Made available in DSpace on 2016-12-06T17:42:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGPV14DA006.pdf: 2258194 bytes, checksum: 11c3c8a7148c0f9fa9b1f7bd89ddfa6f (MD5) Previous issue date: 2014-04-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Defoliation processo d apples trees in the Brazilian conditions occurs naturally throughout autumm. The period is critical to controlo f leaf disease in postharvest. This disease cause premature defoliation and other diseases can to start their infection through injuries of fall leaf. Apart from the physical, the phenomenon on falling leaves involves anatomical and biochemical changes in the base the petiole, called the abscission zone. The objective of this research was to evaluate the effects of defoliation with 1 g L¯¹ ethephon, AVG 0,06 g L¯¹, calcium chloride 23 g L¯¹ and abscisic acid (ABA) 1,5 g L¯¹ in mature apple trees Fuji Standart and Fuji Raku Raku . A method to observe the formation of na abscission layer, and characterize the process was definwed. To follow ecophysiological effects of ethephon and ABA, the activity of peroxidase enzyme and total protein, temporal falling leaves and functionality characterization based on the presence of chlorophyll and nitrogen translocation were determined. The experiments of defoliation were consucted during autumm in comercial apple orchards in Vacaria, RS, in 2011 and 2012 and in Region of Maule, San Clemente, in Chile in 2013. Defoliants as ethephon, AVG, calcium chloride and ABA caused the diferente defoliation progresso n Fuji Standart . The spraying of defoliants in mid-april caused no effect on the buds differentiation and phenology of apple trees. In the situation of drought during summer and fall in the second year, defoliation with ethephon in Vacaria was equal to treatment with ABA in Chile. However, ethephon and calcium chloride as defoliant may affect fruit set and yield of Fuji Standart apple trees. The most effective defloiants were ethephon and ABA. Early spraying of ABA and ethephon on Fuji Raku Raku accelerated senescence process by promoting early defoliation compared to the control. Peroxidase enzyme was found in leaf abscission processo f Fuji Raku Raku . The peak of peroxidase enzyme ocurred in less than 24 hours after ABA spray, whereas to ethephon treatment peak was about 24 hours. Chlorophyll contente, obtained by a chlorophyll meter (SPAD 502) served to assess the functionality of the apple leaves on postharvest. SPAD index below 40 indicate senescente leaves, in the processo f formation of abscission layer. Ethephon and ABA, evenanticipating defoliation, allowed translocation of nitrogen and delas on phenological stages was not observed on apple trees. The processo f leaf abscission zone in apple trtees was observed and characterized by method in this research. The abscission zone occurs in proximal parto f petiole, with flattened and lignificated cells. The formation of the abscission layer occrus toward adaxial to abaxial surface, epidermis toward vascular tissues / O processo de desfolha de macieiras nas condições brasileiras ocorre naturalmente durante todo outono. O período é crítico para o manejo fitossanitário de pós-colheita para o controle de manchas foliares que causam desfolha precoce e de outras doenças que iniciam sua infecção através da lesão da queda da folha. Além de físico, o fenômeno de queda das folhas envolve transformações anatômicas e bioquímicas na base do pecíolo, chamada zona de abscisão. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos da desfolha com etefon 1g L-1, AVG 0,06 g L-1, cloreto de cálcio 23 g L-1 e ácido abscísico (ABA) 1,5 g L-1, em macieiras Fuji Standard e Fuji Raku Raku em idade produtiva. Juntamente foi definido um método para observar a formação da camada de abscisão, e caracterizar este processo. Para acompanhar os efeitos ecofisiológicos do etefon e ABA, foi determinada a atividade das proteínas totais e enzima peroxidase, a queda temporal das folha, e a caracterização da sua funcionalidade com base na presença de clorofila e translocação de nitrogênio. Os experimentos de estudo da desfolha foram conduzidos, durante o outono, em pomares comerciais de macieira em Vacaria, RS, nos anos 2011 e 2012 e no Chile, na região de Maule, em San Clemente, em 2013. Como desfolhantes o etefon, o AVG e o cloreto de cálcio e o ABA causaram diferente progresso da desfolha em Fuji Standard . A pulverização de desfolhante em meados de abril, não causou efeito na diferenciação das gemas e na fenologia das plantas. Na situação de estiagem durante o verão e o outono no segundo ano, a desfolha com etefon em Vacaria foi igual ao tratamento com ABA no Chile. Porém, os defolhantes etefon e cloreto de cálcio podem afetar o pegamento das frutas e a produtividade da macieira cv, Fuji Standard. Os desfolhantes mais eficazes foram etefon e ABA. Quando se avaliou o efeito do ABA e etefon em Fuji Raku Raku , a senescência das folhas foi acelerada, promovendo a desfolha antecipada em comparacão com a testemunha. A enzima peroxidase foi constatada no processo de abscisão foliar de Fuji Raku Raku e teve seu pico de atividade em menos de 24 horas depois da aplicacão no tratamento de ABA, enquanto que etefon foi cerca de 24 horas. Os valores do teor de clorofila, obtidos por um medidor de clorofila (SPAD 502), serviram para estimar a funcionalidade das folhas de macieira após a colheita das frutas. Índices SPAD abaixo de 40 indicam folhas senescentes, em processo de formação da camada de abscisão. Etefon e ABA mesmo antecipando a desfolha, permitiram a translocação de nitrogênio e não causaram atrasos nos estágios fenológicos da macieira. O método utilizado para o estudo da abscisão permitiu observar e caracterizar a zona de abscisão foliar em macieiras durante todo o processo. Observou-se que a zona de abscisão ocorre na parte proximal do pecíolo, apresentando células achatadas e em processo de lignificação. A formação da camada de abscisão dá-se no sentido da face adaxial para a face abaxial, da epiderme em direção aos tecidos vasculares

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第20447号 / 農博第2232号 / 新制||農||1050(附属図書館) / 学位論文||H29||N5068(農学部図書室) / 京都大学大学院農学研究科農学専攻 / (主査)教授 北島 宣, 教授 田尾 龍太郎, 教授 土井 元章 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DGAM

L’abscission des organes chez les végétaux est hautement régulée au cours du développement. Ce processus physiologique qui consiste à diminuer l’adhésion entre deux cellules adjacentes dépend de l’environnement, du stress, de l’attaque de pathogènes ou encore de l’état physiologique de la plante. L’abscission du fruit et de la graine jouent un rôle déterminant dans le cycle de vie de la plante et en particulier, un rôle central dans la dispersion des graines. C’est également un caractère commun de domestication avec des conséquences économiques pour la plus part des espèces cultivées. Le palmier à huile (Elaeis guineensis) est largement cultivé dans toutes les zones tropicales et l’huile de palme représente aujourd’hui plus d’un tiers des huiles végétales produites dans le monde. La maturation des fruits au sein des régimes est asynchrone. Ainsi, les fruits les plus murs tombent avant le murissement complet du régime, entrainant une baisse du rendement d’une part et rendant leur collecte manuelle fastidieuse et couteuse d’autre part. Dans ce context, le contrôle ou la réduction de la chute des fruits permettrait une meilleure gestion de la récolte à des couts réduits. Dans le cadre de cette étude, un protocole de phénotypage du processus d’abscission du fruit du palmier à huile a été développé et utilisé pour identifier des génotypes à faible ou retard d’abscision des fruits arrivés à maturité. En parallèle, des analyses comparatives de transcriptomes et de protéomes issus de la zone d’abscission (ZA) du fruit ont été conduites tout au long du processus de séparation cellulaire, déclenché au laboratoire par un traitement à l’éthylène ou bien de manière naturelle au champ. Au total 1957 gènes présentent une expression différentielle significative dans la ZA du fruit au cours du processus d’abscission induit par l’éthylène. Parmi ces gènes, 64 sont spécifiquement (ou majoritairement) exprimés dans la ZA des fruits arrivés à maturité par comparaison avec les tissus où le processus de séparation cellulaire n’est pas observé (pédicelle et mésocarpe des fruits murs ; ZA non fonctionnelle des fruits immatures). Le profil d’expression de ces 64 gènes candidats a été également analysé dans la ZA des fruits mûrs prélevés au champ, afin de conforter leur rôle potentiel au cours de l’abscission déclenchée naturellement. Ainsi, en utilisant les nouvelles technologies de séquençage du transcriptome et du protéome, couplées à une analyse biochimique et cellulaire des modifications de la paroi dans la ZA, ce travail a permis de mettre en évidence la conservation de certains processus moléculaires associés à l’abscission des organes chez les monocotylédones par comparaison avec les espèces modèles dicotylédones, telles que la tomate et Arabidopsis. Par exemple, l’identification de gènes codant des polygalacturonases très proches de celles qui sont impliquées dans l’abscission de la fleur chez Arabidopsis suggère la conservation de leur fonction dans l’hydrolyse de la pectine des cellules des ZA, malgré la divergence phylogénétique entre les espèces. Enfin, ce travail a permis également d’identifier de nouveaux régulateurs associés au processus de séparation cellulaire et fournir une liste de gènes associés à des processus biologiques étroitement liés à la fonction de la ZA chez le fruit du palmier à huile. / Plant organ abscission is a complex developmental process that involves cell separation regulated by the environment, stress, pathogens and the physiological status of the plant. In particular, seed and fruit abscission play a central role in seed dispersion and plant reproductive success, and are common domestication traits with important agronomic consequences for many crop species. Oil palm (Elaeis guineensis) is cultivated throughout the tropical regions as one of the most economically important oil crop species in the world. The unsynchronized ripening of the oil palm fruit bunch leads to the abscission of the ripest fruit and consequently high labor cost for harvest and loss of yield. In this context, the control of oil palm ripe fruit abscission is an important agricultural concern for the cultivation of oil palm in a sustainable and cost effective way. In the present study, a protocol to phenotype the oil palm fruit abscission process was developed and used to identify a tree in the field that does not undergo ripe fruit abscission. In parallel, transcriptome and proteome analyses of the oil palm ripe fruit abscission zone (AZ) during abscission induced experimentally by ethylene compared to the AZ undergoing natural abscission in the field was performed. A total of 1,957 candidate genes were identified statistically as differentially expressed in the ripe fruit AZ during ethylene-induced abscission. Furthermore, a total of 64 of these differentially abundant candidates were statistically specific or enriched at least during one time point of the ethylene induced abscission, compared to their profiles in the AZ of immature fruit and the pedicel of ripe fruit, where cell separation is not observed. The profiles of these gene candidates were examined in the ripe fruit AZ undergoing natural abscission in the field to validate their potential role during abscission. Finally, the profiles of selected candidate genes were then examined in the AZ of the tree observed not to undergo fruit abscission in the field. The combined approaches provide evidence of wide scale conservation of the molecular components involved in organ abscission of this monocot compared with the model dicot plants tomato and Arabidopsis. For example, the identification of polygalacturonases very similar to those that function during Arabidopsis floral organ abscission suggests a conservation of the components for pectin disassembly despite the phylogenetic distance between these species. In addition, the data from the global analysis and complementary molecular, cellular and biochemical approaches suggest novel components and provide a robust list of genes and processes important for AZ function during ripe fruit abscission of this important monocot crop species.

[ES] La abscisión es un proceso de separación celular activo, organizado y altamente coordinado que permite el desprendimiento de órganos vegetativos y reproductivos completos, mediante la modificación de la adhesión celular y la desintegración de las paredes celulares en lugares específicos del cuerpo de la planta conocidos como zonas de abscisión. En Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), la abscisión de órganos florales y hojas caulinares está regulada por la interacción entre el péptido hormonal (IDA), un par de proteínas quinasas de tipo receptor redundantes, (HAE y HSL2), y correceptores de la familia SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR-LIKE KINASE. El conocimiento sobre la maquinaria molecular que regula la abscisión en especies de plantas de importancia económica de la familia de las solanáceas es en la actualidad escaso. En esta investigación de doctorado, se realizó un análisis funcional de los componentes del módulo de señalización de abscisión IDA-HAE en N. benthamiana. En la primera sección de este trabajo, se estudió el grado de conservación y la filogenia de las familias de genes IDA-like y HAE-like en especies relevantes del género Solanum, Capsicum y Nicotiana. Se analizó la expresión de estos genes en el alopoliploide N. benthamiana, con el fin de identificar miembros implicados en la abscisión y en la respuesta a condiciones de estrés abiótico como la sequía. En la segunda sección, se evaluó el efecto del silenciamiento y la sobreexpresión de NbenIDA1A y NbenIDA1B, dos homeólogos IDA-like de N. benthamiana que se asociaron con la abscisión de la corola en la sección anterior. Además, también se determinó el efecto sobre la abscisión de la corola del silenciamiento de NbenHAE.1. Las relaciones filogenéticas entre los miembros IDA-like de las solanáceas estudiadas, agruparon los dos pares de homeólogos de proteínas NbenIDA1 y NbenIDA2 con los prepropéptidos de Arabidopsis relacionados con la abscisión. El análisis de las regiones promotoras en busca de elementos reguladores reveló que estos dos pares de homeólogos contenían elementos de respuesta tanto hormonales como de respuesta a la sequía, aunque NbenIDA2A carecía de los elementos reguladores hormonales. Los análisis de expresión génica también indican que el par de homeólogos NbenIDA1 se regulan positivamente durante la abscisión de la corola. Los pares NbenIDA1 y NbenIDA2 mostraron una expresión diferencial tisular en condiciones de estrés hídrico, ya que los homeólogos NbenIDA1 se indujeron en hojas estresadas, mientras que los homeólogos NbenIDA2, especialmente NbenIDA2B, se indujeron en raíces estresadas. En las plantas con crecimiento activo no estresadas, los nudos y los entrenudos fueron los tejidos con los niveles de expresión más altos de todos los miembros de la familia IDA-like y sus receptores HAE-like putativos. El silenciamiento basado en VIGS del par de homeólogos NibenIDA1 y NbenHAE.1 suprimió la abscisión de la corola en flores de N. benthamiana, lo que fue causado por un bloqueo en la desintegración de la pared celular en la base de la corola, probablemente debido a la falta de inducción de las enzimas hidrolíticas relacionadas con la abscisión. La sobreexpresión ectópica del homeólogo NbenIDA1A adelantó la senescencia y la abscisión de la corola y afectó negativamente al crecimiento de las plantas de N. benthamiana. Los resultados obtenidos utilizando la aproximación VIGS mostraron que el par de homeólogos NbenIDA1 y el receptor NbenHAE.1, posiblemente actuando como un módulo de señalización similar al descrito en Arabidopsis, regulan la abscisión de la corola en las flores de N. benthamiana. Este es, por tanto, el primer ejemplo en una especie vegetal distinta de Arabidopsis thaliana que indica que el módulo de señalización de abscisión IDA-HAE/HSL2 se conserva en las angiospermas. / [CA] L'abscisió és un procés de separació cel·lular actiu, organitzat i altament coordinat que permet el despreniment d'òrgans vegetatius i reproductius complets, mitjançant la modificació de l'adhesió cel·lular i la desintegració de les parets cel·lulars en llocs específics del cos de la planta coneguts com a zones d'abscisió. En Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), l'abscisió d'òrgans florals i fulles caulinars està regulada per la interacció entre el pèptid hormonal (IDA), un parell de proteïnes cinases de tipus receptor redundants, (HAE i HSL2), i coreceptors de la família SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR-LIKE KINASE. El coneixement sobre la maquinària molecular que regula l'abscisió en espècies de plantes d'importància econòmica de la família de les solanàcies és en l'actualitat escàs. En aquesta recerca de doctorat, es va realitzar una anàlisi funcional dels components del mòdul de senyalització d'abscisió IDA-HAE en N. benthamiana. A la primera secció d'aquest treball, es va estudiar el grau de conservació i la filogènia de les famílies de gens IDA-like i HAE-like en espècies rellevants de l'gènere Solanum, Capsicum i Nicotiana. Es va analitzar l'expressió d'aquests gens en l'al·lopoliploide N. benthamiana, per tal d'identificar membres implicats en l'abscisió i en la resposta a condicions d'estrès abiòtic, com la sequera. A la segona secció, es va avaluar l'efecte del silenciament i la sobreexpressió de NbenIDA1A i NbenIDA1B, dos homeòlegs IDA-like de N. benthamiana, que es van associar amb l'abscisió de la corol·la en la secció anterior. A més, també es va determinar l'efecte sobre l'abscisió de la corol·la del silenciament de NbenHAE.1. Les relacions filogenètiques entre els membres IDA-like de les solanàcies estudiades, van agrupar els dos parells d'homeòlegs de proteïnes NbenIDA1 i NbenIDA2 amb els prepropèptids d'Arabidopsis relacionats amb l'abscisió. L'anàlisi de les regions promotores a la recerca d'elements reguladors va revelar que aquests dos parells d'homeòlegs contenien elements de resposta tant hormonals com de resposta a la sequera, encara que NbenIDA2A mancava dels elements reguladors hormonals. Les anàlisis d'expressió gènica també indiquen que el parell d'homeòlegs NbenIDA1 es regulen positivament durant l'abscisió de la corol·la. Els parells NbenIDA1 i NbenIDA2 van mostrar una expressió diferencial tissular en condicions d'estrès hídric, ja que els homeòlegs NbenIDA1 es van induir en fulls estressades, mentre que els homeòlegs NbenIDA2, especialment NbenIDA2B, es van induir en arrels estressades. A les plantes amb creixement actiu no estressades, els nusos i els entrenusos van ser els teixits amb els nivells d'expressió més alts de tots els membres de la família IDA-like i els seus receptors HAE-like putatius. El silenciament basat en VIGS del parell d'homeòlegs NibenIDA1 i NbenHAE.1 va suprimir l'abscisió de la corol·la en flors de N. benthamiana, lo qual va ser causat per un bloqueig en la desintegració de la paret cel·lular a la base de la corol·la, probablement degut a la manca d'inducció dels enzims hidrolítics relacionades amb l'abscisió. La sobreexpressió ectòpica de l'homeòleg NbenIDA1A va avançar la senescència i l'abscisió de la corol·la i va afectar negativament el creixement de les plantes de N. benthamiana. Els resultats obtinguts utilitzant l'aproximació VIGS van mostrar que el parell d'homeòlegs NbenIDA1 i el receptor NbenHAE.1, possiblement actuant com un mòdul de senyalització similar al descrit en Arabidopsis, regulen l'abscisió de la corol·la en les flors de N. benthamiana. Aquest és, per tant, el primer exemple en una espècie vegetal diferent d'Arabidopsis thaliana que indica que el mòdul de senyalització d'abscisió IDA-HAE/HSL2 es conserva en les angiospermes. / [EN] Abscission is an active, organized and highly coordinated cell separation process that enables the detachment of entire vegetative and reproductive organs, through the modification of cell-to-cell adhesion and breakdown of cell walls at specific sites on the plant body, known as abscission zones. In Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), abscission of floral organs and cauline leaves is regulated by the interaction of the hormonal peptide (IDA), a pair of redundant receptorlike protein kinases, (HAE and HSL2), and SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR-LIKE KINASE co-receptors. Knowledge about the molecular machinery regulating abscission in economically important plant species of the Solanaceae family is currently scarce. In this PhD research, a functional analysis of the components of the abscission signaling module IDA-HAE in N. benthamiana was carried out. In the first section of this work, the degree of conservation and the phylogeny of the IDA-like and HAE-like gene families in relevant species of the genus Solanum, Capsicumand Nicotiana were determined. The expression of these genes in the allopolyploid N. benthamiana was analyzed, in order to identify members involved in abscission and in the response to abiotic stress conditions, such as drought. In the second section, the effect of the silencing and overexpression of NbenIDA1A and NbenIDA1B, two N. benthamiana IDA-like homeologs, which were associated with corolla abscission in the previous section, was evaluated. Furthermore, the effect on corolla abscission of the silencing of NbenHAE.1 was also determined. The phylogenetic relationships among the IDA-like members of the Solanaceae studied, grouped the two pairs of NbenIDA1 and NbenIDA2 protein homeologs with the Arabidopsis prepropeptides related to abscission. Analysis of promoter regions searching for regulatory elements showed that these two pairs of homeologs contained both hormonal and drought response elements, although NbenIDA2A lacked the hormonal regulatory elements. Gene expression analyses also indicate that the pair of NbenIDA1 homeologs are upregulated during corolla abscission. NbenIDA1 and NbenIDA2 pairs showed tissue differential expression under water stress conditions, since NbenIDA1 homeologs were highly expressed in stressed leaves, while NbenIDA2 homeologs, especially NbenIDA2B, were highly expressed in stressed roots. In non-stressed active growing plants, nodes and internodes were the tissues with the highest expression levels of all members of the IDA-like family and their putative HAE-like receptors. VIGS-based silencing of the pair of NibenIDA1 homeologs and NbenHAE.1 suppressed corolla abscission in flowers of N. benthamiana, which was supported by a blockage in cell wall disassembly at the corolla base, probably due to the lack of upregulation of abscission-related hydrolytic enzymes. Ectopic over-expression of the homeolog NbenIDA1A advanced the timing of both corolla senescence and abscission and negatively affected the growth of N. benthamiana plants. The results obtained using the VIGS approach showed that the pair of NbenIDA1 homeologs and the NbenHAE.1 receptor, possibly acting as a signaling module similar to that described in Arabidopsis, regulate corolla abscission in N. benthamiana flowers. This is therefore the first example in a plant species other than Arabidopsis thaliana that indicates that the IDA-HAE/HSL2 abscission signaling module is conserved in angiosperms. / Ventimilla Llora, D. (2021). The abscission regulatory module INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION (IDA) / HAESA (HAE)-like receptor kinases in Solanaceae species: Functional analysis in Nicotiana benthamiana [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/167777 / TESIS