La conductancia hidráulica determina la capacidad de transporte de agua afectando a las relaciones hídrias de la planta así como a la eficiencia de absorción de agua y nutrientes. Los patrones de cítricos difieren en su conductancia hidráulica debido a diferencias en la anatomía de los elementos vasculares o en la distribución del sistema radical pudiendo ser el principal factor que regula el desarrollo de los frutos y la respuesta de la planta a situaciones de estrés. Las relaciones hídricas pueden verse alteradas por estreses abióticos como el déficit hídrico, la salinidad o la asfixia radical. Recientes estudios realizados en especies no cítricas demuestran que las acuaporinas intervienen de manera importante en las relaciones hídricas de la planta y que los estímulos ambientales pueden regular su expresión. Ésta, a su vez, puede estar regulada por el pH citosólico. Por tanto, el principal objetivo de la presente tesis fue estudiar la conductancia hidráulica de los patrones de cítricos, determinando su influencia en la transpiración, los factores que la regulan y su papel en la respuesta de la planta a las situaciones de estrés abiótico. En los ensayos realizados, se utilizaron distintos patrones injertados y sin injertar. Se observaron diferencias en la capacidad de absorción de agua de los diferentes patrones, la cual tuvo una marcada influencia en el proceso de transpiración de la planta. La conductancia hidráulica se relacionó tanto con la expresión de acuaporinas como con la anatomía del xilema. Por otra parte, en condiciones de estrés hídrico se demostró que las características hidráulicas del patrón pueden determinar el grado de tolerancia de la planta a este estrés. Al someter las plantas a estrés salino se observó que la diferencia en la expresión de acuaporinas entre genotipops de cítricos afecta a la exclusión de cloruro de las hojas, determinando así su tolerancia a la salinidad. Por último, en condiciones de asfixia radical se demostró que l / Rodríguez Gamir, J. (2012). CONDUCTANCIA HIDRÁULICA EN PATRONES DE CÍTRICOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17838 / Palancia

Martínez Macías, F. (2015). Nuevos genes reguladores de la tolerancia a estrés abiótico en Arabidopsis [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48560 / TESIS

La radiación solar es la fuente de energía primordial para la subsistencia de la vida sobre el planeta. Las plantas, responsables de la conversión de la luz en energía química a través de la fotosíntesis, no solo tienen que utilizar la energía solar para subsistir, sino que además deben lidiar con un exceso de energía de excitación (EEE). El EEE conduce a la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) potencialmente dañinas para las biomoléculas. La generación de ROS dependiente de la luz se conoce como estrés fotoxidativo. Esta situación se suele observar en las regiones semiáridas como el Alto Valle de Río Negro y Neuquén, donde los cultivos están sometidos a condiciones de alta radiación solar. En manzano (Malus domestica Borkh.) se han registrado hasta un 40 % de pérdida en la producción debido al asoleado de los frutos, producto del estrés fotoxidativo. El adecuado funcionamiento de la etapa fotoquímica de la fotosíntesis, así como la disipación del EEE a través de mecanismos fotoprotectores y el sistema antioxidante son fundamentales para evitar el daño fotoxidativo. Estos procesos requieren de nutrientes minerales esenciales, como el Mg para la adecuada disipación de energía en el PSII, y de Zn al ser cofactor de enzimas del sistema antioxidante. El objetivo general de la presente tesis fue estudiar el efecto de la alta radiación solar en plantas de manzano, daño fotoxidativo, y la influencia del estatus nutricional de Mg y Zn en la reducción del estrés, ya sea al incrementar la disipación de energía o a través de la promoción del sistema antioxidante. Los ensayos se llevaron a cabo en plantas de manzano adultas en plena producción. El material vegetal estudiado fueron hojas y frutos expuestos y no expuestos a la radiación solar directa. Se estudió el funcionamiento de la etapa fotoquímica a través de la fluorescencia directa de la clorofila a. En este experimento se observó que la etapa fotoquímica es afectada en condiciones de alta radiación solar en hojas y frutos expuestos, presentando mayor daño fotoxidativo y degradación de clorofila que las hojas y frutos no expuestos respectivamente. El crecimiento de los frutos redujo su capacidad fotoquímica. La exposición abrupta al sol produjo más daño oxidativo en los frutos en estadios tempranos y medios. En los ensayos con plantas deficientes de Mg se observó menor contenido de clorofila, menor tasa fotosintética y por ende una menor capacidad de procesar químicamente la luz. A niveles productivos se observó un 16 % más de frutos asoleados con respecto a las plantas no deficientes de Mg. En los ensayos con aplicaciones foliares de Zn se observó un incremento en el contenido de los pigmentos fotosintéticos y en la capacidad antioxidante de las hojas expuestas a la radiación solar, debido al aumento de la actividad de la enzima superóxido dismutasa. Por lo tanto, plantas de manzano con un adecuado nivel de Mg y Zn nutricional estarían mejor preparadas para soportar climas áridos con altos niveles de radiación solar. Los resultados obtenidos en esta tesis permitieron generar información con respecto a la fisiología de las plantas de manzano en situación de estrés por alta radiación solar en el Alto Valle de Río Negro que podría ser considerada para el manejo del cultivo. / Solar radiation is the main energy source for life subsistence on the planet. Plants, responsible for the conversion of light into chemical energy through photosynthesis, not only have to use solar energy to survive, but also must deal with an excess of excitation energy (EEE). The EEE leads to the formation of reactive oxygen species (ROS) potentially harmful to biomolecules. Light dependent ROS generation is known as photoxidative stress. This situation is frequently observed in semi-arid regions such as Alto Valle de Río Negro and Neuquén, where crops grow under high solar radiation conditions. Up to 40% of production loss has been recorded in apple crops (Malus domestica Borkh.) due to fruit sunburn caused by photoxidative stress. Photochemical stage of photosynthesis, as well as EEE dissipation through photoprotective mechanisms and antioxidant system, play a fundamental role in preventing photoxidative damage. These processes require essential mineral nutrients, such as Mg for the adequate energy dissipation in the PSII, and Zn as antioxidant enzymes cofactor. The main objective of this thesis was to study the effect of high solar radiation on apple plants, photoxidative damage, and influence of Mg and Zn nutritional status on stress alleviation, either by increasing energy dissipation or by promoting the antioxidant system. The tests were carried out in adult apple plants. Leaves and fruits exposed and not exposed to direct solar radiation were studied. Photochemical photosynthesis stage was studied through chlorophyll a fluorescence. Photochemical stage was affected by high solar radiation in exposed leaves and fruits, presenting greater oxidative damage and chlorophyll degradation than not exposed leaves and fruits. Fruit growth reduced their photochemical capacity. Suddenly sun exposed fruits presented more oxidative damage at early and mid-growth stages. Mg deficient plants showed lower chlorophyll content, lower photosynthetic rate and therefore a lower capacity to chemically process light. At harvest sunburn fruits was 16% greater respect to non-deficient Mg plants. Zn foliar sprays increased photosynthetic pigments content and antioxidant capacity of sun exposed leaves, with an increase in superoxide dismutase enzyme activity. Therefore, apple plants with adequate Mg and Zn nutritional status could be more prepared to withstand high solar radiation in arid zones. The results obtained in this thesis generated information regarding apple trees physiology under high solar radiation stress in Alto Valle of Río Negro that could be considered for crop management.

[EN] The knowledge of the key genes which crucially affect the development and stress tolerance of plants is a very important task and indispensable for both, the basic and the applied research. The screening of populations of mutagenized plants permits the identification of mutants and, starting with their analysis, the identification of the genes responsible for a certain trait. Compared to alternative methods (e.g. chemical or physical mutagens) the insertional mutagenesis using T-DNA offers the additional advantage of labeling the altered gene with a piece of known sequence that will facilitate its identification and cloning. On the other hand, the tomato is one of the world¿s economically most important vegetables which over the last few years also gained the status of a model organism for certain traits. In order to identify the relevant genes involved in the response of plants to abiotic stresses and processes related to the vegetative and reproductive development, our laboratory performs in collaboration with Dr. Lozano¿s (University of Almería) and Dr- Bolarín¿s (CEBAS-Murcia) groups a project of insertional mutagenesis in tomato and related wild species, among them Solanum pennellii. The present PhD-thesis is embedded in this context and aims to create a collection of transgenic plants of S. pennellii, design new methods helpful for evaluating the tolerance to salt stress, the identification of traits related to water or salt stress and screen several lines of S. lycopersicum which were pre-selected for showing different aberrations that could be related to the tolerance to abiotic stresses. By tackling these tasks it was possible to obtain the following results. After obtaining more than two thousand diploid transgenic lines of S. pennellii, 887 of them were screened with the different systems developed for detecting mutant plants. Two of the methods designed were based on in vitro culture and one for the short-term evaluation in vivo. With the latter one a total of 68 tomato lines were screened and among them a mutant with alterations in its development which could be interesting for its relation to abiotic stress tolerance identified. In the collection of S. pennellii several plants showing phenotypes with different alterations were detected. Three of them received an advanced examination and it was possible to identify and clone the affected gene in one case. The detected mutants as much as the developed technologies are of great value for deepening the understanding of the processes related to abiotic stress tolerance in a crop with the outstanding importance of the tomato. / [ES] El conocimiento de los genes clave que afectan al desarrollo de las plantas y su tolerancia a estreses abióticos es un aspecto muy importante, tanto desde un punto de vista básico como aplicado. El escrutinio de poblaciones de plantas mutagenizadas permite la identificación de mutantes y, a partir de ellos, conocer los genes responsables de un carácter concreto. Cuando se compara con otras alternativas metodológicas (mutágenos químicos o físicos) la mutagénesis insercional con T-DNA aporta una ventaja adicional, ya que si el gen queda etiquetado por un fragmento de ADN de secuencia conocida su identificación y clonación es más sencilla. Por otro lado, el tomate es una de las especies con mayor importancia económica a nivel mundial que, en los últimos tiempos, se ha considerado también como especie modelo para el estudio de determinados caracteres. Para lograr la identificación de genes clave en la respuesta de las plantas a los estreses de tipo abiótico y en procesos del desarrollo tanto vegetativo como reproductivo, en nuestro laboratorio se está abordando, en colaboración con los grupos del Dr. Lozano (Universidad de Almería) y de la Dra. Bolarín (CEBAS - Murcia), un proyecto de mutagénesis insercional con tomate y especies silvestres relacionadas, entre ellas Solanum pennellii. La tesis doctoral presente se enmarca en este contexto y tiene como objetivos la creación de una colección de plantas transgénicas de S. pennellii, el diseño de nuevos métodos aptos para evaluar la tolerancia al estrés salino, la identificación de caracteres relacionados con el estrés hídrico o salino y el escrutinio de algunas líneas de S. lycopersicum pre-seleccionadas por mostrar diferentes alteraciones que puedan estar relacionadas con la tolerancia a estreses de tipo abiótico. Tras abordar estos objetivos se han obtenido los siguientes resultados. Tras obtener más de dos mil líneas transgénicas diploides de Solanum pennellii se han evaluado 887 líneas con los diferentes sistemas de identificación de mutantes diseñados. Dos de los métodos de evaluación diseñados se basaron en el cultivo in vitro y uno en un sistema de cultivo in vivo a corto plazo. Además, con esta última metodología se evaluaron 68 líneas de tomate entre las que se identificó un mutante de desarrollo de elevado interés por su relación con la tolerancia a estreses abióticos. Entre las líneas de Solanum pennellii analizadas se han identificado fenotipos con distintas alteraciones. En tres de estas líneas se llevó a cabo una evaluación más avanzada llegando a identificar y clonar el gen afectado en una de ellas. Tanto los mutantes identificados como las metodologías desarrolladas son de gran valor para seguir profundizando en los procesos relacionados con la tolerancia a estreses abióticos en una especie tan importante como el tomate. / [CA] El coneixement dels gens clau que afecten al desenvolupament de les plantes i la seua tolerància a estressos abiòtics és un aspecte molt important, des d'un punt de vista bàsic com a aplicat. L'escrutini de poblacions mutagenitzades de plantes permet la identificació de mutants i a partir d'ells conèixer els gens d'un caràcter concret. Quan es compara amb altres alternatives metodològiques (mutàgens físics o químics) la mutagènesi amb T-DNA aporta un avantatge addicional, ja que al tindre el gen un fragment etiquetat pel T-DNA de seqüència coneguda la seua identificació i clonació és més senzilla. D'altra banda, la tomaca és una de las espècies de major importància econòmica a nivell mundial que, en els últims temps, s'ha considerat també una espècie model per a l'estudi de determinats caràcters. Per a aconseguir la identificació de gens clau en la resposta de les plantes a estressos abiòtics i processos de desenvolupament tant vegetatiu com reproductiu, en el nostre laboratori s'està abordant amb col·laboració amb els grups del Dr. Lozano (Universitat d'Almeria) i la Dra. Bolarín (CEBAS-Murcia), un projecte de mutagènesi insercional amb tomaca i espècies silvestres relacionades, entre elles Solanum pennellii. La tesi doctoral s'emmarca en aquest context i té com a objectius la creació d'una col·lecció de plantes transgèniques de Solanum pennellii, el disseny de nous mètodes aptes per a avaluar la tolerància a l'estrès salí, la identificació de caràcters relacionats amb l'estrès hídric i salí, l'escrutini d'algunes línies de S. lycopersicum pre-seleccionades per mostrar diferents alteracions que puguen estar relacionades amb la tolerància a estressos de tipus abiòtic. En abordar estos objectius s'han obtingut els següents resultats. Després d'obtindre més de dos mil línies transgèniques diploides de Solanum pennellii s'han avaluat 821 línies amb els diferents sistemes d'identificació de mutants dissenyats. Dos dels mètodes d'avaluació dissenyats es basaren en el cultiu in vitro i un en un sistema de cultiu in vivo a curt termini. A més, amb aquesta última metodologia s'avaluaren 68 línies de tomaca entre les quals s'identificà un mutant de desenvolupament d'elevat interès per la seua relació amb la tolerància a estressos abiòtics. Entre les línies de Solanum pennellii analitzades s'han identificat fenotipus amb diferents alteracions. En tres d'estes línies es va dura a terme una avaluació més avançada arribant a identificar el gen afectat en una de les línies. Tant els mutants identificats com les metodologies desenvolupades són de gran valor per a seguir aprofundint en els processos relacionats amb la tolerància a estressos abiòtics en una espècie tan important como la tomaca. / Schleicher, P. (2017). Mutagenesis insercional en tomate y Solanum pennellii: Identificación de mutantes en inserción alterados en el desarrollo y la tolerancia a la salinidad [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/81860

In order to improve our understanding on LEA proteins and their molecular functions in drought tolerance, the present work analyzes in the first place, the composition of LEA subproteomes from Arabidopsis seeds and maize embryos; second, three maize embryo LEA proteins from groups 1, 2, and 3 are analyzed in order to detect functional differences among them and finally, transgenic maize plants over-expressing group 5 “rab28” lea gene are characterized. The following results are presented: - Chapter 1. Proteomic approach to analyze the composition of LEA subproteomes from Arabidopsis seeds by mass spectrometry. The main objective was the development and isolation method to obtain enriched LEA populations from Arabidopsis seeds. LEA subproteomes were obtained using an extraction procedure that combines heat stability and acid solubility of LEA proteins. To identify the protein content, we followed two approaches: first, a classical 1D (SDSPAGE) gel-based procedure associated with MS analysis using an electrospray ionization source coupled on-line to liquid chromatography (LC-ESI-MSMS) and second, a gel-free protocol associated with an off-line HPLC and analysis via matrix assisted laser desorption/ionization (LC-MALDI-MSMS). - Chapter 2. Proteomic analysis of LEA proteins accumulated in maize mature seeds. Identification of LEA protein content by mass spectrometry and selection of three LEA proteins, Emb564, Rab17 and Mlg3, as representatives of groups 1, 2 and 3 for further study. Comparative functional analysis covering different aspects of maize Emb564, Rab17 and Mlg3 proteins, posttranslational modifications, subcellular localization and their properties in in-vitro and in- vivo assays. - Chapter 3. Characterization of transgenic maize plants expressing maize group 5 rab28 LEA gene under the ubiquitin promoter. Evaluation of Rab28 transcripts and protein levels, phenotype and stress tolerance traits of transgenic plants under drought stress. Investigation of the subcellular localization of transgenic and wild-type Rab28 protein using immunocytochemical approaches. / Las proteínas LEA, originalmente fueron descritas en las semillas de algodón; se acumulan en grandes cantidades en estructuras tolerantes a la desecación (semillas, polen) y en tejidos vegetativos sometidos a estrés abiótico, sequía, salinidad y frío. También se hallan en organismos anidrobióticos, en plantas de resurrección, algunos invertebrados y microorganismos. La presencia de proteínas LEA se correlaciona con la adquisición de tolerancia a la desecación. Desde un principio se les atribuyó un papel en las respuestas de las plantas en la adaptación al estrés (revisado en Bartels and Salamini 2001, Tunnacliffe 2007, Shih et al. 2010, Tunnacliffe 2010, Hand et al. 2011). Las proteínas LEA se clasifican en diversos grupos en función de dominios y secuencias de aminoácidos específicos (Wise 2010, Batagglia et al 2008, Bies-Ethève et al 2008). Los grupos 1, 2 y 3 son los más relevantes ya que abarcan la mayoría de las proteínas de la familia LEA. Una característica general de estas proteínas es su elevada hidrofilicidad, alto contenido de aminoácidos cargados y su falta de estructura en estado hidratado. A pesar de encontrarse mayoritariamente en forma de “random coil”, algunas adquieren un cierto grado de estructura durante la deshidratación o en la presencia de agentes promotores de α-hélices (Shih et al. 2010, Hand et al. 2011). A nivel celular se han hallado en todas las localizaciones, citosol, núcleo, nucleolo, mitocondria, cloroplasto, vacuola, retículo endoplásmico, peroxisoma y membrana plasmática, donde se supone ejercen su función protectora frente al estrés (Tunnacliffe and Wise 2007, Hundertmark and Hincha 2008). En relación a las modificaciones post-traduccionales, algunas se hallan fosforiladas (Jiang and Wang 2004; Plana et al. 1991, Heyen et al. 2002, Rohrig et al. 2006). Los efectos protectores de las varias proteínas LEA se han demostrado mediante ensayos in vitro y en aproximaciones transgénicas que han dado lugar a fenotipos resistentes a la sequía, sal y frío. Por lo general, se considera que estas proteínas contribuyen a la protección y a la estabilización de macromoléculas y estructuras celulares en las respuestas de adaptación al estrés en plantas; sin embargo, sus funciones específicas aún no han sido esclarecidas. A nivel molecular se ha propuesto que las funciones de las proteínas LEA pueden ser variadas: estabilización y renaturalización de proteínas, mantenimiento de membranas, en combinación, o no, con azúcares, tampones de hidratación (substitución de moléculas de agua), afinidad por iones y función antioxidante (Tunnacliffe and Wise 2007, Shih et al. 2010, Batagglia et al. 2008). Para finalizar, diremos que los objetivos principales de esta tesis consisten en ampliar los conocimientos sobre las proteínas LEA y sus funciones relativas a la tolerancia a la sequía. Los resultados están presentados en forma de capítulos.

[EN] Cold is one of the most important abiotic stresses, severely affects the growth and development of plants, and limits their geographical distribution. Given that cold, salinity and drought stresses overlap some of their molecular mechanisms of response, a cDNA library of sugar beet (Beta vulgaris), generated from leaves of plants subjected to saline stress, was used to try to identify genes for tolerance to cold stress by its overexpression in yeast. In this way it was identified, among others, the CRIO4 gene whose characterization has been the work of this thesis. CRIO4 encodes a SEC14-like protein, and it is ortholog to PATL family of Arabidopsis thaliana and it shares a conserved domain with SEC14 and SFH family of yeast. CRIO4 overexpression confers to the yeast cells the ability to grow at low temperatures and tolerance to tunicamycin (an inhibitor of protein glycosylation). The in silico analysis of the CRIO4 sequence confirms several motifs and domains conserved in the protein that seem to direct its function toward the vesicular trafficking, and it reveals multiple potential phosphorylation sites in CRIO4 suggesting a possible role in signaling. Sec14 domain is a phospholipid binding and transfer domain, and the obtained results indicate that CRIO4 binds to phosphatidylinositol and phosphatidylethanolamine. CRIO4 does not complement the function of Sec14p of yeast, and this could be due to the lack of phosphatidylcholine affinity by CRIO4. Tryptophan transport is the greatest limiting factor for growth at low temperatures in yeast. The results of the yeast coexpression assay of CRIO4 and TAT2 (a high-affinity tryptophan permease) displayed in this thesis, seem to indicate stimulation of Tat2p transport to the plasma membrane by CRIO4, which could develop into an enhanced tryptophan absorption, thereby explaining the greater cold tolerance conferred by overexpression of CRIO4 in yeast. The subcellular localization study has shown that CRIO4 is associated with the plasma membrane and intracellular membranes, being part of vesicles, which seems to confirm the role of CRIO4 in intracellular trafficking, function that it would share with its orthologous genes. The expression pattern of CRIO4 in sugar beet has shown that CRIO4 is expressed in all analyzed tissues, focusing its highest expression in leaf and root. It has also been shown that CRIO4 expression increases after shorter exposure to cold stress and heat stress. Phenotypic studies of several mutant lines of PATLs genes from Arabidopsis thaliana have been carried out and high variability in results was obtained, this could be due to functional redundancy among the members of this multigenic family. Phenotypic studies of transgenic lines of Arabidopsis thaliana overexpressing the CRIO4 gene have also been performed. These lines show an improvement in their growth and development at low temperatures, thereby increasing their tolerance to cold stress. Furthermore, expression of CRIO4, in A. thaliana transgenic lines, increases considerably after cold stress and heat shock. Moreover, accumulation points of CRIO4 were observed along the whole cell, after heat shock. Intracellular recycling of PIN2, a gravitropic response indicator, is affected by decreasing temperature. The results obtained in this thesis suggest that overexpression of CRIO4 reactivates intracellular transport of PIN2 under cold stress, which would imply that its phenotype is related to auxin traffic. / [ES] El frío es uno de los estreses abióticos más importantes, afecta severamente al crecimiento y desarrollo de las plantas, y limita su distribución geográfica. Puesto que el estrés por frío, por salinidad y por sequía solapan algunos de sus mecanismos moleculares de respuesta, se usó una biblioteca de ADNc de remolacha (Beta vulgaris) generada con hojas de plantas sometidas a estrés salino, para tratar de identificar genes de tolerancia a estrés por frío mediante su sobreexpresión en levadura. De este modo se identificó, entre otros, el gen CRIO4 cuya caracterización ha sido el trabajo de esta tesis. CRIO4 codifica una proteína tipo Sec14, y es ortólogo a la familia PATL de Arabidopsis thaliana y tiene un dominio conservado con SEC14 y la familia SFH de levadura. La sobreexpresión de CRIO4 confiere a las células de levadura la capacidad de crecer a temperaturas bajas y tolerancia a tunicamicina (inhibidor de la glicosilación de proteínas). El análisis in silico de la secuencia de CRIO4 confirma diversos motivos y dominios conservados en la proteína que parecen dirigir su función hacia el tráfico vesicular, y revela múltiples potenciales sitios de fosforilación en CRIO4 sugiriendo una posible función en señalización. El dominio Sec14 es un dominio de unión y transferencia de fosfolípidos, y los resultados obtenidos indican que CRIO4 establece unión con fosfatidiolinositol y fosfatidiletanolamina. CRIO4 no complementa la función de Sec14p de levadura, y esto podría ser debido a la falta de afinidad de CRIO4 por fosfatidilcolina. En levadura, el transporte de triptófano es el mayor factor limitante para el crecimiento a temperaturas bajas. Los resultados del ensayo de coexpresión de CRIO4 con TAT2 (una permeasa de alta afinidad para triptófano) en levadura mostrados en esta tesis, parecen indicar una estimulación del transporte de Tat2p hacia la membrana plasmática por parte de CRIO4, que podría devenir en una absorción de triptófano mejorada, explicando así la mayor tolerancia a frío conferida por la sobreexpresión de CRIO4 en levadura. El estudio de localización subcelular ha mostrado que CRIO4 está asociada a la membrana plasmática y en membranas intracelulares, formando parte de vesículas, lo que parece confirmar el papel de CRIO4 en el tráfico intracelular, función que compartiría con sus ortólogos. El patrón de expresión de CRIO4 en remolacha ha mostrado que CRIO4 se expresa en todos los tejidos analizados, concentrándose su mayor expresión en hoja y raíz. También se ha mostrado que la expresión de CRIO4 aumenta tras tiempos cortos de exposición a estrés por frío y estrés por calor. Se han realizado estudios fenotípicos de diferentes líneas mutantes en genes PATLs de Arabidopsis thaliana, obteniéndose una gran variabilidad en los resultados que podría ser debida a la redundancia funcional entre los miembros de esta familia multigénica. También se han realizado estudios fenotípicos de líneas transgénicas de Arabidopsis thaliana que sobreexpresan el gen CRIO4. Estas líneas muestran una mejoría en su crecimiento y desarrollo a temperaturas bajas, aumentando por tanto su tolerancia al estrés por frío. Además, la expresión de CRIO4, en las líneas transgénicas de A. thaliana, aumenta considerablemente tras el estrés por frío y tras un choque térmico, observándose en este último caso, acúmulos de CRIO4 a lo largo de toda la célula. El reciclaje intracelular de PIN2, indicador de la respuesta gravitrópica, se ve afectado por la disminución de la temperatura. Los resultados obtenidos en esta tesis parecen indicar que la sobreexpresión de CRIO4 reactiva el transporte intracelular de PIN2 bajo estrés por frío, lo que implicaría que su fenotipo está relacionado con el tráfico de auxinas. / [CAT] El fred és un dels estressos abiòtics més importants, afecta severament al creixement i desenvolupament de les plantes, i limita la seua distribució geogràfica. Ja que l'estrès per fred, per salinitat i per sequera solapen alguns dels seus mecanismes moleculars de resposta, es va usar una biblioteca d'ADNc de remolatxa (Beta vulgaris) generada amb fulles de plantes sotmeses a estrès salí, per tractar d'identificar gens de tolerància a estrès per fred mitjançant la seua sobreexpressió en llevat. D'aquesta manera es va identificar, entre d'altres, el gen CRIO4 la caracterització del qual ha estat el treball d'aquesta tesi. CRIO4 codifica una proteïna tipus Sec14, i és ortòleg a la família PATL d'Arabidopsis thaliana i té un domini conservat amb SEC14 i la família SFH de llevat. La sobreexpressió de CRIO4 confereix a les cèl·lules de llevat la capacitat de créixer a temperatures baixes i tolerància a tunicamicina (inhibidor de la glicosilació de proteïnes). L'anàlisi in silico de la seqüència de CRIO4 confirma diversos motius i dominis conservats en la proteïna que semblen dirigir la seua funció cap al tràfic vesicular, i revelen múltiples potencials llocs de fosforilació en CRIO4 suggerint una possible funció en senyalització. El domini Sec14 és un domini d'unió i transferència de fosfolípids i els resultats obtinguts indiquen que CRIO4 estableix unió amb fosfatidiolinositol i fosfatidiletanolamina. CRIO4 no complementa la funció de Sec14p de llevat, i això podria ser a causa de la falta d'afinitat de CRIO4 per fosfatidilcolina. En llevat, el transport de triptòfan és el major factor limitant per al creixement a temperatures baixes. Els resultats de l'assaig de coexpressió de CRIO4 amb TAT2 (una permeasa d'alta afinitat per triptòfan) en llevat mostrats en aquesta tesi, semblen indicar una estimulació del transport de Tat2p cap a la membrana plasmàtica per part de CRIO4, que podria esdevindre en una absorció de triptòfan millorada, explicant així la major tolerància a fred conferida per la sobreexpressió de CRIO4 en llevat. L'estudi de localització subcel·lular ha mostrat que CRIO4 està associada a la membrana plasmàtica i en membranes intracel·lulars, formant part de vesícules, la qual cosa sembla confirmar el paper de CRIO4 en el tràfic intracel·lular, funció que compartiria amb els seus homòlegs. El patró d'expressió de CRIO4 en remolatxa ha mostrat que CRIO4 s'expressa en tots els teixits analitzats, concentrant-se la seua major expressió en fulla i arrel. També s'ha mostrat que l'expressió de CRIO4 augmenta després de temps curts d'exposició a estrès per fred i estrès per calor. S'han realitzat estudis fenotípics de diferents línies mutants en gens PATLs d'Arabidopsis thaliana, obtenint-se una gran variabilitat en els resultats que podria ser deguda a la redundància funcional entre els membres d'aquesta família multigènica. També s'han realitzat estudis fenotípics de línies transgèniques d'Arabidopsis thaliana que sobreexpressen el gen CRIO4. Aquestes línies mostren una millora en el seu creixement i desenvolupament a temperatures baixes, augmentant per tant la seua tolerància a l'estrès per fred. A més, l'expressió de CRIO4, en les línies transgèniques d'A. thaliana, augmenta considerablement després de l'estrès per fred i després d'un xoc tèrmic, observant-se en aquest últim cas, cúmuls de CRIO4 al llarg de tota la cèl·lula. El reciclatge intracel·lular de PIN2, indicador de la resposta gravitrópica, es veu afectat per la disminució de la temperatura. Els resultats obtinguts en aquesta tesi semblen indicar que la sobreexpressió de CRIO4 reactiva el transport intracel·lular de PIN2 sota estrès per fred, la qual cosa implicaria que el seu fenotip està relacionat amb el tràfic d'auxines. / Izquierdo García, AC. (2016). Caracterización del gen CRIO4 y su implicación en tolerancia a estrés por frío [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62826 / TESIS

[EN] When addressing the genetic dissection of a complex trait, what really matters is the identification of the genes with major effects, because their modification may result in qualitative changes in the phenotype. For this purpose, a mutagenesis-based approach has two advantages: first, the identification of a mutant reveals that the altered gene has a key effect on the trait; secondly, the phenotypic characterization of the mutant allows making an inference about the gene function. Insertion mutagenesis by T-DNA provides an additional advantage: a gene tagged by a T-DNA insert can be easily identified using PCR-based techniques (e.g. Anchor- PCR). In order to identify genes that control developmental traits and abiotic stress tolerance in tomato and wild related species, we are performing a program of insertion mutagenesis in collaboration with the groups of Dr. Rafael Lozano (University of Almeria) and Dr. MªCarmen Bolarín (CEBAS-Murcia). The objectives of the present Doctoral Thesis are framed in the context of this insertion mutagenesis program in tomato and wild relatives. First, in order to expand the collections of T-DNA lines previously generated in our group, 952 T-DNA lines of tomato, 405 of Solanum pimpinellifolium and 550 of S. cheesmaniae have been obtained. Secondly we performed the evaluation of progenies from 1545 T-DNA lines of tomato, 194 T-DNA lines of S. pimpinellifolium and 149 T-DNA lines of S. cheesmaniae. The screening in vitro of those progenies allowed us to identify 43 mutants altered in early developmental traits. In addition, we were able to detect three mutants of tomato and another one of S. cheesmaniae which are hypersensitive to salt stress. The phenotypic and genetic characterization of selected mutants has been carried out. Finally, we performed the functional analysis of the PMS (PROTECTING MERISTEMS AGAINST SALINITY) gene tagged in the pms-916 tomato mutant. Our results suggest that the PMS gene plays an essential role in the protection of the shoot apical meristem and young tissues of the tomato plant under salinity stress conditions. / [ES] Cuando se aborda la disección genética de un carácter complejo, lo que realmente importa es identificar los genes con efectos principales, ya que su alteración puede provocar cambios cualitativos en el fenotipo. Para este propósito, el uso de una aproximación basada en la generación de mutantes tiene dos ventajas: la identificación de un mutante revela que el gen alterado tiene un efecto clave sobre el carácter y, en segundo lugar, el fenotipo del mutante permite hacer una inferencia sobre la función del gen. La mutagénesis insercional con T-DNA aporta una ventaja adicional ya que si el gen queda etiquetado por un inserto su identificación es relativamente fácil, porque basta con amplificar a partir de una secuencia conocida del T-DNA mediante Anchor-PCR. Con el fin de identificar genes que controlan caracteres del desarrollo y tolerancia a estrés abiótico en tomate y especies silvestres relacionadas, en nuestro laboratorio se está llevando a cabo un programa de mutagénesis insercional en colaboración con los grupos del Dr. Lozano (Universidad de Almería) y la Dra. Bolarín (CEBAS-Murcia). Los objetivos de esta Tesis Doctoral se enmarcan en el contexto de este programa de mutagénesis insercional en tomate y especies relacionadas. En primer lugar, con el fin de ampliar la colección de líneas T-DNA que previamente se generó en nuestro laboratorio, se han obtenido 952 líneas T-DNA de tomate, 405 de Solanum pimpinellifolium y 550 de S. cheesmaniae. Se ha realizado el escrutinio de las progenies de 1545 líneas T-DNA de tomate, 194 líneas T-DNA de S. pimpinellifolium y 149 líneas T-DNA de S. cheesmaniae. La evaluación in vitro de estas progenies ha permitido detectar 43 mutantes alterados en caracteres del desarrollo temprano. Además, se han identificado tres mutantes de tomate y uno de S. cheesmaniae hipersensibles a estrés salino. El tercer objetivo de la Tesis ha consistido en la caracterización fenotípica y genética de los mutantes seleccionados. Por último, se ha realizado el análisis funcional del gen PMS (PROTECTING MERISTEMS AGAINST SALINITY) etiquetado en el mutante de inserción pms-916. Nuestros resultados sugieren que el gen PMS desempeña un papel esencial en la protección del meristemo apical y las hojas jóvenes de la planta de tomate en condiciones de estrés salino. / [CAT] Quan s'aborda la dissecció genètica d'un caràcter complex, el que realment importa és identificar els gens amb efectes principals, ja que la seua alteració pot provocar canvis qualitatius en el fenotip. Per a este propòsit, l'ús d'una aproximació basada en la generació de mutants té dos avantatges: la identificació d'un mutant revela que el gen alterat té un efecte clau sobre el caràcter i, en segon lloc, el fenotip del mutant permet fer una inferència sobre la funció del gen. La mutagènesi insercional amb T-DNA aporta un avantatge addicional ja que si el gen queda etiquetat per un insert la seua identificació és relativament fàcil, perquè n'hi ha prou amb amplificar a partir d'una seqüència coneguda del T-DNA per mitjà d'Anchor-PCR. Per tal d'identificar gens que controlen caràcters del desenvolupament i la tolerància a estrés de tipus abiòtic en tomaca i espècies silvestres relacionades, en el nostre laboratori s'està duent a terme un programa de mutagènesi insercional en col¿laboració amb els grups del Dr. Lozano (Universidad de Almería) i la Dra. Bolarín (CEBAS-Murcia). Els objectius d'esta Tesi Doctoral s'emmarquen en el context d'este programa de mutagènesi insercional en tomaca i espècies relacionades. En primer lloc, per tal d'ampliar la col¿lecció de línies T-DNA que prèviament es va generar en el nostre laboratori, s'han obtingut 952 línies T-DNA de tomaca, 405 de Solanum pimpinellifolium i 550 de S. cheesmaniae. S'ha realitzat l'escrutini de les progènies de 1545 línies T-DNA de tomaca, 194 línies T-DNA de S. pimpinellifolium i 149 línies T-DNA de S. cheesmaniae. L'avaluació in vitro d'estes progènies ha permés detectar 43 mutants alterats en caràcters del desenvolupament primerenc. A més, s'han identificat tres mutants de tomaca i un de S. cheesmaniae hipersensibles a estrés salí. El tercer objectiu de la Tesi ha consistit en la caracterització fenotípica i genètica dels mutants seleccionats. Finalment, s'ha realitzat l'anàlisi funcional del gen PMS (PROTECTING MERISTEMS AGAINST SALINITY) etiquetat en el mutant d'inserció pms-916. Els nostres resultats suggerixen que el gen PMS exercix un paper essencial en la protecció del meristem apical i els fulls jóvens de la planta de tomaca en condicions d'estrés salí. / Sánchez Martín-Sauceda, S. (2016). Generación de mutantes de inserción de tomate cultivado y silvestre e identificación de genes implicados en procesos de desarrollo y tolerancia a estrés abiótico [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63148 / TESIS

RESUMEN La hipusinación es una modificación post-traduccional dependiente de espermidina que activa al factor de traducción eIF5A, y que es esencial en todos los eucariotas. En los últimos años se ha sugerido un importante papel para eIF5A en los procesos de senescencia y respuesta a estrés ambiental en plantas, en el establecimiento de la polaridad celular en levadura y su implicación en enfermedades tales como diabetes, VIH-1 o cáncer en humanos. Con el objetivo de caracterizar a nivel molecular la actividad biológica de eIF5A en plantas, hemos establecido una metodología basada en técnicas bioquímicas e inmunológicas para determinar el patrón de hipusinación de eIF5A en A. thaliana. La puesta a punto de esta metodología nos ha permitido demostrar que el tratamiento con ácido abscísico inhibe la activación por hipusinación de la isoforma eIF5A1. Además, para tratar de estudiar la función de eIF5A durante el desarrollo de A. thaliana, hemos realizado estudios funcionales basados en la caracterización de plantas transgénicas capaces de desactivar genéticamente la ruta dependiente de eIF5A mediante ARN de interferencia, condicionado a la aplicación de dexametasona. La desactivación condicional de la enzima de hipusinación desoxihipusina sintasa, produjo alteraciones durante el desarrollo y en respuesta a condiciones adversas de crecimiento, tales como floración temprana, inhibición del crecimiento de la raíz, alteraciones en los pelos radiculares, ramificación exacerbada del tallo, presencia de elementos traqueales completamente lignificados en hipocotilos, niveles reducidos de óxido nítrico e hipersensibilidad al ácido abscísico, sal y glucosa. Recientemente se ha demostrado que eIF5A es necesario para la traducción de proteínas con más de 3 prolinas sucesivas en su secuencia. El análisis de ontología realizado reveló un enriquecimiento de proteínas con poli-prolinas entre las implicadas en la organización del citoesqueleto de actina. La alteración de la actividad de eIF5A provocó defectos en la estructuración de los filamentos de actina en A. thaliana, S. cerevisiae y H. sapiens. El estudio de mutantes termosensibles de levadura demostró el requerimiento de eIF5A durante el proceso de reproducción sexual a través de la traducción de la formina Bni1. Los experimentos de regulación traduccional en células HeLa demostraron que el silenciamiento vía ARN de interferencia de eIF5A1 provocaba un defecto en la tasa de traducción de la formina FMNL1 y la proteína ezrina. Estos resultados confirman que la actividad esencial de eIF5A en el ribosoma parece conservada en organismos eucariotas, y afecta fundamentalmente a proteínas con poli-prolinas implicadas en la organización del citoesqueleto de actina. / Belda Palazón, B. (2014). Hipusinación del factor de traducción eIF5A dependiente de poliaminas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48474 / TESIS

[EN] ABSTRACT This PhD thesis is based on a collaboration between Professor Dr. Ramon Serrano's laboratory and the fertilizer company Fertinagro Nutrientes and it's motivated by the increasing need in agriculture to increase crop productivity while minimizing its impact on the environment. Fertinagro Nutrientes supplied the following six bioestimulants for analyzing its effects on tolerance to abiotic stress in the yeast Saccharomyces cerevisiae, providing no (or very limited in some cases) information about its composition: Seaweed extract, Vinacillas, Phosphite, Humic Acid, Amino22 and Potassium fulvate. The broad conservation of metabolic pathways and the molecular mechanisms involved in abiotic stress response between yeast and plants allows the use of S. cerevisiae as a suitable model system for this study. All bioestimulants showed, to a greater or lesser extent, positive effects on yeast tolerance against at least one of the abiotic stresses in study. Seaweed extract improves growth under salt stress. Phosphite and Vinacillas protect against salt stress and heat shock. Humic acid increases tolerance to oxidative stress and heat shock. The two most versatile bioestimulants, Amino22 and Potassium fulvate, were further investigated in order to identify their mechanisms of action. Amino22, which is the most effective biostimulant, considerably improves growth in the absence of stress and under osmotic stress and, to a lesser extent, it also enhances growth under salt stress conditions. Amino22 also provides tolerance against oxidative stress and heat shock. By comparison with an acid casein peptone it was confirmed that the active substance in Amino22 are amino acids. Analysis of global gene expression using DNA microarrays showed that Amino22 treatment represses both Gcn4 regulated genes (which are involved in amino acid and vitamin biosynthesis) and Aft1 regulated genes (which are involved in iron homeostasis). The positive effect of amino acids on growth and stress tolerance is related, at least in part, to the activation of TORC1 pathway and it also requires a partial inhibition of GAAC pathway. By contrast, this positive effect is independent of the Aft1 regulon repression. Following the observation that amino acid treatment represses iron regulon expression, we studied more in depth the relationship between amino acid and iron homeostasis in S. cerevisiae. We suggest a regulation model according to which the activation of GAAC pathway induces nuclear localization of Aft1 and subsequent expression of its target genes, whereas inhibition of this pathway by amino acids may have the opposite effect. Aft1 activity may be controlled through eIF2a phosphorylation and, hypothetically, it would involve regulation Fe/S biosynthesis. Potassium fulvate improves tolerance to osmotic, oxidative and heat stress. Microarray and qRT-PCR expression analysis indicate that Potassium fulvate represses Aft1 regulon. This repression can be explained by an increase in intracellular iron content, whose absorption depends on an oxidoreductase encoded by the FET3 gene. Tolerance to abiotic stress by Potassium fulvate also depends on FET3, therefore it is concluded that the mechanism of action of this biostimulant is based on an increased iron availability, which is accumulated in yeast cells without causing oxidative damage. / [ES] RESUMEN Este trabajo se basa en una colaboración entre el laboratorio del profesor doctor Ramón Serrano y la empresa de fertilizantes Fertinagro Nutrientes y está motivado por la necesidad creciente de incrementar la productividad de los cultivos agrícolas al mismo tiempo que se minimiza el impacto que la agricultura tiene sobre el medio ambiente. Fertinagro Nutrientes facilitó los siguientes seis bioestimulantes para el análisis de sus efectos sobre la tolerancia a estrés abiótico en la levadura Saccharomyces cerevisiae, aportando escasa (o nula en algunos casos) información acerca de su composición: Extracto de algas, Vinacillas, Fosfito, Ácido húmico, Amino22 y Fulvato potásico. La amplia conservación de rutas las metabólicas y de los mecanismos moleculares de defensa frente a estrés abiótico entre levadura y plantas justifican el uso de S. cerevisiae como sistema modelo para este estudio. Todos los bioestimulantes tienen, en mayor o menor medida, efectos positivos sobre la tolerancia de la levadura frente a al menos uno de los tipos de estrés abiótico estudiados. El Extracto de algas mejora el crecimiento en condiciones de estrés salino. El Vinacillas y el Fosfito protegen frente a estrés salino y choque térmico. El Ácido húmico incrementa la tolerancia a estrés oxidativo y choque térmico. Los dos bioestimulantes más polivalentes, el Amino22 y el Fulvato potásico, fueron estudiados en mayor profundidad con el objetivo de identificar sus mecanismos de acción. El Amino22, que es el bioestimulante más efectivo de los estudiados, mejora considerablemente el crecimiento en ausencia de estrés y bajo estrés osmótico y, en menor medida, también resulta beneficioso para el crecimiento en condiciones de estrés salino. Asimismo, el Amino22 proporciona tolerancia frente a estrés oxidativo y choque térmico. Mediante la comparación con una peptona de caseína ácida se comprobó que el principio activo responsable del efecto del Amino22 son los aminoácidos que contiene. El análisis del efecto del Amino22 sobre la expresión global de genes empleando micromatrices de DNA muestra que el bioestimulante reprime tanto genes regulados por Gcn4 e involucrados en la biosíntesis de aminoácidos y vitaminas como genes regulados por Aft1, implicados en la homeostasis de hierro. El efecto positivo de los aminoácidos sobre el crecimiento y tolerancia a estrés está relacionado, en parte al menos, con la activación de la ruta TORC1 y, además, requiere la inhibición parcial de la ruta GAAC. En cambio, dicho efecto positivo es independiente de la represión del regulón de Aft1. A raíz de la observación de que los aminoácidos reprimen el regulón de hierro, se profundizó en el estudio de la relación entre la homeostasis de aminoácidos y la de hierro en S. cerevisiae llegando a un modelo de regulación según el cual la activación de la ruta GAAC induciría la localización nuclear de Aft1 y la consiguiente expresión de sus genes diana, mientras que la inhibición de dicha ruta por la presencia de aminoácidos tendría el efecto contrario. La actividad de Aft1 sería controlada a través del estado de fosforilación de eIF2a e, hipotéticamente, implicaría la regulación de la formación de complejos Fe/S. El Fulvato potásico mejora la tolerancia a estrés osmótico, oxidativo y térmico. Los análisis de expresión mediante micromatrices y qRT-PCR indican que el tratamiento con Fulvato potásico reprime el regulón de Aft1. Esta represión se puede explicar por un aumento en el contenido intracelular de hierro, cuya entrada depende de la oxidorreductasa codificada por el gen FET3. La tolerancia a estrés abiótico que proporciona el Fulvato potásico también depende de FET3, por lo que se concluye que el mecanismo de acción de este bioestimulante se basa en un incremento de la disponibilidad de hierro, el cual se acumula en las células sin producir daño oxidativo extra. / [CAT] RESUM Aquest treball es basa en una col·laboració entre el laboratori del professor doctor Ramón Serrano i l'empresa de fertilitzants Fertinagro Nutrientes i està motivat per la necessitat creixent d'incrementar la productivitat dels cultius agrícoles al mateix temps que es minimitza l'impacte de l'agricultura sobre el medi ambient. Fertinagro Nutrientes va facilitar els següents sis bioestimulants per a l'anàlisi dels seus efectes sobre la tolerància a estrés abiòtic en el llevat Saccharomyces cerevisiae, aportant escassa (o nul·la en alguns casos) informació sobre la seua composició: Extracte d'algues, Vinacillas, Fosfit, Àcid húmic, Amino22 i Fulvat potàssic. L'àmplia conservació de les rutes metabòliques i dels mecanismes moleculars de defensa front a l'estrés abiòtic entre llevat i plantes justifiquen l'ús de S. cerevisiae com a sistema model per a este estudi. Tots els bioestimulants tenen, en major o menor mesura, efectes positius sobre la tolerància del llevat front a almenys un dels tipus d'estrés abiòtic estudiats. L'Extracte d'algues millora el creixement en condicions d'estrés salí. El Vinacillas i el Fosfit protegeixen front a l'estrés salí i xoc tèrmic. L'Àcid húmic incrementa la tolerància a estrés oxidatiu i xoc tèrmic. Els dos bioestimulants més polivalents, l'Amino22 i el Fulvat potàssic, van ser estudiats en major profunditat amb l'objectiu d'identificar els seus mecanismes d'acció. L'Amino22, que és el bioestimulant més efectiu dels estudiats, millora considerablement el creixement en absència d'estrés i baix estrés osmòtic i, en menor mesura, també resulta beneficiós per al creixement en condicions d'estrés salí. Així mateix, l'Amino22 proporciona tolerància front a l'estrés oxidatiu i xoc tèrmic. Mitjançant la comparació amb una peptona de caseïna àcida es va comprovar que el principi actiu responsable de l'efecte de l'Amino22 són els aminoàcids que conté. L'anàlisi de l'efecte de l'Amino22 sobre l'expressió global de gens emprant micromatrius de DNA mostra que el bioestimulant reprimeix tant gens regulats per Gcn4 i involucrats en la biosíntesi d'aminoàcids i vitamines com gens regulats per Aft1, implicats en l'homeòstasi del ferro. L'efecte positiu dels aminoàcids sobre el creixement i tolerància a estrés està relacionat, en part almenys, amb l'activació de la ruta TORC1 i, a més, requereix la inhibició parcial de la ruta GAAC. En canvi, aquest efecte positiu és independent de la repressió del reguló de Aft1. Arran de l'observació que els aminoàcids reprimeixen el reguló de ferro, es va aprofundir en l'estudi de la relació entre l'homeòstasi d'aminoàcids i la de ferro en S. cerevisiae arribant a un model de regulació segons el qual l'activació de la ruta GAAC induiria la localització nuclear de Aft1 i la consegüent expressió dels seus gens diana, mentre que la inhibició d'aquesta ruta per la presència d'aminoàcids tindria l'efecte contrari. L'activitat de Aft1 seria controlada a través de l'estat de fosforilació d' eIF2a i, hipotèticament, implicaria la regulació de la formació de complexos Fe/S. El Fulvat potàssic millora la tolerància a estrés osmòtic, oxidatiu i tèrmic. Les anàlisis d'expressió mitjançant micromatrius i qRT-PCR indiquen que el tractament amb Fulvat potàssic reprimeix el reguló de Aft1. Aquesta repressió es pot explicar per un augment en el contingut intracel·lular de ferro, l'entrada del qual depén de la oxidorreductasa codificada pel gen FET3. La tolerància a estrés abiòtic que proporciona el Fulvat potàssic també depén de FET3, per la qual cosa es conclou que el mecanisme d'acció d'aquest bioestimulant es basa en un increment de la disponibilitat de ferro, el qual s'acumula en les cèl·lules sense produir dany oxidatiu extra. / Caballero Molada, M. (2016). Estudio de efectos protectores y mecanismos de acción frente a estrés abiótico de bioestimulantes de fertilizantes en Saccharomyces cerevisiae [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/67390 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] El pimiento es un cultivo muy importante a nivel mundial, pero es sensible a la falta de agua y a la salinidad. No obstante, se puede mejorar la tolerancia mediante la técnica del injerto. El Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias y la Universidad Politécnica de Valencia han realizado estudios previos para seleccionar accesiones de pimiento tolerantes a ambos estreses, utilizando después una selección de ellos como portainjertos para estudiar los mecanismos fisiológicos de tolerancia y aumentar la rentabilidad de su producción. Sin embargo, después de todos estos estudios, la información disponible es limitada. En este sentido, los objetivos que se han planteado en esta tesis doctoral fueron: i) seleccionar nuevas accesiones tolerantes de pimiento a la salinidad y escasez de agua, para aumentar la disponibilidad de genotipos tolerantes y usarlos en futuros programas de mejora, con el objetivo final de obtener nuevos portainjertos con una tolerancia mejorada; ii) identificar a corto plazo los mecanismos fisiológicos de tolerancia al estrés hídrico de una accesión tolerante (A25) usada como portainjerto; iii) identificar a corto plazo los mecanismos fisiológicos de tolerancia a la salinidad de un nuevo portainjerto híbrido tolerante (NIBER®); iv) encontrar los principales mecanismos moleculares de tolerancia a la salinidad de una accesión tolerante (A25) respecto a una sensible (A6) desde el punto de vista transcriptómico. Una vez realizados estos ensayos, en primer lugar, pudimos relacionar positivamente la capacidad fotosintética y el mantenimiento del crecimiento en plantas tolerantes a estrés hídrico y salino, tanto sin injertar como injertadas; de hecho, basándonos principalmente en esta relación, seleccionamos las accesiones A34 y A31 como tolerantes a estrés salino e hídrico, respectivamente. Además, demostramos que el papel principal de la prolina en los estreses estudiados no está ligado a la bajada de potencial osmótico; sin embargo, se identificaron funciones protectoras de este aminoácido que, junto a otras moléculas antioxidantes como los fenoles, contribuyen en el pimiento a aumentar la tolerancia. Igualmente importante es el peróxido de hidrógeno, que se relacionó con la capacidad antioxidante en pimiento, funcionando como molécula señalizadora en estrés salino. Asimismo, la bajada de ácido abscísico y la modificación de la expresión de genes relacionados han sido también relevantes en condiciones de estrés salino para mantener la apertura estomática y, por consiguiente, el crecimiento en plantas sin injertar e injertadas sobre portainjertos tolerantes. Se demostró también que la limitación del transporte de Na+ a hojas, así como el transporte y acumulación eficiente de K+ en raíces y hojas, son esenciales para alcanzar la homeostasis iónica y por tanto la tolerancia en pimientos injertados sobre portainjertos tolerantes. Para finalizar, el estudio de las rutas moleculares fue una herramienta útil para confirmar el comportamiento fisiológico y agronómico de una accesión de pimiento previamente clasificada como tolerante a la salinidad, descubriendo además nuevos mecanismos no referenciados hasta el momento. Los genes diferencialmente expresados encontrados estaban relacionados con la señalización hormonal, el crecimiento y desarrollo de las plantas, la fotoprotección, la regulación de los transportadores de iones y la detoxificación de ROS. / [CA] El pimentó és un cultiu molt important mundialment, però és sensible a la falta d'aigua i la salinitat. No obstant això, es pot millorar la tolerància mitjançant la tècnica de l'empelt. L'Institut Valencià d'Investigacions Agràries i la Universitat Politècnica de València han fet estudis previs per a seleccionar accessions de pimentó tolerants a tots dos estressos i a continuació, una selecció d'entre elles es va utilitzar per a estudiar els mecanismes fisiològics de tolerància i augmentar la rendibilitat de la seua producció. No obstant això, després de tots aquests experiments, la informació encara és limitada. En aquest sentit, els objectius que s'han plantejat en aquesta tesi doctoral van ser: i) seleccionar noves accessions tolerants de pimentó a la salinitat i la falta d'aigua, per a augmentar la disponibilitat de genotips tolerants i usar-los en futurs programes de millora, amb l'objectiu final d'obtindre nous portaempelts amb una tolerància millorada; ii) identificar a curt termini els mecanismes fisiològics de tolerància a l'estrès hídric d'una accessió tolerant (A25) usada com portaempelt; iii) identificar a curt termini els mecanismes fisiològics de tolerància a la salinitat d'un nou portaempelt híbrid tolerant (NIBER®); iv) trobar els principals mecanismes moleculars de tolerància a la salinitat d'una accessió tolerant (A25) respecte a una sensible (A6) des d'un punt de vista de la transcriptòmica. Després de realitzar aquests assajos, en primer lloc, vam poder relacionar positivament la capacitat fotosintètica i el manteniment del creixement en plantes tolerants a l'estrès hídric i salí, tant sense empeltar com empeltades; de fet, basant-nos principalment en aquesta relació, vam seleccionar les accessions A34 i A31 com tolerants a l'estrès salí i hídric, respectivament. A més a més, vam demostrar que el paper principal de la prolina en els estressos estudiats no està lligat a la baixada de potencial osmòtic; en canvi, es van identificar diferents funcions protectores d'aquest aminoàcid, que, junt a altres molècules antioxidants com els fenols, contribueixen en el pimentó a combatre'ls. Igualment important és el peròxid d'hidrogen, que es va relacionar amb la capacitat antioxidant del pimentó, funcionant com a molècula senyalitzadora a l'estrès salí. Així mateix, la baixada d'àcid abscísic i la modificació de l'expressió de gens relacionats de la seua senyalització han sigut també rellevants en condicions d'estrès salí per a mantindre l'obertura estomàtica i per tant el creixement en plantes sense empeltar i empeltades amb portaempelts tolerants. Es va demostrar també que la limitació del transport de Na+ a les fulles, així com el transport i l'acumulació eficient de K+ a les arrels i les fulles, són essencials per a aconseguir l'homeòstasi iònica i per tant la tolerància en pimentons empeltats damunt portaempelts tolerants. Per concloure, l'estudi de les rutes moleculars va ser un instrument útil per a confirmar el comportament fisiològic i agronòmic d'una accessió de pimentó prèviament classificada com a tolerant, descobrint a més nous mecanismes no trobats fins ara. Els gens diferencialment expressats trobats estaven relacionats amb la senyalització hormonal, el creixement i el desenvolupament de les plantes, la fotoprotecció, la regulació dels transportadors de ions i la detoxificació de ROS. / [EN] Pepper culture is economically very important worldwide, although it is very sensitive to suboptimal conditions of water and high salinity. However, the tolerance to these stresses can be improved by the grafting technique. Previous studies of the Valencian Institute for Agricultural Research and the Polytechnic University of Valencia have been conducted to select pepper accessions that showed tolerance to both stresses, after which a further selection of them was used as rootstocks to find physiological mechanisms of tolerance and to increase its agronomic profit. However, after all these studies, the available information in this regard is still scarce. Therefore, the objectives of this thesis were to: i) screen new tolerant pepper accessions under high salt concentrations and suboptimal water conditions, to increase the availability of tolerant genotypes to be used in future breeding programmes, with the final aim of obtaining new and improved tolerant rootstocks; ii) identify the short-term physiological mechanisms of water stress tolerance of a tolerant accession (A25) used as a rootstock; iii) identify the physiological mechanisms of short-term tolerance to salinity of a new tolerant hybrid rootstock (NIBER®); and iv) find the main molecular pathways of salinity tolerance of a tolerant accession (A25) compared to a sensitive one (A6) by a transcriptomic approach. After conducting these studies, we firstly found a positive relationship between photosynthetic capacity and growth maintenance in plants that were tolerant to water or salt stress, both grafted or ungrafted; indeed, based mainly on this relationship, we selected accessions A34 and A31 as tolerant to salt and water stress, respectively. In addition, we were able to demonstrate that the main role of proline under salinity and water scarcity is not linked herein to the drop in osmotic potential; on the contrary, we identified different protective roles that, together with other antioxidant protective molecules such as phenols, contribute to the tolerance of pepper plants to these environmental stresses. Moreover, hydrogen peroxide, a reactive oxygen species, was found to play important roles in the antioxidant capacity of pepper, working as a signalling molecule under salinity stress. Furthermore, the drop in abscisic acid concentration and its signalling deregulation were also shown to maintain stomatal aperture and thus the growth of the scion when grafted onto tolerant rootstocks and ungrafted accessions under high salt concentration conditions. It was also demonstrated that a limitation of Na+ transport to leaves, as well as a more efficient transport and accumulation of K+ in roots and leaves, are essential to reach ion homeostasis and, thus, tolerance in pepper plants grafted onto tolerant rootstocks. Finally, the study of the molecular pathways of tolerance was a useful tool to confirm the physiological and agronomical behaviour of a pepper accession previously classified as tolerant, although new mechanisms were also found. The differentially expressed genes found were linked to hormonal signalling, plant growth and development, photoprotection, regulation of ion transporters and ROS detoxification. / Quiero agradecer al Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA), al Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) y al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades por darme la oportunidad de disfrutar de la beca predoctoral FPI-INIA (proyectos RTA2013-00022-C02-1 y RTA2017-00030-C02-00) con la que he realizado esta tesis doctoral y he podido aprender tanto todos estos años, asistir a los congresos y realizar las estancias de investigación en el extranjero. / López Serrano, L. (2021). Unravelling the Physiological and Genetic Adaptation of Grafted Pepper under Saline and Hydric Stresses [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/162875 / TESIS / Compendio