En aquesta Memòria s'intenten resoldre algunes de les qüestions tècniques que poden condicionar l'ús de l'alzina (Quercus ilex subsp. ballota) i dels tubs hivernacle en les repoblacions forestals. La tesi s'ha articulat en sis capítols; en el Capítol 1 s'ha realitzat una breu descripció sobre l'estat del coneixement de l'ús de l'alzina i els tubs hivernacle en repoblacions forestals. En el Capítol 2, Morfologia i cinètica del sistema radicular, s'analitza el sistema radicular generat en plantes procedents de sembra i de plantació mitjançant l'ocupació de minirizotrons. En les plantes procedents de sembra s'analitza l'efecte que el repicat aeri té sobre la morfologia i cinètica radicular i es compara amb el sistema radicular desenvolupat sense limitacions al creixement. En el Capítol 3, Eficiència del sistema radicular en la captació d'aigua, s'analitza la implicació funcional respecte de la conductància hidràulica radicular, que tenen les diferències morfològiques produïdes en els sistemes radiculars repicats respecte dels quals s'han desenvolupat sense limitacions al seu creixement. En el Capítol 4, Característiques tèrmiques i lumíniques dels tubs hivernacle, s'analitza el comportament tèrmic i lumínic tant de la paret com de l'aire confinat en el seu interior en els models més utilitzats en repoblacions forestals. En el Capítol 5, Implicacions del tub hivernacle en l'arquitectura de copa, captació de llum i guany potencial de carboni, s'analitza a través del programa YPLANT la influència de les condicions ambientals en l'interior del tub en els paràmetres d'intercepció de llum i d'intercanvi gasós en la planta. Finalment, en el Capítol 6, Conclusions generals i futures línies d'investigació, es resumeixen les conclusions més importants de cada capítol i s'exposen les futures línies d'investigació per a cadascun. / En esta Memoria se plantean algunas de las cuestiones técnicas que pueden condicionar el uso de la encina (Quercus ilex subsp. ballota) y de los tubos invernadero en repoblaciones forestales. Respecto de la encina se profundiza en la elección del método de repoblación mediante el análisis de su desarrollo radicular, mientras que en los tubos invernadero se analiza con detalle el ambiente térmico y lumínico que generan. La tesis se ha articulado en seis capítulos; en el Capítulo 1 se ha realizado una descripción sobre el estado del conocimiento del uso de la encina y los tubos invernadero en repoblaciones forestales. En el Capítulo 2, Morfología y cinética del sistema radicular, se analiza el sistema radicular generado en plantas procedentes de siembra y de plantación mediante el empleo de minirizotrones. En las plantas procedentes de siembra se analiza el efecto que el repicado aéreo tiene sobre la morfología y cinética radicular y se compara con el sistema radicular desarrollado sin limitaciones al crecimiento. En el Capítulo 3, Eficiencia del sistema radicular en la captación de agua, se analiza la implicación funcional respecto de la conductancia hidráulica radicular, que tienen las diferencias morfológicas producidas en los sistemas radiculares. En el Capítulo 4, Características térmicas y lumínicas de los tubos invernadero, se analiza el comportamiento térmico y lumínico, tanto de la pared como del aire confinado en su interior, en los modelos más utilizados en repoblaciones forestales. En el Capítulo 5, Implicaciones del tubo invernadero en la arquitectura de copa, captación de luz y ganancia potencial de carbono, se analiza a través del programa YPLANT la influencia de las condiciones ambientales en el interior del tubo en los parámetros de intercepción de luz y de intercambio gaseoso. Finalmente, en el Capítulo 6, Conclusiones generales y futuras líneas de investigación, se resumen las conclusiones más importantes alcanzadas y se exponen las líneas futuras de investigación. / In this Memory, some of the technical points that may condition the use of holm oak (Quercus ilex subsp. ballota) and treeshelters in forestation are studied., The choice of the forestation method in the holm oak has been approached through the study of the root system development. In relation to the use of tubes in the field, the shelter environment has been characterized in several commercial models. The influence of the environmental conditions in light capture and in several gas exchange parameters has been analyzed. The thesis is divided in six independent chapters. The first one briefly dercribes the state-of-the-art of the use of holm oak and treeshelters in forestation programmes. Chapter 2, Root system morphology and kinetic, studies the root system generated in sowed or transplanted plants by using minirhizotrons. In the plants originated from direct sowing, the effect of root air pruning on root kinetic and morphology is analyzed and later on compared with the root system developed without limitations for growth. Chapter 3, Efficiency of the root system in water uptake, describes the functional implications that morphologic differences produced in the pruning root systems have in terms of root hydraulic conductance. Chapter 4, Thermal and light environment inside the treeshelters, assesses the light transmission chracteristics of the wall shelters as well as the temperature dynamics in the wall and in the air inside the tubes. In Chapter 5, Implications of the treeshelters in the shoot architecture, light capture and potential carbon gain, the influence of the environmental conditions inside the treeshelter in the parameters of interception of light and gas exchange in the plant is analyzed through the YPLANT software. Finally, the Chapter 6, General conclusions and future lines of research, summarizes the most important conclusions reached in the different chapters and possible future lines of research.

La peridermis és una estructura complexa que protegeix els òrgans vegetals madurs (secundaris) i les zones que han sofert ferides de la pèrdua d'aigua i dels patògens. Aquesta funció barrera és deguda al fel·lema o súber, un teixit format per cèl·lules suberificades. Tant el fel·lema com la suberina són crucials per la vida de les plantes terrestres, però pràcticament no es coneix res dels processos moleculars que regulen la seva formació, probablement degut a la manca de models adequats. En aquesta tesi s'han identificat i caracteritzat gens induïts al fel·lema mitjançant la combinació de dues plantes models. L'escorça d'alzina surera (Quercus suber) s'ha utilitzat per aïllar gens candidats de la formació del fel·lema i per investigar el comportament d'alguns d'aquests gens durant l'estació de creixement, mentre que la pela de la patata (Solanum tuberosum) s'ha utilitzat en estudis de genètica reversa per demostrar la funció d'alguns gens reguladors al fel·lema. / The periderm is a complex structure that protects plant mature (secondary) organs and wounded tissues from water loss, injuries and pathogens. This barrier capacity is accomplished by the cork layer of the periderm, a tissue made of dead cells with suberin deposited into cell walls. Although cork and suberin are critical for the survival of land plants, very few is known about the molecular processes involved in their biosynthesis and differentiation, probably due to the lack of appropriate plant models. Here we developed a strategy to identify and characterize cork candidate genes using a combination of two model plants for periderm studies. The bark of cork oak (Quercus suber) was used to identify candidate genes and to analyze the seasonal behaviour of some of these genes. The potato (Solanum tuberosum) tuber was used to demonstrate the role of some selected candidates in the regulation of cork by reverse genetic analyses.

En aquest treball es caracteriza per primera vegada la capacitat de coordinació metàl·lica d'una metal·lotineïna (MT) de planta i es proposa un model de plegament per a les MTs de planta en general. Els resultat mostren que aquestes proteïnes poden tenir un paper molt important en la regulació de l'estat redox de les cèl·lules, probablement a través de la coordinació a Cu.Les MTs de planta són proteïnes molt desconegudes. Es postula que participen en l'homeòstasi del Cu i en la protecció contra l'estrès oxidatiu, però es desconeix la capacitat de coordinació metàl·lica i el plegament. En aquest treball s'han estudiat una metal·lotioneïna d'alzina surera, QsMT, aïllada d'una llibreria de cDNA de fel·lema. Els objectius concrets han estat: (1) estudiar l'expressió de QsMT i la resposta a l'estrès oxidatiu; (2) determinar la capacitat de coordinació metàl·lica i la funcionalitat in vivo; (3) fer una aproximació al plegament de les MTs de planta. L'expressió del gen s'ha estudiat mitjançant hibridació in situ en plàntules i en embrions d'alzina surera. QsMT s'expressa majoritàriament en cèl·lules amb fort estrès oxidatiu, associat a la síntesi de polifenols (suberització i lignificació) i a la senescència. També s'expressa en cèl·lules meristemàtiques, cèl·lules en divisió molt activa on la funció de les MTs podria estar relacionada amb el manteniment de l'estat redox. L'aplicació d'estrès oxidatiu exogen (H2O2 i paraquat) incrementa fortament l'expressió de QsMT en teixits amb expressió constitutiva, confirmant la regulació de l'expressió del gen per estrès oxidatiu.Per l'estudi de les propietats de coordinació metàl·lica es va expressar QsMT en cèl·lules d'E. coli en medi de cultiu suplementat amb Cu, Zn o Cd. Es van aïllar els agregats metàl·lics corresponents i es van analitzar mitjançant tècniques espectroscòpiques i espectromètriques (ICP-OES, ESI-MS i CD). Els resultats mostren que QsMT coordina de forma estable Cu (8 ions metàl·lics/molècula), Zn (4 ions de Zn/molècula) i Cd (6 ions de Cd/molècula), i adopta una estructura especialment quiral en coordinació a Cu. L'elevada capacitat quelant de la proteïna i la quiralitat de l'estructura indiquen que QsMT possiblement té preferència metàl·lica pel Cu i per tant una funció relacionada amb aquest metall in vivo. Estudis de complementació en llevat demostren que QsMT coordina Cu de forma funcional in vivo. En coordinació a Cd QsMT presenta una peculiaritat no observada fins ara en altres MTs: la participació d'ions sulfur en la formació de l'agregat metàl·lic incrementant la capacitat de coordinació metàl·lica (6 ions metàl·lics divalents de Cd enlloc de 4 ions de Zn). A més QsMT coordina Cd de forma funcional en llevat, i per tant la seva funció també podria estar relacionada amb la destoxicació de Cd en la planta.QsMT s'ha utilitzat com a model per fer una aproximació al plegament de les MTs de planta. Amb aquest objectiu vam dissenyar tres pèptids mutants derivats de QsMT: N25 corresponent a la zona rica en cisteïna en posició amino-terminal, C18 corresponent a la zona rica en cisteïna en posició carboxil-terminal, i N25-C18 corresponent a les dues zones riques en cisteïna enllaçades per 4 glicines substituint la zona central de 39 aminoàcids. Es van expressar i estudiar aquests pèptids per les mateixes tècniques utilitzades en l'estudi de QsMT. Els resultats indiquen que QsMT es plega formant un sol agregat metàl·lic per la interacció de les dues zones riques en cisteïna. En aquest model la zona central d'enllaç, típica de les MTs de planta, no participa en la coordinació metàl·lica però és imprescindible per a la funció de la proteïna. El paper de la zona central podria variar en funció del metall que coordina, participant en el plegament i estructura de la proteïna quan coordina Zn i Cd i en la seva regulació i estabilització quan coordina Cu. / In this work we characterize for the first time the metal coordination capacity of a plant metallothionein (MT), and propose a model for the protein folding of plant MTs in general. Results show that these proteins can play a very important role in the regulation of the cellular redox, probably through its copper-coordination ability.Plant MTs are largely unknown proteins. It is postulated that they play a role in copper homeostasis and protection against oxidative stress, but precise function of these proteins, as well as its metal coordination capacity remain unknown.In this work we have studied a cork oak metallothionein, QsMT, isolated from phellem cDNA library. Our main objectives were: (1) to study the QsMT gene expression and its response to oxidative stress; (2) to determine the protein metal coordination properties and the functionality in vivo; (3) to estimate a type of folding for plant MTs.The sudy of the gene expression has been carried out by in situ hybridization in cork oak plants and embryos. QsMT is mainly expressed in cells with high oxidative stress associated to both polyphenol synthesis (suberization and lignification) and senescence. QsMT is also expressed in meristematic cells, where its function could be related to the redox regulation. The oxidative treatment (H202 and paraquat) highly increases gene expression in tissues with constitutive expression, confirming its regulation by oxidative stress.To characterize the protein metal coordination properties we expressed QsMT in E. coli cells in culture medium supplemented with Cu, Zn or Cd. We isolated the corresponding metal aggregates and analyzed them using spectroscopic and spectrometric techniques (ICP-OES, ESI-MS, CD). Results show that QsMT effectively binds Cu (8 ions/molecule), Zn (4 ions/molecule) and Cd (6 ions/molecule), and presents highest chirality when folds with copper. The high binding capacity and chirality of the protein in the presence of copper suggest that QsMT may play a function related to this metal in vivo. Functional complementation studies confirm that QsMT functionally binds copper in vivo. When coordinating Cd QsMT presents a peculiarity not seen in other MTs: the participation of sulfur ions in the formation of the metal aggregate, this increasing the coordination capacity (6 Cd/molecule in contrast to 4 Zn/molecule). Moreover, QsMT functionaly binds Cd in yeast, suggesting that the protein function could also be realted to a Cd detoxification role in plant.We have also used QsMT as a model for the study of the folding of plant MTs. With this aim we designed three mutant peptides derived from QsMT: N25 corresponding to the amino Cys-rich domain; C18 corresponding to the carboxy Cys-rich domain; and N25-C18 corresponding to the two Cys-rich domains linked by 4 glycines in substitution to the central 39 amino acid region. Peptides were expressed and studied using same techniques used for the study of QsMT. Results point to a protein folding in one metal cluster formed by the interaction of the two Cys-rich domains. In this model the central region, typical from plant MTs, does not participate in metal coordination but is indispensable for the protein function. The role of the central region could depend on the metal it coordinates, playing a role in the protein folding and structure when it binds Zn or Cd and a role in protein regulation and stability when it binds Cu.