En plantas de geranio dedicadas a la producción de esquejes (Pelargonium x hortorum cv. Orange Ricard, P. grandiflorum cv. FJamingo y P. peltatum cv. Old Lady, cultivadas en contenedor, en substrato artificial, en un invernadero comercial) se realizaron series estacionales de medidas del intercambio gaseoso en laboratorio en respuesta a cambios de irradiancia, temperatura y humedad del aire, y se determinaron en el invernadero la respuesta en el ciclo diario de la fotosíntesis neta, transpiración, conductancia estomática y temperatura de hoja (sistema ADC y porómetro LICOR-1600), potencial hídrico del xilema (bomba de Scholander) y contenido hídrico del substrato. La variación estacional de la tasa fotosintética máxima (16-9 umol C02 m-2 s-1) fue el resultado de una variación estacional en la conductancia estomática (600200 mmol m-2 s-1), propiciada por la reducción de la densidad estomática en invierno, más que de una reducción de la capacidad fotosintética, que se mantuvo en valores entre 60 y 90 mmol m-2 s-1. El C02 intercelular fue dependiente de la irradiancia y esta dependencia varió estacionalmente. «Orange Ricard» y «Flamingo» mostraron buena tolerancia a altas temperaturas (31-35º C), al contrario que «Old Lady». La excesiva extinción de las cubiertas y el inadecuado manejo del riego fueron los principales factores limitantes de la fotosíntesis en las instalaciones de cultivo estudiadas. / "LEAF GAS EXCHANGE CHARACTERISTICS OF THREE GERANIUM CULTIVARS GROWN UNDER GREENHOUSE CONDITIONS IN THE MEDITERRANEAN AREA"TEXT:Leaf gas exchange responses to light, leaf temperature and air humidity were studied under laboratory conditions on potted geranium stock plants (Pelargonium x hortorum ev. Orange Ricard, P. grandiflorum ev. Flamingo y P. peltatum ev. Old Lady) grown in a commercial greenhouse in the Mediterranean area. Daily courses of gas exchange (ADC system and LICOR-l600 porometer), and substrate-plant water relations were also measured in the greenhouse. Changes on maximum photosynthetic rate (16-9 mmol C02 m-2 s-l) were due to seasonal variations in stomatal conductance (600-200 mmol m-2 s-1), related to a winter decrease of stomatal density, more than to a decline of mesophyll photosynthetic capacity. The internal CO2 partial pressure was light dependent and this relation changed seasonally. «Orange Ricard» and «Flamingo», unlike «Old Lady», showed both a good tolerance to high temperatures (31-35ºC). The main photosynthesis limiting factors were: low levels of irradiance in the greenhouse, due to an excessive cover shading, and inappropriate irrigation management.

En la presente Tesis se han analizado diferentes casos de estudio acerca del estrés abiótico en plantas, cuyos objetivos fueron: (a) estudiar la vinculación entre daño oxidativo y la fotoinhibición en plantas de soja sometidas a bajas temperaturas; (b) la fotoprotección en plantas de trigo duro sometidas a déficit hídrico (c) el daño oxidativo al aparato fotosintético del trigo blando bajo déficit hídrico (d) la respuesta fotosintética de la espiga y la hoja bandera de trigo duro bajo estrés hídrico post-antesis y (e) los rasgos fisiológicos asociados a un mejor comportamiento agronómico de dos cultivares de cebada en condiciones de déficit hídrico en clima mediterráneo. (a) La relación entre fluorescencia variable y fluorescencia máxima (Fv/Fm) decreció en plantas expuestas durante 24 hs. a 7ºC y 500 mol m-2 s-1 de irradiancia, pero no en hojas sometidas a frío en oscuridad. La fotoinhibición fue exacerbada mediante el tratamiento con lincomicina (inhibidor de la síntesis de proteínas cloroplásticas), sugiriendo que los mecanismos de reparación alivian el daño al fotosistema II (PSII) asociado al frío. El grado de daño oxidativo a proteínas tilacoidales (carbonilación) y a lípidos (malondialdehido) no cambia en respuesta al frío. La aplicación del precursor del ácido ascórbico (Gal), o del análogo del -tocoferol (Trolox) no previene la fotoinhibición por frío. Nuestros datos sugieren que el estrés por frío no causa daño oxidativo masivo a las proteínas tilacoidales y a lípidos.(b) El 'quenching no fotoquímico' (qN), así como el contenido de zeaxantina y anteraxantina aumentó con el estrés. El -caroteno se incrementó a estrés severo, sugiriendo un aumento de las defensas antioxidantes. El índice fotoquímico (PI), mostró una progresiva disminución, lo cual fue paralelo a un incremento en el estado de de-epoxidación del ciclo de las xantofilas (DPS). El PI estuvo negativamente correlacionado con el DPS y qN pudiendo ser un indicador de fotoprotección en el estudio del estrés vegetal.(c) En los tilacoides de plantas estresadas aumentó el daño oxidativo, asociado con una sustancial caída en el transporte electrónico fotosintético. La aplicación de Gal redujo el daño oxidativo a proteínas fotosintéticas de plantas estresadas, pero sólo revirtió parcialmente la disminución en la actividad del transporte electrónico. (d) La actividad fotosintética de la hoja bandera fue más afectada por el estrés hídrico que en la espiga, tanto en invernadero como en el campo. La menor sensibilidad de la espiga bajo estrés hídrico con respecto a la hoja bandera estuvo asociada a un mayor RWC y ajuste osmótico. Rasgos xeromórficos y el ajuste osmótico de brácteas y aristas estaría relacionado a la 'tolerancia' de la espiga a la sequía. Por otra parte, no se encontraron evidencias de metabolismo C4 tanto en espigas de plantas bien regadas como bajo estrés hídrico.(e) La producción del cultivar Graphic fue mayor que la de Kym en todas las condiciones, con más espigas por unidad de superficie, lo cual podría ser atribuido a mayor crecimiento potencial durante el ahijamiento. Graphic mostró mayor 13C de los granos, sugiriendo un mejor estatus hídrico. También mostró mayor biomasa aérea y de raíces, así como área foliar total por planta. Asimismo se observó una mayor cantidad de hijuelos por planta, pero la relación biomasa de vástago/raíz fue menor. La tasa fotosintética fue menor en Graphic., así como el rendimiento cuántico del PSII, sugiriendo que mecanismos distintos a la estructura foliar contribuyeron la mayor capacidad fotosintética de Kym. Sin embargo, como resultado en las diferencias en área foliar, la fotosíntesis total por planta fue mayor en Graphic. El mayor rendimiento de Graphic podrían ser sustentado por un mayor crecimiento de la planta y fotosíntesis total durante el ahijado, aunque la capacidad fotosintética por unidad de área foliar es menor que en el caso de Kym. Graphic tiene un mayor sistema radical que Kym, lo que podría mejorar el estatus hídrico. / In the present thesis we analyse several case studies about abiotic stress in plants. In particular we studied (a) the relationship between oxidative damage and fotoinhibition in soybean plants under light chilling (b) the photoprotection response in durum wheat subjected to water stress (c) the oxidative damage to photosynthetic apparatus in bread wheat under water deficit (d) the comparative response of the photosynthesis of the ear and the flag leaf of durum wheat and (e) physiological traits involved in the yield performance of two barley cultivars under Mediterranean conditions. The results of the present thesis can be summarised as follow: (a) light-chilling stress does not cause rampant oxidative damage to thylakolids protein and lipids. Reactive oxygen species do not seem to be involved in fotoinhibition (b) electron transport rate decreased in water-stressed leaves of durum wheat, associated with a rise in non-radiative dissipation at PSII level (and a rise in the de-epoxidation state of xanthophyll cycle, DPS) and a drop in the proportion of PSII centres in open state. Intactness of PSII was not affected, even at severe water stress. Photochemical Index (derived from spectroradiometrical measurements) showed a strong correlation with qN and DPS, and may be a reliable indicator of photoprotection in the study of plant stress.(c) in thylakoids of water-stressed plant there was an increase in oxidative damage in proteins. Oxidative damage was associated with a decrease in electron transport rate activity. Treatment with an precursor of ascorbic acid reduced the oxidative damage to photosynthetic proteins of droughted plants and partially reverted the decrease in electron transport (d) photosynthetic activity of the flag leaf was more affected by water stress than that of the ear. The lower sensitivity under water stress of the ear was linked to higher relative water content and osmotic adjustment in ear bracts and awns. C4 metabolism was not detected in the ear (e) Graphic production was greater than Kym in all conditions, sustained mainly by more ears per unit ground area. Graphic showed greater carbon isotopic discrimination, suggesting improved water status. Photosynthetic rate in area basis was lower in Graphic than Kym, although the former showed higher total leaf area and lower shoot/root ratio.

A) INTRODUCCIÓ:En els darrers anys ha augmentat l'interès per conèixer quina és la resposta de les plantes quan les condicions ambientals no són favorables pel seu creixement. Les tècniques que no malmeten les plantes tenen molta importància en la detecció dels efectes dels estresaos ambientals sobre l'activitat fotosintètica de les fulles. Una de les tècniques per avaluar el funcionament fotoquímic de les fulles és la mesura de la fluorescència clorofil.lica (Kautsky i Hirsch, 1931; Schreiber i Bilger, 1987; Lichtenthaler, 1988). Quan les fulles són exposades a condicions poc favorables s'observa una inhibició d'alguns dels processos fotoquímics de les corbes de la florescència clorofil.lica, de manera que aquest fet podria servir com un ràpid i senzill indicador del grau d'estrès que presenten les plantes (Smillie i Hetherington, 1983; Renger i Schreiber, 1986; Lichtenthaler i Rinderle, 1988). Aquest indicador de l'estrès ha estat utilitzat en la quantificació de la resposta de diferents espècies (per exemple, cereals) devant l'estrès hídric i permeten classsificar-les segons el seu relatiu grau de tolerància a l'estrès (Havaux i Lannoye, 1985).L'efecte de l'estrès hídric sobre la fotosíntesi de les fulles és un procés documentat i sobre el que existeixen articles de revisió (Bradford i Hsiao, 1982; Jones, 1983; Blum, 1989; Farquhar et al., 1989; Lawlor, 1995). Els primers experiments que es van realitzar indicaven que la disminució de la taxa de bescanvi gasós era principalment el resultat d'un procés de tancament estomàtíc. Però, més tard, es va demostrar els efectes no estomàtics de l'estrés hídric sobre els processos fotoquímics (Sharkey i Seemann, 1989).Des de la darrera dècada hí ha hagut una forta disminució en la concentració de la capa d'ozó de l'estratosfera de la zona Antàrtica. Aquesta disminució, originada per l'increment de contaminats atmosfèrics, particularment dels compostos anomenats clorofluorocarbons (CFC), està resultant en un augment en la quantitat de radiació ultraviolada que està arribant a la superfície terrestre (Farman et al., 1985; Rowland, 1989; Fredenck, 1990). Aquest augment de la radiació ultraviolada, que comprén, en primer lloc, la regió UV-B de l'espectre i, després, la UV-C, pot afectar a tots els éssers vius de la terra (Coohill, 1991). Aquesta reducció en la capa d'ozó s'espera que continui uns 20 o 30 anys més (Madronich et al., 1994) i, per tant, s'arribi a reduccions, respecte als valors actuals, d'un 15% (NAS, 1979). En l'hemisferi Nord la disminució en la capa d'ozó ha estat d'entre un 4-5 % per dècada, des del començament dels anys 80 (Stolarski et al., 1992; Herrnan et al., 1993). Les conseqüències exactes d'aquesta disminució en la capa d'ozó en la capacitat fotosintètica de les plantes són desconegudes. Aquest estudi estima els efectes de l'increment de la radiació UV-B en plantes de pèsol crescudes sota condicions ambientals controlades i en el camp.L'objectiu general d'aquesta Tesi ès demostrar la validesa de la tècnica de la fluorescència clorofil.lica modulada per a l'estudi dels efectes de dos estressos ambientals, com són el dèficit hídric i l'increment de radiació UV-B, sobre l'activitat fotosintètica de les fulles.B) RESULTATS I DISCUSSIÓ:La tècnica de la fluorescència clorofil.lica modulada, junt amb la determinació de la taxa de fotosíntesi neta i el potencial hídric de les fulles, han estat utilitzats com a mètodes per classificar vint genotips diferents d'ordi ("Hordeum vulgare" L.) segons el seu grau de tolerància a la sequera. Es conclou que en conjunt aquests mètodes poden ser utilitzats com a tests ràpids per classificar plantes d'ordi segons el seu grau de tolerància a l'estrès hídric, peró en el cas d'un estrès hídric moderat no es pot afinnar que una sola de la metodologia aplicada sigui indicadora del grau de tolerància al dèficit hídric i, per tant, és fa necessari utilitzar més d'una d'aquestes metodologies simultàniament. Aquests mètodes, si s'apliquen separadament, són millors indicadors per plantes sotmeses a estressos hídrics severs.Els estudis de tolerància a la sequera es van continuar amb les varietats que prèviament havien estat seleccionades com més tolerants i més sensibles a la sequera. Així, els genotips més tolerants a la sequera van presentar menys variacions en el "quenching" fotoquímic de la fluorescència modulada, en la fotosíntesi neta, en l'eficiència en l'utilització de l'aigua i en la temperatura foliar, que els genotips mes sensibles a la sequera.Per altra banda, quan plantes de pèsol ("Pisum sativum" L.) van estar exposades a dos nivells de radiació UV-B, amb o sense radiació UV-C, sota condicions ambientals controlades, s'observa una disminució en l'assimilació de CO2 que no va ser acompanyada per una disminució en la eficiència màxima per la llum del foto sistema II (PSII), mesurada utilitzant la tècnica de la fluorescència clorofíl.lica modulada de les fulles. Si augmenten l'exposició a la radiació UV-B, s'observa un augment de la disminució de l'assimilació de CO2 i una disminución en l'eficiència màxima del PSII, acompanyada d'una pèrdua en la capacitat dels til.lacoidals dels cloroplasts per unir-se a molècules d'atrazina. Això demostra que hi ha hagut danyen els centres reactius del PSII. Malgrat que la radiació UV-B perjudica els centres de reacció del PSlI, es conclou en aquest estudi que el PSII no és el primer lloc responsable de la inhibició de la fotosintesi que s'observa en les fulles de pèsol per efecte de la radiació UV-B, ja que l'inicial disminució en l'assimilació de C02 que s'observa en les fulles sotmeses a radiació UV-B no està acompanyat per una disminució en la màxima eficiència quàntica del PSll o en l'habilitat dels complexos dels PSII en unir-se a molècules d'atrazina. Per tant, altres factors que no sigui el dany als centres del PSII han d'estar implicats en la disminució de l'assimilació de C02 durant els primers estadis d'irradiació amb UV-B. Es suggereix que l'enzim rubisco és un dels candidats més probables, en un primer estadi, com a responsable de la disminució de l'aparell fotosintètic durant radiació amb UV-B.A més a més, en el tractament a alta radiació UV-B, quan la taxa d'assimilació de CO2 cau per sota de 6 micromol m(-2) s(-1), en l'antena del PSII té lloc un "quenchíng" reversible, el qual es probablement degut a un "quenching" de la zeaxantina induït per la llum i resulta en una disminució en l'eficiència quàntica del PSII. Segurament, aquest "quenchíng" és resultat indirecte de l'efecte inhibidor de la radiació UV-B sobre l'assimilació de CO2. Quan als tractaments amb radiació UV-B els hí afegim la radiació UV-C s'observa un fort augment de la inhibició de la taxa fotosintètica, però, la relació entre l'assimilació de C02 i les característiques del PSII continua essent la mateixa, indicant que les radiacions UV-B i UV-C inhibeixen la fotosíntesi foliar per un mecanisme similar.Per últim, quan es van cultivar plantes de pèsol en condicions de camp i es van sotmetre a un increment de radiació UV-B, equivalent a un 15% d'augment de la radiació UV-B actual, no es van observar diferències significatives ni en les característiques de la fluorescència clorofil.lica ni en les taxes d'assimilació de CO2 entre plantes control (no irradiades) i irradiades amb UV-B. Aquest estudi suggereix que les reduccions en els paràmetres del creixement de plantes exposades a un increment de radiació UV-B es pot deure més a un efecte de la radiación UV-B sobre el creixement de les plantes que a un efecte sobre la capacitat fotosintètica d'aquestes.Es conclou en aquesta Tesi que la fluorescència clorofil.lica modulada és una ràpida i no destructiva tècnica per la detecció de com els estressos ambientals afecten l'activitat fotosintètica de les fulles. Concretament, aquesta tècnica es útil com a rapid mètode per classificar plantes sotmeses a diferents tipus d'estressos. / In this work, modulated chlorophyll fluorescence, as well as the determination of net photosynthesis (PN) and leaf water potential, were used to assess the performance of these methods in screening of the water stress, tolerance in barley genotypes. A set of twenty genotypes of barley were tested. It's concluded from this study that these methods can be used as rapid screening tests for water stress tolerance in barley, although applied alone they are appropriate indicators for severe water stress rather than mild water stress. For genotypes growing under mild water stress conditions, it is necessary to use several screening tests simultaneously.When mature pea leaves were exposed to two levels of UV-B radiation, with and without supplementary UV-C radiation, under controlled environment conditions, decreases in CO2 assimilation were observed that were not accompanied by decreases in the maximum quantum efficiency of photosystem II primary photochemistry, measured using modulated chlorophyll fluorescence techniques. Increased exposure to UV-B resulted in a further loss of CO2 assimilation and decreases in the maximum quantum efficiency of PSll primary photochemistry, which were accompanied by a loss of the capacity of thylakoids isolated from the leaves to bind atrazine, thus demonstrating that photodamage to PSll reaction centres had occurred. Although UV-B irradiation of pea leaves will result in photodamage to PSll reaction centres, it is concluded that PSlI is not the primary target site involved in the onset of the inhibition of photosynthesis in pea leaves induced by irradiation with UY-B. The initial decreases in the ability of leaves to assimilate CO2 on exposure to UV-B are not accompanied by any decreases in the maximum quantum yield of PSlI primary photochernistry or the ability of PSlI complexes to bind quinones. Consequently, factors other than damage to the PSlI reaction centre must determine the loss of ability to assimilate CO2 during the early stages of irradiation with UV-B. It's suggested that rubisco remains as the major potential candidate for the primary site of inhibition by UV-B radiation of the photosynthetic apparatus.Enhanced UV-B treatment had no significant effect on chlorophyll fluorescence characteristics and CO2 assimilation rate of pea plants grown under field conditions. These results suggest that reduction in growth parameters of plants exposed to an enhanced UV-B radiation may be due to direct effects of UV-B on plant growth rather than a decrease in photosynthetic capacity.

Amb l'objectiu d'analitzar com la biodiversitat i l'adaptació al clima mediterrani es tradueixen en una diversitat de trets ecofisiològics i la seva resposta a la sequera, i d'estudiar si aquesta diversitat està relacionada amb formes de creixement i amb la història evolutiva de les espècies, es van seleccionar 24 espècies mediterrànies de les Illes Balears. Es va analitzar la capacitat germinativa, els efectes de la sequera en el creixement de plàntules, respostes ecofisiològiques a la sequera a nivell foliar i l'adaptació de l'especificitat de la Rubisco. Es va observar una elevada variabilitat entre espècies, la meitat de la qual associada a les diferents formes de creixement. No s'observà cap diferenciació entre les espècies endèmiques i les no endèmiques. Aquesta elevada diversitat en els trets ecofisiològics i la seva resposta a la sequera suposa un recurs potencial per identificar caràcters adaptatius i un banc genètic per millorar la productivitat de cultius. / Con el objetivo de analizar como la biodiversidad y la adaptación al clima mediterráneo se traducen en una diversidad de caracteres ecofisiológicos y su respuesta a la sequía, y de estudiar si esta diversidad está relacionada con formas de crecimiento y con la historia evolutiva de las especies, se seleccionaron 24 especies mediterráneas de las Islas Baleares. Se analizaron la capacidad germinativa, los efectos de la sequía sobre el crecimiento de las plántulas, las respuestas ecofisiológicas a la sequía a nivel foliar y la adaptación de la especificidad de la Rubisco. Se observó una elevada variabilidad entre especies, la mitad de la cual asociada a las diferentes formas de crecimiento. No se encontraron diferencias entre las especies endémicas y las no endémicas. Esta elevada biodiversidad en respuesta a la sequía supone un recurso potencial para identificar caracteres adaptativos y un banco genético para la mejora de la productividad de cultivos. / The objectives of this work were to analyze how biodiversity and adaptation to Mediterranean climate is reflected in a diversity of ecophysiological traits and their responses to drought, and to study whether such diversity was related to growth forms and endemicity. The analysis covered the germination capacity, the effects of drought on seedling growth, the leaf ecophysiological responses to drought, and the adaptation of Rubisco specificity, in 24 Mediterranean species from the Balearic Islands. A wide range of variation has been observed among the species, with about half of this variability associated to different growth forms. However, no differentiation was found between endemic and non-endemic species of the Balearic Islands. The high diversity in the ecophysiological traits and their responses to drought found among Mediterranean species must be considered as a 'resource' to identify target adaptive traits for breeding plans, but also as a genetic bank to improve crop productivity.