com mostraren les seves capacitats de fotoprotecció i antioxidant, relacions hídriques i resistència a la infecció per rovell mentre que els clons Luisa Avanzo i 58- 861 foren els que presentaren més limitacions. L’estudi de les respostes dels clons Eridano i I-214 a altes [Zn] ha permès establir les seves respostes fisiològiques i les seves capacitats de tolerància i de fitoextracció en vistes a ésser aplicats en tasques de fitoremediació. Les altes [Zn] afectaren negativament el seu creixement, fotosíntesi i relacions hídriques, sobretot a 5mM [Zn]. Eridano va ser el clon que acumulà majors quantitats de Zn en les seves estructures, sobretot a les arrels. Eridano mostrà una major tolerància a les altes [Zn] comparat amb I-214, tal i com mostraren els paràmetres de biomassa, les respostes fotosintètiques, relacions hídriques, fotoquímica i les respostes de fotoprotecció i antioxidants. / Plant growth is conditioned by biotic and abiotic factors that can be more harmful in the future. In this PhD work, ecophysiological studies were performed in order to determine plant photosynthetic responses and their tolerance capacity to environmental stressing conditions associated to climate change and to environmental pollution. Three studies were carried out: 1) The evaluation of the photosynthetic responses and water relations under high [002], high irradiance and water deficit in the sub-alpine species Betula pendula Roth, Pinus uncinata Mill and Rhododendron ferrugineum L.); 2) The effect of water deficit on water relations, photoprotection and antioxidant responses of five Populus clones during their growing season; and 3) The effect of high [Zn] on growth, water relations, photosynthesis, photoprotective and antioxidant responses in Eridano and 1-214 Populus clones. In the first study, high [002] gave rise to increased photosynthesis rates (A) and water use efficiency (WUE) in all species. Birch was especialI y vulnerable to water deficit, presenting a limitationn by stomatal closure, and a high susceptibility to rust infection. Rhododendron was affected by high irradiance and water deficit, showing early A saturation at low light intensities and the lowest levels of photoprotecti on. Rust infection affected negatively rhododendron's photochemistry. Mountain pine showed the greatest photosynthetic, photoprotective and antioxidant responses. The maximum velocity of carboxylation of RuBisco (Vcmax) indicated a photosynthesis limitation by N availability in this species. The study on five selected Populus clones revealed that Lux and Adige presented the highest tolerance to water deficit conditions and a greater tolerance to rust and lace bug infections, while Luisa Avanzo and 58-861 clones showed a higher sensitivity. Lux and Adige presented adequate characteristics for application in environmental restoration. The study of the responses to high [Zn] revealed a growth, photosynthesis and water relations impairment, mainly at 5mM [Zn] in both clones. Eridano accumulated more Zn in their structures, mainly in roots, and showed a greater tolerance to high [Zn] compared to I¬214, being appropriate for phytoremediati on purposes.

Els secans semiàrids ocupen un elevat percentatge de les terres de conreu de moltes regions de la Península Ibèrica, aproximadament uns 8 milions d'hectàrees, constituint la base fonamental de l'activitat agrària d'àmplies zones. Aquestes àrees estan generalment caracteritzades per unes condicions edafo-climàtiques força "dures" que limiten notablement les alternatives de conreu, i que afavoreixen en la majoria dels casos el monocultiu de cereals.Si bé en moltes d'aquestes zones la rendibilitat de l'activitat agrícola pròpiament dita es complementa sovint amb una activitat ramadera, des de fa uns anys, mantenir la rendibilitat d'aquesta activitat agrícola en base al monocultiu de cereal d'hivern, és cada cop més difícil.Davant aquesta situació, els agricultors es veuen abocats molts cops a abandonar el conreu d'aquells terrenys menys productius o innacessibles, i en tot cas, recórrer a una estràtegia per tal de mantenir la rendibilitat d'aquells terrenys en els quals la productivitat pot assolir un cert nivell. Això es pot realitzar de diferents maneres, ja sigui fent una reducció dels costos de producció (disminuint el nombre de labors del sòl, reduint l'ús d'agroquímics), o bé també de vegades, fent una alternança de l'habitual conreu del cereal amb altres conreus "ocasionals" (colza, veces, girasol), en funció de garanties de preu que l'administració, cooperatives o altres entitats estableixin. D'aquestes dues possibilitats esmentades, sembla que la primera és la que s'ha adoptat més ampliament, per raons pràctiques.Les feines de preparació del terreny i els agroquímics, constituexen uns dels costos de producció més importants en el conreu de cereals (ARNAL 1990), i han estat els aspectes que més s'han transformat en aq esta línia d'abaratiment de costos.Aquestes pràctiques, en contrapartida però, tenen associats alguns aspectes negatius, d'entre els quals es podria destacar la tendència a incrementar la presència de males herbes (FROUD-WILLIAMS et al.,1981; NAVARRETE, 1992). Aquests autors mostren en els seus treballs, com diverses espècies de plantes arvenses en general, i algunes concretes en particular, tenen tendència a establir-se amb més facilitat en els camps, quan la intensitat de treball del sòl disminueix.Una de les espècies que s'instal.la amb certa facilitat en els camps de cereals de secà en aquestes condicions, i que és a més difícil de controlar, és Bromus diandrus Roth, conegut popularment amb el nóm de "blat del diable", "estripasacs" o també "escaldaboques".Des que GARCIA-BAUDIN (1983, 1986), van fer esment per primer cop de l'aparició d'aquesta espècie com a mala herba dels cereals d'hivern a diverses zones de Castella, altres autors han anat assenyalant la seva presència arreu de la Península. Així, OCHOA i AIBAR (1987), l'assenyalen a diverses zones de l'Aragó; ESPARZA i TIEBAS (1987), a Navarra i RIBA et al. (1988), l'assenyalen a Catalunya.Si bé el motiu primer de l'aparició d'aquesta espècie en un camp com a mala herba pot estar lligada als factors de conreu abans esmentats, la posterior perpetuació de les infestacions, ho pot estar al dèbil control que els herbicides antigramínies habitualment utilitzats en el conreu de cereal, tenen sobre aquesta espècie.Com el problema de Bromus diandrus com a mala herba és relativament recent, hi ha escassos coneixements tant pel que fa als aspectes del comportament agroecològic, tals com la dinàmica de poblacions, capacitat de competència amb el conreu, la susceptibilitat a diferents agroquímics, o bé el paper que determinades rotacions de conreu poden tenir sobre el seu control. / Los secanos semiáridos ocupan uno elevado porcentaje de las tierras de cultivo de muchas regiones de la Península Ibérica, aproximadamente unos 8 millones de hectáreas, constituyendo la base fundamental de la actividad agraria de amplias zonas. Estas áreas están generalmente caracterizadas por unas condiciones edafo-climáticas muy "duras" que limitan notablemente las alternativas de cultivo, y que favorecen en la mayoría de los casos el monocultivo de cereales. Si bien en muchas de estas zonas la rentabilidad de la actividad agrícola propiamente dicha se complementa a menudo con una actividad ganadera, desde hace unos años, mantener la rentabilidad de esta actividad agrícola en base al monocultivo de cereal de invierno, es cada golpe más difícil. Ante esta situación, los agricultores se ven abocados muchos golpes a abandonar el cultivo de aquellos terrenos menos productivos o inaccesible, y en todo caso, recurrir a una estrategia por tal de mantener la rentabilidad de aquellos terrenos en los cuales la productividad puede lograr uno cierto nivel. Esto se puede realizar de diferentes maneras, ya sea haciendo una reducción de los costes de producción (disminuyendo el número de labores del suelo, reduciendo el uso de agroquímicos), o bien también de veces, haciendo una alternancia del habitual cultivo del cereal con otros cultivos "ocasionales" (colza, veces, girasol), en función de garantías de precio que la administración, cooperativas o otros entidades establezcan. De estas dos posibilidades mencionadas, parece que la primera es la que se ha adoptado más ampliamente, por razones prácticas. Los trabajos de preparación del terreno y los agroquímicos, constituyen unos de los costes de producción más importantes en el cultivo de cereales (ARNAL 1990), y han estado los aspectos que más se han transformado en esta línea de abaratamiento de costes. Estas prácticas, en contrapartida pero, tienen asociados algunos aspectos negativos, de entre los cuales se podría destacar la tendencia a incrementar la presencia de malezas (FROUD-WILLIAMS te al.,1981; NAVARRETE, 1992). Estos autores muestran en sus trabajos, como varias especies de plantas arvenses por lo general, y algunas concretas en particular, tienen tendencia a establecerse con más facilidad en los campos, cuándo la intensidad de trabajo del suelo disminuye. Una de las especies que se instala con cierta facilidad en los campos de cereales de secano en estas condiciones, y que es además difícil de controlar, es Bromus diandrus Roth, conocido popularmente con el nombre de "trigo del diablo", "estripasacs" o también "escaldaboques".Desde que GARCIA-BAUDIN (1983, 1986), hicieron mención por primero golpe de la aparición de esta especie como maleza de los cereales de invierno a varias zonas de Castilla, otros autores han ido señalando su presencia arreo de la Península. Así, OCHOA y AIBAR (1987), el señalan a varias zonas del Aragón; ESPARZA y TIEBAS (1987), a Navarra y ORILLA te al. (1988), el señalan a Catalunya. Si bien el motivo primero de la aparición de esta especie en un campo como maleza puede estar atada a los factores de cultivo antes mencionados, la posterior perpetuación de las infestaciones, lo puede estar al debil control que los herbicidas antigramínias habitualmente utilizados en el cultivo de cereal, tienen sobre esta especie.Como el problema de Bromus diandrus como maleza es relativamente reciente, hay escasos conocimientos tanto con respecto a los aspectos del comportamiento agroecológico, tales como la dinámica de poblaciones, capacitado de competencia con el cultivo, la susceptibilidad a diferentes agroquímicos, o bien el papel que determinadas rotaciones de cultivo pueden tener sobre su control.

Una de les teories sobre l'envelliment més acceptades en animals i humans és la teoria dels radicals lliures que descriu l'augment d'estrès oxidatiu a mesura que augmenta l'edat de l'organisme. Desafortunadament, hi ha pocs estudis que demostrin aquesta teoria en les plantes, i cap d'ells en plantes de gran longevitat. En aquesta tesi vam escollir dos models de plantes perennes de gran longevitat per tal d'investigar la importància de l'estrès oxidatiu, juntament amb els mecanismes de protecció com la vitamina E, en els processos d'envelliment de les plantes sota les condicions climàtiques naturals dels hàbitats on creixen. Per tal de dur a terme aquest objectiu es va analitzar l'efecte de l'edat (en un rang d'edats d'l a 280 anys) sobre el grau de peroxidació lipídica, els mecanismes de fotoprotecció i altres marcadors d'estrès oxidatiu en fulles i tubercles (l'òrgan perenne) utilitzant com a model l'herbàcia perenne no clonal més longeva registrada fins a l'actualitat, Borderea pyrenaica, en la que també es va investigar el possible efecte del sexe en els processos d'envelliment. L'altre espècie, Vellozia gigantea, es tracta d'una planta endèmica del Brasil que tot i no poder ésser datada, es considera que pot arribar a tenir més de 500 anys. En aquest cas es va avaluar l'efecte del tamany, intrínsec a l'edat, en els marcadors d'estrès oxidatiu i també es va estudiar la resposta ecofisiològica a les variacions estacionals (estació seca i plujosa). Els resultats dels diferents treballs realitzats mostren que l'edat o el tamany de la planta no té un efecte negatiu en els processos fisiològics mesurats en termes d'estrès oxidatiu, mostrant doncs que la teoria dels radicals lliures no és universal en plantes perennes. B. pyrenaica no presenta signes de deteriorament fisiològic amb l'edat, almenys fins a l'edat estudiada (280 anys). A més, les femelles centenàries de B. pyrenaica presenten una major capacitat de fotoprotecció que els mascles de la mateixa edat i les plantes juvenils, per això es proposa que aquesta espècie presenta senescència negativa. L'òrgan perenne subterrani de B. pyrenaica (els tubercles) sembla ser el secret de la seva extraordinària longevitat, considerant la seva peculiar estratègia de creixement juntament amb el seu eficient mecanisme de protecció antioxidant en vitamina E que augmenta amb l'edat (senescència negativa). En la planta arborescent V. gigantea no només les plantes de major tamany van mostrar una eficient homeòstasi hídrica i nutricional, almenys igual d'eficient que les de menor tamany; sinó que els nivells de vitamina E, important mecanisme de protecció contra l'estrès oxidatiu, van ser significativament més alts en les plantes de major tamany. L'absència de deteriorament fisiològic amb l'augment del tamany i, així doncs de l'edat, revela senescència negligible en V. gigantea. A més s’observa que tant els tocotrienols (per primera vegada detectats en fulles en plantes superiors) com els tocoferols (vitamina E) tenen un paper important de protecció contra l’estrès foto-oxidatiu. Durant les condicions de dèficit hídric de l’estació seca, V. gigantea desenvolupa un eficient mecanisme de protecció, basat en el tancament estomàtic per conservar l’aigua en la planta induït per l’àcid abscísic, que a més, indueix presumiblement la síntesi de vitamina E per protegir de l’estrès oxidatiu. En aquests estudis es conclou que les plantes perennes són organismes altament resistents a l’estrès i l’envelliment, tal com es mostra en els mecanismes de protecció que desenvolupen per a mantenir les seves funcions fisiològiques fins edats molt avançades, observant que ni l’edat ni el tamany de la planta és la causa principal del declivi funcional de l’organisme. / One of the most accepted theories of ageing in animals and humans is the free radical theory of ageing, which describes that oxidative stress increases with age. Unfortunately, there are very few studies that test this theory in plants, and none in long-lived perennial plants. In this thesis, we choose two models of long-lived perennial plants to investigate the processes of ageing and the importance of oxidative stress, along with the role of protection mechanisms such as vitamin E, in the ageing process in plants under natural climatic conditions. With this aim, we explored the effects of age (ranging from 1 to 280 years) in the extent of lipid peroxidation, photoprotection mechanisms and other oxidative stress markers in leaves and tubers (perennial organ) in the longest-lived perennial — not clonal — herb registered to date, Borderea pyrenaica. The other species used in the study, Vellozia gigantea, is an endemic plant of Brazil in which it is not possible estimate its age, but it is considered to live more than 500 years. In this species, we evaluated the effect of size on various oxidative stress markers and evaluated the ecophysiological response to seasonal variations in water availability (rainy and dry season) in plants grown in their natural habitat. Results show that neither age nor size have a negative effect on plant physiological processes related to oxidative stress, thus suggesting that the free radical theory of ageing is not universal in perennials plants. B. pyrenaica showed absence of physiological deterioration with aging as indicated by oxidative stress markers, at least until the studied age (280 years), showing that the oldest females display a greater photoprotection than males of the same age and juveniles (negative senescence). The perennial organ that grows underground in B. pyrenaica (tubers) seems to be the secret of its long life, considering its unique growth strategy together with its efficient antioxidant protection mechanism (vitamin E), whose levels increased with age. V. gigantea also shows absence of physiological deterioration with ageing (mature individuals of various sizes were examined), which was also associated with increasing vitamin E levels in the oldest individuals, suggesting therefore a case of negligible senescence. In this plant species, tocotrienols were found in leaves (this is the first documented study showing tocotrienols in leaves of higher plants), which might have an important role to protect against photo-oxidative stress, along with tocopherols. Water deficit conditions during the dry season led V. gigantea to activate an efficient protection mechanism based on abscisic acid-induced stomatal closure to prevent water loss and presumably increase vitamin E biosynthesis. In this thesis, it is concluded that perennials plants are highly resistant organisms to stress and ageing, as shown by their protective mechanisms to maintain adequate physiological functions until very advanced ages, so that neither age nor size cause any functional decline in the organism.

Aquesta tesi tracta de la diversitat de la vegetació de les molleres i les torberes d’esfagnes, i de la seva distribució i arranjament al llarg de gradients ambientals a diferents escales. El marc geogràfic en el que es desenvolupa la nostra recerca és la península Ibèrica i els Pirineus francesos, i la Terra del Foc (Argentina). La vegetació de les molleres i de les torberes d’esfagnes és singular en tant que presenta múltiples espècies característiques, i és diversificada pel gran nombre de comunitats vegetals que s’hi han descrit. Especialment a les muntanyes alpines del sud d’Europa, aquests aiguamolls són sistemes fràgils i objectius prioritaris de conservació, ja que unit a la seva raresa natural, es veuen afectats per les activitats humanes. Els fonaments sobre l’organització i funcionament d’aquesta vegetació es basa en estudis realitzats en sistemes boreals i temperats freds. En canvi, a les muntanyes del sud d’Europa, el coneixement és insuficient. Aquí, a diferència de les extenses torberes boreals, aquests tipus de vegetació s’organitzen de forma complexa en mosaics intricats que ocupen petites superfícies en indrets topogràficament favorables. Per la seva banda, la Terra del Foc, conté extenses torberes insuficientment investigades. Per contribuir al coneixement d’aquests aiguamolls, vam mostrejar intensivament nombroses àrees pirinenques i la Terra del Foc, i vam analitzar la informació recollida en milers d’inventaris de vegetació per nombrosos autors al llarg dels segles XXè i XXIè. Vam posar l’èmfasi a mesurar les variacions de la posició de la capa freàtica i en recollir informació detallada dels briòfits, aspectes negligits en molts estudis previs. A partir de l’estudi detallat de vuit sistemes de molleres i de torberes d’esfagnes, cinc als Pirineus i tres a la Terra del Foc, vam relacionar les principals variables ambientals físico-químiques amb la variació florística. D’una banda, tant als Pirineus com a la Terra del Foc, la posició de la capa freàtica va ser la variable més important per explicar els patrons en vegetació a escala de detall. D’altra banda, en analitzar per separat l’arranjament dels briòfits, aquests van respondre més a la química de l’aigua (pH) que no pas a la posició de la capa freàtica. A més a més, vam poder explicar la singularitat florística a partir de la singularitat ecològica. Així, les rareses botàniques es van concentrar en sistemes humits que contenien hàbitats singulars, com les catifes d’esfagnes tremoloses i els bonys d’esfagnes. D’altra banda, a escala regional, la principal variació florística a la Terra del Foc va ser causada pel gradient latitudinal, molt correlacionat amb la variació de les variables climàtiques. Igualment, als Pirineus, l’estructura espacial va ser el principal rector de l’organització de la diversitat florística a les molleres i a les torberes d’esfagnes. D’aquesta manera, a escala regional, el conjunt d’espècies locals va resultar un element clau. Fruit de l’estudi d’uns 6.500 inventaris de vegetació de la península Ibèrica i dels Pirineus, vam obtenir que tota la vegetació higròfila de muntanya forma un sol i singular conjunt florístic, mostrant la importància de la humitat edàfica en l’organització de la flora i la vegetació de muntanya. A escala regional, els principals gradients ambientals que van regir l’arranjament de comunitats vegetals higròfiles són la fertilitat i el pH. La influència oceànica també va ser molt important i es va manifestar a escales de desenes o centenars de quilòmetres. Finalment, fruit de l’estudi detallat de les molleres de la Vall d’Aran, vam reconèixer-hi vint-i-dues associacions vegetals i en vam descriure dues de noves (Calliergo gigantei-Narthecietum ossifragi i Straminergo straminei-Caricetum curtae). / This book focuses on mire ecology and biogeography. We studied the distribution and arrangement of plant assemblages along environmental gradients at different scales. We developed our research in the Iberian mountains and the Pyrenees, and in Tierra del Fuego (Argentina). Peatland and mire ecology has traditionally focused on boreal and cold temperate climatic zones in the Northern Hemisphere, and therefore we have very limited knowledge on the ecology and biogeography of mires in the alpine ranges of Central and Southern Europe. Similarly, the fens of Tierra del Fuego are poorly studied. In order to contribute to a better understanding of these wetlands, we sampled 15 mire systems in the Pyrenean range and 3 in Tierra del Fuego. Also, we analyzed thousands of floristic relevés of hygrophilous vegetation stored at the SIVIM database. We put a particular emphasis on both the measurement of the fluctuation of the depth to the water table and the gathering of the most detailed bryophyte information, because they were neglected in the previous published research. On the whole, at fine scale the most correlated variable to the variation of plant communities was the depth to the water table. However, the bryophyte assemblages were more sensitive to changes in the soil pH than to the water regime. Moreover, the concentration of botanical rarities on a few singular mire systems in the Pyrenees could be explained by the ecological diversification of habitats, driven mainly by the elongation of the water table gradient. At regional scale, on the one hand, bioclimatic variables, spatial structure of the vegetation and the local species pools have most likely played a major role on the diversification of the mire flora and vegetation. Further, fertility and pH gradients were the most influential among the soil and groundwater factors. Finally, we reported 22 plant associations from Vall d’Aran, two of which are newly described (Calliergo gigantei-Narthecietum ossifragi i Straminergo straminei-Caricetum curtae).

El desenvolupament i l'expansió de l'agricultura en els seus orígens va comportar la selecció d'una flora associada a aquests ambients, les espècies arvenses. Aquestes espècies, però, han estat considerades un factor limitant per a la producció agrícola de manera que el control i la reducció de les seves poblacions ha estat un dels objectius principals de les estratègies agrícoles. No obstant, el nombre d'espècies arvenses realment nocives és limitat. La majoria d'espècies arvenses rarament provoca grans pèrdues de producció i, en canvi, contribueix de manera considerable a la biodiversitat d'aquests hàbitats. Malgrat tot, les poblacions d'algunes espècies pròpies dels conreus cerealistes de secà han patit importants davallades a causa dels canvis en la gestió agrícola succeïts en les últimes dècades, fins al punt de convertir-ne algunes en molt poc freqüents o fins i tot extingides regionalment. Malauradament, a la regió mediterrània la raresa d'aquestes espècies ha atret comparativament poc l'atenció d'investigadors i conservacionistes. En aquesta tesi s'ha aprofundit en el coneixement sobre les poblacions d'espècies arvenses característiques dels camps de cereals de secà (comunitats de l'ordre fitosociològic Secalietalia cerealis Br.-B1., 1936) a Catalunya i s'han avaluat els motius pels quals algunes d'aquestes espècies han esdevingut poc freqüents en aquests hàbitats. Amb aquesta finalitat, l'estudi s'ha estructurat al voltant de dos eixos principals: 1) l'anàlisi de la freqüència de les espècies segetals i especialment d'aquelles que han esdevingut rares en relació amb la gestió dels cultius cerealistes de Catalunya i 2) l'avaluació dels efectes que tenen les pràctiques agrícoles sobre l'eficàcia biològica d'algunes d'aquestes espècies. L'estudi ha estat organitzat al voltant d'aquestes dues línies d'investigació de manera complementària. En la primera línia, de caràcter observacional, s'ha avaluat la diversitat d'espècies segetals a les vores dels camps cerealistes de la Depressió Central Catalana gestionats de manera ecològica en relació amb les pràctiques agrícoles i amb les característiques paisatgístiques a diferents nivells (dins de la parcel.la, a nivell de parcel.la i a nivell de finca). En l'altra línia d'investigació, de caràcter experimental, dos estudis sota condicions controlades han permès avaluar els efectes de determinades pràctiques agrícoles (l’aplicació d’herbicides i la fertilització) sobre el creixement i la capacitat reproductiva de diverses parelles d’espècies segetals, una més rara i l’altra més comuna, de diferents famílies. Les espècies arvenses característiques i rares correlacionen més amb els factors que actuen a escala de parcel·la que amb els factors que actuen de la mateixa manera per tota la finca o amb les característiques del paisatge. La gestió ecològica sostinguda durant el temps comporta l’augment de la diversitat d’espècies segetals. No obstant, la intensitat de les pràctiques agrícoles en els camps de gestió ecològica són molt variables. Per aquest motiu, les estratègies per preservar les espècies segetals haurien de considerar les pràctiques específiques tals com la sembra de cereal, especialment de tardor, després d’una llaurada sense inversió de les capes del sòl. A la vegada, però, convindria racionalitzar la fertilització, encara que aquesta sigui orgànica, per no comprometre la producció i alhora, garantir la persistència de les espècies segetals. La continuada pressió de l’aplicació d’herbicides i les elevades aportacions de fertilitzants minerals en els sistemes agrícoles de gestió convencional han afectat negativament les poblacions d’espècies segetals. Efectivament, aquestes pràctiques afecten negativament el creixement i la reproducció de les espècies segetals. Ara bé, les baixes freqüències de les espècies segetals més rares no correlacionen amb les diferències trobades entre espècies en els efectes d’aquestes pràctiques. La raresa d’aquestes espècies sembla ser, doncs, conseqüència de diversos factors o de la interacció entre ells i sempre amb una incidència que varia d’una espècie a l’altra. / Many arable plant species that inhabit almost exclusively in cereal fields have undergone severe population declines owing to agricultural intensification. These species, indicators of sustainability in agricultural systems, should be considered in conservation programs, but their conservation must be based on the maintenance of cropping activities. Unfortunately, in the Mediterranean region characteristic arable species have attracted relatively little the attention of researchers and conservationists. This thesis deepens our knowledge on the characteristic arable species of winter cereal fields, and assesses the reasons why some of these species have become rare in these habitats. We assessed which farming practices and landscape characteristics favour the presence of these species, both common and rare, at the edges of a large number of organically managed fields in the Central Catalan Depression. We also evaluated experimentally the effects that particular farming practices (herbicide application and fertilization) have on the fitness of certain segetal species. Characteristic and rare arable species correlate better with the factors operating at the field scale than with the factors that depend on the farm or with the landscape characteristics. The intensification of organic farming practices is highly variable. Therefore, specific farming practices such as autumn-sowing of cereal crop varieties, non-inversion tillage and the adjustment of the fertilization should be promoted to benefit the presence of characteristic arable species at the field level, whose effects scale up at the farm level. The high specificity of the segetal species to the dry land cereal habitats and the continued pressure from the application of herbicides and the high inputs of mineral fertilizers in the conventional farming systems have affected negatively their populations. Indeed, these farming practices cause significant effects on the growth and reproduction of the segetal species. However, the particularly low frequency of some of these species does not correlate with the differential effects of these practices. Thus, the rarity degree of these species is likely to be the consequence of several factors, or probably the interaction of some of them, whose effects may vary from one species to another.

A la conca Mediterrània els principals factors que afecten el rendiment dels cultius agrícoles són la sequera i el dèficit de nitrogen. És necessària la recerca de noves eines de fenotipejat per accelerar la millora genètica pel rendiment potencial i l'adaptació dels cultius a condicions limitants. Aquesta Tesi ha estudiat composició isotòpica de carboni (δ13C), oxigen (δ18O) i hidrogen (δ2H), en la seva abundància natural, de diferents cereals. Referent a la δ13C només la composició dels grans madurs van mostrar correlacions fenotípiques (negatives) consistents amb el rendiment del gra (GY) en blat dur, sobretot sota condicions d'estrès moderat (Capítol 5). Aquesta Tesi també proposa l’ús de la δ13C com una aproximació per quantificar la contribució relativa dels diferents òrgans de la planta a l'ompliment del gra (Capítols 1 i 2). L’objectiu es poder emprar la δ13C per seleccionar cereals amb una major fotosíntesi de l'espiga. En blat dur l'aproximació de la δ13C va assignar un paper més gran a l'espiga (tant de l'òrgan sencer com de les arestes) en comparació a la fulla bandera i al peduncle (que representa els assimilats que provenen de les parts inferiors de l'espiga), especialment en les varietats antigues, amb independència de les condicions de creixement. Sota bones condicions agronòmiques, la contribució de les arestes de l’espiga a l'ompliment del gra de blat fariner també va ser més important que la de la fulla bandera. Finalment aquesta aproximació basada en la δ13C de diferents parts de planta es va comparar amb altres aproximacions convencionals com són l'ombrejat o l'aplicació de l'herbicida DCMU a la planta (Capítol 3). Els tractaments d'ombrejat de l'espiga i de la tija van contribuir de forma similar a l'ompliment del gra. Per contra, l'aproximació del DCMU va assignar un paper major a la fotosíntesi de la tija, però l'aplicació de l’herbicida a la tija també va afectar l'espiga, esbiaixant el pes final dels grans. Aquesta Tesi també va estudiar l'isòtop d'oxigen tant en blat de moro (Capítol 4) com en blat dur (Capítol 5). En el blat de moro, les correlacions genotípiques entre la δ18O i el GY van ser marginals, tot i que les sedes va ser l'òrgan que millor va correlacionar amb el GY. En el blat dur les correlacions fenotípiques entre la δ18O dels grans i el GY també van ser marginals. Només va correlacionar fortament la δ18O de l'aigua de la fulla quan es van combinar els dos règims hídrics (reg suplementari i sequera). L'absència de correlacions de la δ18O podria ajudar a descartar els teixits de les plantes que són més susceptibles als processos de fraccionament post-fotosintètic. Escollir l’òrgan idoni pot ajudar a millorar l’ús de la δ18O com a eina de millora de cultius. Per últim es va comparar la δ13C i la δ18O amb la δ2H (Capítol 5). La δ2H en els grans de blat dur va correlacionar contra el GY millor que els altres dos isòtops en condicions de sequera però combinant nivells de nitrogen contrastats. També es van observar correlacions genotípiques entre la δ2H dels foto-assimilats de l'espiga contra el GY. A més, la δ2H de les fulles va correlacionar més amb la δ13C que no pas amb la δ18O, el que suggereix que la δ2H dels foto-assimilats de la fulla no només està afectada per la transpiració i la conductància estomàtica sinó també per les reaccions fotosintètiques. A més, els valors baixos de la δ2H a l’espiga comparats amb els dels grans donen suport al paper fotosintètic de l’espiga, el que recolza els resultats obtinguts en els Capítols 1, 2 i 3. / This Thesis has studied the isotope composition on its natural abundance of carbon (δ13C), oxygen (δ18O) and hydrogen (δ2H) as phenotypic traits for cereal breeding and crop adaptation to optimal and limited agronomic conditions. Regarding the δ13C, only mature grains showed consistent phenotypic correlations (negative) against grain yield in durum wheat, especially under moderate stress conditions. In addition δ13C is also proposed as a tool to quantify the relative contribution of different plant organs to grain filling. In durum wheat and bread wheat δ13C approach assigned a higher role to the ear (both whole body and awns) compared to the flag leaf and peduncle (which integrates the assimilates produced by photosynthetic organs below the ear), regardless of growing conditions. Finally, δ13C approach based on the different plant parts was compared with other conventional approaches, such as shading or herbicide DCMU application, which assigned on average a comparable contribution to the ear than the culm. This thesis also studied the δ18O in maize and durum wheat. In both crops, phenotypic correlations between δ18O and grain yield were marginal. Only δ18O of leaf water in durum wheat was strongly correlated with GY when combining two water regimes. The absence of such correlations will eventually help to understand the use of δ18O as a genotype selection tool for the adaptation of maize and other crops to drought. Finally the δ13C and δ18O were compared with δ2H in durum wheat. δ2H performed better than the other two isotopes predicting grain yield and nitrogen content under water stress but contrasting nitrogen regimes. Besides, genotypic correlations between δ2H in the ear water-soluble fraction and grain yield were observed. In addition, δ2H in the water soluble fraction of leaves was better correlated against δ13C than with δ18O, suggesting that δ2H of leaf photo-assimilated is affected not only by transpiration and stomatal conductance but also by the photosynthetic reactions. In addition, the low values observed in the δ2H in the ear compared to mature grains supported the photosynthetic role of the ear, which reinforced results obtained in other chapter of this Thesis.

Els cloroplasts presenten una activitat respiratòria anomenada clororespiració, que consisteix en una cadena de transport electrònic des del NAD(P)H fins a l’oxigen i que està situada a les membranes tilacoidals. En aquesta cadena respiratòria participen el complex NAD(P)H deshidrogenasa (Ndh), la plastoquinona i la oxidasa terminal plastidial (PTOX). La seva funció està probablement relacionada amb l’adaptació de la fotosíntesi en situacions d’estrès o davant dels canvis en l’ambient. La possible existència d’una activitat respiratòria en plastidis no fotosintètics ha estat molt poc estudiada. Durant la maduració del tomàquet, els cloroplasts del fruit verd es diferencien en cromoplasts, els quals acumulen carotenoides i són fotosintèticament inactius. Durant aquest procés les membranes tilacoidals es desmantellen i l’aparell fotosintètic es degrada. No obstant, diversos transportadors electrònics es mantenen (Ndh, citocrom b6f i PTOX), així com l’ATP sintasa. Aquest fet suggereix que els cromoplasts podrien mantenir una activitat respiratòria similar a la clororespiració. En aquest treball es van realitzar estudis de respiració utilitzant cromoplasts aïllats de tomàquets madurs. Es va observar que els cromoplasts consumeixen oxigen activament, i aquest consum és estimulat pels donadors d’electrons NADH i NADPH. A més, la respiració de cromoplasts respon al desacoblador CCCP, suggerint que possiblement està relacionada amb la creació de gradients de protons a través de membranes. Per últim, es va comprovar que el consum d’oxigen és inhibit per un inhibidor de la PTOX, l’octil gal·lat, indicant que la PTOX és l’oxidasa terminal de la cadena respiratòria. Per altra banda, es va observar que els cromoplasts aïllats són capaços de sintetitzar ATP en presència de NADH i NADPH. Igual que el consum d’oxigen, la síntesi d’ATP és inhibida per l’octil gal·lat i respon al CCCP. Es van realitzar mesures en presència d’un inhibidor específic del complex citocrom b6f i la síntesi d’ATP va quedar parcialment inhibida, la qual cosa suggereix que el citocrom b6f participa en la cromorespiració. A més, es va estudiar l’efecte d’un inhibidor de les NAD(P)H deshidrogenases i es va observar que produïa un efecte diferent segons el donador d’electrons emprat, suggerint la presència de dues NAD(P)H deshidrogenases diferents. Per confirmar la presència del citocrom b6f en els cromoplasts, es va fer un estudi per tècniques d’immunocitoquímica fent servir un anticòs contra el citocrom f i es va localitzar a l’interior dels cromoplasts de tomàquet. En la cromorespiració, un possible acceptor d’electrons per al citocrom b6f és el citocrom c6, doncs es va observar que la seva expressió augmenta durant la maduració. Per altra banda es va intentar identificar una possible NAD(P)H deshidrogenasa alternativa al complex Ndh que participés en la cromorespiració. Les NAD(P)H deshidrogenases tipus II (Ndh-2) són enzims monomèrics que es troben a plastidis, mitocondris i peroxisomes. El genoma del tomàquet conté set gens que codifiquen Ndh-2. Es va estudiar l’expressió dels set gens en diversos teixits de tomaquera i durant la maduració del tomàquet, i es va trobar que quatre Ndh-2 són presents en el fruit madur. A continuació, es va estudiar la seva localització subcel·lular mitjançant la fusió d’aquestes Ndh-2 amb la YFP i l’expressió transitòria de les proteïnes quimèriques en fulles de plantes de tabac, i es va comprovar que dues Ndh-2 són plastidials. Per tant, aquestes Ndh-2 són candidates que podrien participar en la cromorespiració. Per comprovar quina podia ser la contribució de la cromorespiració en relació a la respiració total del tomàquet, es van realitzar estudis amb fragments de pericarp fent servir l’inhibidor octil gal·lat. Els resultats obtinguts mostren que la respiració associada a l’activitat de la PTOX augmenta durant la maduració del fruit i representa un 25% de la respiració total quan és madur. A més, també es va comprovar que la cromorespiració contribueix significativament al contingut d’ATP total del pericarp de fruit madur. / Chloroplasts present a respiratory process called chlororespiration. This activity consists in an electron transport pathway from NAD(P)H to oxygen which it is located in thylakoidal membranes, and it involves the plastidial terminal oxidase (PTOX) and the NAD(P)H dehydrogenase complex (Ndh). Its function is related with photoprotection and the adaptation of photosynthesis in changing environmental conditions. However, the existence of a similar respiratory process in non-photosynthetic plastids was less studied. During tomato (Solanum lycopersicum) fruit ripening, chloroplasts differentiate into photosynthetically inactive chromoplasts. In this work, we have shown that isolated tomato fruit chromoplasts present an oxygen consumption activity which is stimulated by the electron donors NADH and NADPH. This respiratory activity is sensitive to the uncoupler CCCP, suggesting that it could be related to the generation of membrane proton gradients. It is also affected by octyl gallate (Ogal), a PTOX inhibitor. The ATP synthesis rate of isolated chromoplasts was quantified, and we observed that it is dependent on the supply of NAD(P)H and is fully inhibited by Ogal. Also, the ATP synthesis is sensitive to a cytochrome b6f complex inhibitor, and the possible participation of this complex in chromorespiration is supported by the detection of cytochrome f in chromoplasts using immunoblot and immunocytochemical techniques. The observed increased expression of cytochrome c6 during ripening suggests that it could act as electron acceptor of the cytochrome b6f complex in chromorespiration. In addition, we studied the family of type II NAD(P)H dehydrogenases in tomato (Ndh-2), which includes seven genes. Four Ndh-2 are expressed in ripe tomato fruit, and two of them (nda2 and ndc1) are located in plastids, so they are candidates to participate in chromorespiration. On the other hand, the effects of Ogal on respiration and ATP levels were also studied in tissue samples. Oxygen uptake of mature green fruit and leaf tissues was not affected by Ogal, but was inhibited increasingly in fruit pericarp throughout ripening (up to 25% in red fruit). Similarly, Ogal caused a significant decrease in ATP content of red fruit pericarp. The number of energized mitochondria, as determined by confocal microscopy, strongly decreased in fruit tissue during ripening. Therefore, the contribution of chromoplasts to total fruit respiration appears to increase in late ripening stages.