Le mutant immutans d'Arabidopsis présente un phénotype panaché et accumule du phytoène, précurseur des caroténoïdes.<br />Le gène IMMUTANS code une protéine plastidiale, homologue à l'oxydase alterne mitochondriale, et loacalisée dans les lamelles stromatiques du thylacoïde et dans les membranes achlorophylliques des chromoplastes. Son expression chez E. coli permet l'établissement d'un transport d'électrons résisatn au KCN et inhibé par le n-PG.<br />Cette protéine apparait être une oxydase terminale plastidiale (PTOX), dont l'activité dépend de la présence de PQ et de fer.<br />PTOX semblerait églaement être l'oxydase terminale de la chlororespiration; exprimée chez le tabac, elle accélère la ré-oxydation non photochimique des PQ, et entraine un flux d'électrons vers l'O2, évitant ainsi la sur-réduction des PQ. La forte expression de PTOX chez le plante d'altitude Ranunculus glacialis pourrait indiquer un role particulièrement actif de PTOX dans les mécanismes de résistance à la photoinhibition.

Τα φύλλα κάποιων φυτών γίνονται παροδικά κόκκινα, λόγω της συσσώρευσης ανθοκυανινών. Εξετάστηκαν δύο από τις πολλές υποθέσεις που έχουν διατυπωθεί για το ρόλο των χρωστικών αυτών στα φύλλα: ο φωτοπροστατευτικός τους ρόλος και η εμπλοκή τους στις σχέσεις φυτών και φυτοφάγων εντόμων. Χρησιμοποιήθηκαν δύο είδη φυτών (Quercus coccifera και Cistus creticus) τα οποία παρουσιάζουν ενδοειδική ποικιλομορφία όσον αφορά στη συσσώρευση ανθοκυανινών στα φύλλα τους. Στο Q. coccifera, τα νεαρά φύλλα κάποιων ατόμων είναι κόκκινα και κάποιων άλλων πράσινα, ενώ κατά την ενηλικίωση τους γίνονται όλα πράσινα. Τα ώριμα φύλλα του C. creticus το καλοκαίρι είναι πράσινα (“πράσινη” περίοδος) αλλά συσσωρεύονται παροδικά ανθοκυανίνες στα ώριμα φύλλα κάποιων θάμνων κατά τη περίοδο του χειμώνα (“κόκκινη” περίοδος), ενώ γειτονικά άτομα παραμένουν πράσινα. Συγκρίθηκαν παράμετροι του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης, τα επίπεδα των συστατικών του κύκλου των ξανθοφυλλών και των ολικών φαινολικών, τα φάσματα ανακλαστικότητας και η ένταση της φυτοφαγίας, σε κόκκινα και πράσινα φύλλα από αντίστοιχους φαινοτύπους που αναπτυσσόντουσαν στο ίδιο ενδιαίτημα. Δεν διαπιστώθηκε κάποιο συγκριτικό πλεονέκτημα (ή μειονέκτημα) των ανθοκυανικών φύλλων όσον αφορά στη φωτοσυνθετική τους λειτουργία ή στην ανθεκτικότητά τους έναντι της φωτοαναστολής, στις συνθήκες που αναπτύσσονται. Στα διαφορετικού χρώματος, νεαρά φύλλα του Q. coccifera, είναι σαν να γίνεται ένας “συμβιβασμός” όπου στα κόκκινα φύλλα φτάνει λιγότερο φως στους χλωροπλάστες (ή/και λειτουργούν οι ανθοκυανίνες ως αντιοξειδωτικά), ενώ τα πράσινα φύλλα έχουν μεγαλύτερη δυνατότητα για μη φωτοχημική απόσβεση λόγω μεγαλύτερης συγκέντρωσης συστατικών του κύκλου των ξανθοφυλλών. Στο C. creticus, κατά την “πράσινη” περίοδο τα μελλοντικά ερυθρά φύλλα παρουσιάζουν φωτοσυνθετική και φωτοπροστατευτική κατωτερότητα, σε σχέση με τα φύλλα του πράσινου φαινοτύπου, που όμως δεν τους δημιουργεί πρόβλημα, όσο οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι ευνοϊκές. Κατά τη δυσμενή εποχή του χειμώνα, τα πράσινα φύλλα αυξάνουν την ικανότητα τους για μη φωτοχημική απόσβεση, ενώ τα κόκκινα όχι. Μπορεί σε αυτή την περίπτωση οι ανθοκυανίνες να αποτελούν μια προσαρμογή ώστε να αντισταθμίζεται αυτή η κατωτερότητα και να μειώνεται ο κίνδυνος φωτοαναστολής. Ωστόσο, τα νεαρά κόκκινα φύλλα του C. coccifera, είχαν υποστεί λιγότερες απώλειες από φυτοφάγα. Η μη ύπαρξη διακυμάνσεων στο φάσμα ανακλαστικότητας των κόκκινων φύλλων στην περιοχή 400-700 nm, σε συνδυασμό με τις δυνατότητες της χρωματικής όρασης πολλών φυτοφάγων εντόμων, υποδεικνύει ότι τα ερυθρά φύλλα πιθανόν να μην μπορούν εύκολα να εντοπιστούν από τους θηρευτές τους. Επίσης, κάποια φυλλοβόρα έντομα μπορεί να αποφεύγουν τα κόκκινα φύλλα, γιατί εκεί γίνονται περισσότερο ευδιάκριτα από τα αρπακτικά. Η αυξημένη συγκέντρωση των κόκκινων φύλλων σε φαινολικά μπορεί να αποθαρρύνει την περεταίρω κατανάλωση μετά από τυχαία προσέγγιση. / Leaves of some plants are transiently red due to anthocyanin accumulation. Among the many hypotheses for the function of foliar anthocyanins, two are tested in this field study: the sun screen, photoprotective function against excess visible light and the handicap signal against herbivory. Two plant species (Quercus coccifera and Cistus creticus) were used which display intraspecies variation in the expression of the anthocyanic character. Young leaves of some individuals of Q. cocifera are transiently red due to anthocyanin accumulation, while redness disappears upon maturation. Mature leaves of C. creticus are green during summer (“green” period) but in some individuals they turn transiently to red during winter (“red” period), while neighboring individuals remain green. In vivo chlorophyll fluorescence parameters, xanthophyll cycle pool sizes, reflectance spectra, total phenolics and extent of herbivory were compared in green and red leaves sampled from the corresponding phenotypes occupying the same habitat. An appreciable photosynthetic and photoprotective superiority (or inferiority) of anthocyanic leaves in both plant species under field conditions was not found. It seems that there is a compromise in differently coloured young leaves of Q. coccifera where red leaf chloroplasts enjoy less light due to its attenuation by anthocyanins (and/or anthocyanins participate in photoprotection through their anti-oxidant capacity) while green leaf chloroplasts are better equipped to dissipate excess light as heat through their higher size of xanthophyll cycle pool. During the “green” period, future red leaves of C. creticus show photosynthetic and photoprotective inferiority compared to the leaves of the green phenotype which is possibly insignificant for plant performance during the favourable period of the year. During the winter stress green leaves increase their ability for non-photochemical quenching while red phenotypes do not. In this case, anthocyanins may be an adaptation to compensate for this deficiency and alleviate the risk of photodamage. However, young red leaves of Q. coccifera are less attacked by insect consumers. The leveling of reflectance in anthocyanic leaves throughout the 400-570 nm band together with the spectral discriminating capabilities of leaf eating insects, may make red leaves less discernible to some insects. Furthermore, some insect herbivores may avoid red leaves because there are more discernible to predators. Incidental attack may be a posteriori discouraged due to the high phenolic investment of red leaves.

O desenvolvimento de fontes de energia renováveis tem se tornado cada vez mais necessário e, nesse contexto, os biocombustíveis têm um importante papel. Este trabalho teve como objetivo otimizar a produtividade de biomassa e de lipídios da microalga Nannochloropsis gaditana, em cultivos de baixo-custo visando à produção de biodiesel. Um sistema de cultivo foi concebido com materiais acessíveis e os experimentos testaram o efeito de diferentes exposições das células ao claro-escuro, sob irradiância de 800?E m-2 s-1. Foram testadas três profundidades de cultivo (2, 4 e 8 cm) e duas taxas de aeração (0,25 e 1,00 L min-1 por L de cultivo). A penetração de luz nos cultivos e o rendimento de biomassa seca foram monitorados diariamente. Altos rendimentos de biomassa e lipídios foram alcançados. Os valores máximos foram observados no experimento com 4 cm de profundidade e maior taxa de aeração: 13,83 g m-2 d-1 de produtividade de biomassa e 20,50% de teor lipídico, resultando em uma produtividade lipídica de 2,84 g m-2 d-1. Estes resultados indicam o potencial da utilização de N. gaditana para aplicação em cultivos de larga escala, uma vez que o rendimento lipídico observado foi superior ao da soja, principal matéria-prima vegetal para produção de biodiesel. O sistema de cultivo desenvolvido pode ser inserido em um processo de scaling up em cultivos abertos de grande escala. / The development of renewable energy sources has becoming an increasing necessity and, in this context, biofuels have an important role. This study aimed to optimize the productivity of biomass and lipids of the microalgae Nannochloropsis gaditana in a low-cost system, focusing biofuel production. A culture system was designed with low-cost and accessible materials and the experiments tested the effect of different degrees of exposition of cells to light-dark, under 800?E m-2 s-1 irradiance. Three different culture depths (2, 4 e 8 cm) and two aeration ratios (0.25 e 1.00 L min-1 per L of culture) were tested. Light penetration into the cultures and the dry biomass yield were monitored daily. High yields of biomass and lipids were attained in the experiment with 4 cm depth and the high aeration ratio: 13.83g m-2 d-1 of biomass productivity and 20.50% lipid content, resulting in a lipid productivity of 2.84 g m-2 d-1. These results indicate the potential of N. gaditana for application in large-scale cultivation, since its lipid yield is higher than the soybean, the main feedstock plant for biodiesel production. The culture system developed can be inserted in a process of biomass scaling up for large-scale open microalgae cultures.

O desenvolvimento de fontes de energia renováveis tem se tornado cada vez mais necessário e, nesse contexto, os biocombustíveis têm um importante papel. Este trabalho teve como objetivo otimizar a produtividade de biomassa e de lipídios da microalga Nannochloropsis gaditana, em cultivos de baixo-custo visando à produção de biodiesel. Um sistema de cultivo foi concebido com materiais acessíveis e os experimentos testaram o efeito de diferentes exposições das células ao claro-escuro, sob irradiância de 800?E m-2 s-1. Foram testadas três profundidades de cultivo (2, 4 e 8 cm) e duas taxas de aeração (0,25 e 1,00 L min-1 por L de cultivo). A penetração de luz nos cultivos e o rendimento de biomassa seca foram monitorados diariamente. Altos rendimentos de biomassa e lipídios foram alcançados. Os valores máximos foram observados no experimento com 4 cm de profundidade e maior taxa de aeração: 13,83 g m-2 d-1 de produtividade de biomassa e 20,50% de teor lipídico, resultando em uma produtividade lipídica de 2,84 g m-2 d-1. Estes resultados indicam o potencial da utilização de N. gaditana para aplicação em cultivos de larga escala, uma vez que o rendimento lipídico observado foi superior ao da soja, principal matéria-prima vegetal para produção de biodiesel. O sistema de cultivo desenvolvido pode ser inserido em um processo de scaling up em cultivos abertos de grande escala. / The development of renewable energy sources has becoming an increasing necessity and, in this context, biofuels have an important role. This study aimed to optimize the productivity of biomass and lipids of the microalgae Nannochloropsis gaditana in a low-cost system, focusing biofuel production. A culture system was designed with low-cost and accessible materials and the experiments tested the effect of different degrees of exposition of cells to light-dark, under 800?E m-2 s-1 irradiance. Three different culture depths (2, 4 e 8 cm) and two aeration ratios (0.25 e 1.00 L min-1 per L of culture) were tested. Light penetration into the cultures and the dry biomass yield were monitored daily. High yields of biomass and lipids were attained in the experiment with 4 cm depth and the high aeration ratio: 13.83g m-2 d-1 of biomass productivity and 20.50% lipid content, resulting in a lipid productivity of 2.84 g m-2 d-1. These results indicate the potential of N. gaditana for application in large-scale cultivation, since its lipid yield is higher than the soybean, the main feedstock plant for biodiesel production. The culture system developed can be inserted in a process of biomass scaling up for large-scale open microalgae cultures.

Le diabète de type 2 affecte en moyenne 29% de la population adulte crie d’Eeyou Istchee (CEI). Afin d’identifier les plantes médicinales possédant un potentiel antidiabétique, des interviews ont été réalisés dans les communautés CEI de Wemindji et Oujé-Bougoumou. Utilisant une approche quantitative, les espèces mentionnées ont été classées et comparées à la pharmacopée des communautés avoisinantes. Seize et 25 plantes ont été mentionné à Wemindji et Oujé-Bougoumou, respectivement. Sept nouvelles espèces de plantes et une de champignon se sont ajoutées à la liste des espèces à potentiel antidiabétique, bien que la plupart de celles mentionnées pendant les interviews soit en communes à la pharmacopée CEI générale, démontrant ainsi leur importance culturelle. Des analyses phytochimiques sur deux de ces espèces, Rhododendron groenlandicum et Sarracenia purpurea, ont été réalisées à partir d’échantillons récoltés à différents endroits du territoire eeyouch. Bien qu’aucun patron n’ait été détecté dans la variation des composantes biologiquement actives chez S. purpurea, les composés phénoliques chez R. groenlandicum, particulièrement la (+)-catéchine, l’(-)-epicatéchine et la quercétine-3-galactoside, varient spatialement en fonction de paramètres d’insolation telles la radiation solaire ou la photopériode. Les échantillons de cette dernière espèce, testés in vitro dans le bioessai de l’adipogenèse des cellules adipocytes murines 3T3-L1, augmentent l’accumulation intracellulaire des triglycérides, leur conférant ainsi une activité diabétique semblable à la rosiglitazone. Cependant, cette activité était plus faible dans les échantillons à haute teneur en quercétine, cela pouvant ainsi avoir un impact sur la qualité d'un produit de santé naturel fabriqué à partir de cette espèce. / Type 2 diabetes has reached epidemic proportions among Canada’s aboriginal populations and affects on average 29% of adult Cree of Eeyou Istchee (CEI). In collaboration with the Cree Board of Health and Social Services of James Bay and the CIHR team in Traditional Antidiabetic Aboriginal Medicines, interviews were held in the CEI communities of Wemindji and Oujé-Bougoumou to identify potential antidiabetic plants. Using a quantitative approach, species mentioned were ranked and compared to the pharmacopoeia of other participating communities. Sixteen and 25 plants were mentioned in Wemindji and Oujé-Bougoumou respectively. Seven new plant and one fungal species were added to the list of potential antidiabetic species, although most of those mentioned were common to the general CEI pharmacopoeia, thus supporting the cultural importance that they hold. Phytochemical analyses of two of these species, Rhododendron groenlandicum and Sarracenia purpurea, were made from accessions harvested throughout Eeyou Istchee. While no pattern was detected in the variation of S. purpurea’s biologically active compounds, phenolic compounds from R. groenlandicum, specifically (+)-catchin, (-)-epicatechin and quercetin-3-galactoside, varied spatially as a function of insolation parameters such as solar radiation or photoperiod. Samples from the latter, tested in vitro in the 3T3-L1 murine adipocytes adipogenesis bioassay, increased the intracellular accumulation of triglycerides, thus conferring it a glitazone-like antidiabetic activity. This activity, however, was weaker in accessions with high quercetin content, which could have an impact on the quality of a natural health product made from this species.

Η διακυμαινόμενη ασυμμετρία των φύλλων, δηλαδή η τυχαία απόκλιση από τη συμμετρία, θεωρείται ένα μέτρο της καταπόνησης που υπέστησαν κατά την ανάπτυξή τους. Η ασυμμετρία υποδηλώνει αναπτυξιακή αστάθεια και έχει προταθεί ότι συσχετίζεται αρνητικά με την αρμοστικότητα (fitness). Εάν η φωτοσύνθεση αποτελεί έναν έμμεσο δείκτη της αρμοστικότητας, αναμένεται, ένα φύλλο με μειωμένη αρμοστικότητα να είναι και φωτοσυνθετικά υποδεέστερο. Προς επιβεβαίωση αυτού, στην παρούσα διατριβή εξετάστηκαν εκατοντάδες άθικτα φύλλα σε συνολικά 7 διαφορετικά είδη ως προς τη διακυμαινόμενη ασυμμετρία, καθώς και ως προς τη φωτοσυνθετική τους απόδοση (δείκτες PItotal & Fv/Fm). Ο δείκτης PItotal υπολογίζεται με βάση την κινητική ανάλυση των in vivo μεταβολών του φθορισμού της χλωροφύλλης και λαμβάνεται εύκολα και γρήγορα (εντός δευτερολέπτων). Ο δείκτης αυτός θεωρείται ανάλογος της φωτοσυνθετικής αφομοίωσης του CO2 και περιγράφει την απόδοση τόσο του φωτοσυστήματος Ι (PSI) όσο και του φωτοσυστήματος ΙΙ (PSII). Ο παραδοσιακός δείκτης Fv/Fm προκύπτει άμεσα από τις in vivo μετρήσεις φθορισμού της χλωροφύλλης και υποδεικνύει τη μέγιστη φωτοχημική ικανότητα του PSII. Δύο φυτικά είδη (Pistacia lentiscus, Olea europea) επέδειξαν θετική συσχέτιση μεταξύ διακυμαινόμενης ασυμμετρίας και φωτοσυνθετικής ικανότητας, αποτελέσμα αντίθετο από τις αρχικές προβλέψεις. Το μόνο φυτικό είδος που επιβεβαίωσε την αρχική υπόθεση ήταν το Ceratonia siliqua. Στα υπόλοιπα είδη (Arbutus unedo, Cercis siliquastrum, Platanus orientalis, Populus alba) δεν υπήρξε συσχέτιση μεταξύ των δύο παραμέτρων. Τα φυτικά είδη που εμφάνισαν μεγάλες τιμές διακυμαινόμενης ασυμμετρίας ήταν και αυτά στα οποία η ασυμμετρία συχετίστηκε θετικά με τη φωτοσύνθεση. Συμπεραίνεται, εμμέσως ότι η ισχυρή ένταση της καταπόνησης κατά τα πρώιμα στάδια της ανάπτυξης των φύλλων σε μερικά φυτά ενδεχομένως να οδηγεί σε πιο σφριγηλή φωτοσύνθεση κατά την ωριμότητά τους ή σε μεγαλύτερη ικανότητα αντοχής στην καταπόνηση. Αν το συμπέρασμα είναι αληθές, τότε μπορεί μεν η συμμετρία να είναι ομορφότερη, δεν είναι όμως και αποδοτικότερη. Σε γενικές γραμμές, και με βάση τη βιβλιογραφία, ο δείκτης διακυμαινόμενης ασυμμετρίας των φύλλων δεν φαίνεται από μόνος του να επιτυγχάνει αξιόπιστη εκτίμηση της αρμοστικότητας. Για αυτό τον λόγο η χρησιμοποίησή του πρέπει να γίνεται με ιδιαίτερη προσοχή και συνάμα θα πρέπει να συνδυάζεται με σειρά άλλων δεδομένων-δεικτών. Ένας ακόμη δείκτης περιβαλλοντικής καταπόνησης μπορεί να είναι η εποχική συσσώρευση ερυθρών χρωστικών (ανθοκυανινών) που παρατηρείται στα ώριμα φύλλα ορισμένων φυτικών ειδών. Έχει προταθεί ότι οι ανθοκυανίνες των φύλλων λειτουργούν ως «ομπρέλα» προστασίας για τη φωτοσυνθετική συσκευή ενάντια στη φωτοαναστολή. Ως προς την εξέταση αυτής της υπόθεσης, η παρούσα διατριβή χρησιμοποίησε δύο πειραματόφυτα που εμφανίζουν εποχική ερυθρότητα στα φύλλα ορισμένων ατόμων τους. Αυτά είναι το Pistacia lentiscus και το Cistus creticus. Αρχικά όσον αφορά το P. lentiscus, εξετάστηκε η συσχέτιση του βαθμού φωτοπροστασίας με τις πραγματικές συγκεντρώσεις ανθοκυανινών σε φύλλα ατόμων που φύονται σε συνθήκες πεδίου. Το συγκεκριμένο εγχείρημα αποτελεί καινοτομία, αφού μέχρι σήμερα δεν έχει μελετηθεί η φωτοπροστασία σε σχέση με τη διαβάθμιση της ερυθρότητας των φύλλων. Προς αυτή τη κατεύθυνση χρησιμοποιήθηκαν μη επεμβατικές οπτικές μέθοδοι (φάσματα ανακλαστικότητας και φθορισμός χλωροφύλλης) για να αποτιμήσουν τα επίπεδα ανθοκυανινών και χλωροφυλλών καθώς και τη φωτοχημική απόδοση του PS II, σε εκατοντάδες ώριμα φύλλα του φυτικού είδους P. lentiscus (σχίνος). Ο σχίνος κατά τη χειμερινή περίοδο εμφανίζει κόκκινους (όλων των διαβαθμίσεων ερυθρού χρώματος) και πράσινους φαινότυπους. Αντίθετα με την υπόθεση που υποστηρίζει το φωτοπροστατευτικό ρόλο των ανθοκυανινών, η ένταση της ερυθρότητας συσχετίστηκε θετικά με τη φωτοαναστολή και αρνητικά με τα επίπεδα των εμπεριεχόμενων χλωροφυλλών στα φύλλα. Έτσι, ο πιθανός φωτοπροστατευτικός ρόλος των ανθοκυανινών δεν επιβεβαιώθηκε. Ωστόσο, η χειμερινή ερυθρότητα των φύλλων στο σχίνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας ρεαλιστικός, γρήγορος και μη επεμβατικός τρόπος εντοπισμού ατόμων «ευάλωτων» στη χειμερινή καταπόνηση. Σε μετέπειτα στάδιο στο ίδιο φυτικό είδος, εξετάστηκε in situ η σχέση της χειμερινής ερυθρότητας των φύλλων με σειρά άλλων φωτοσυνθετικών παραμέτρων. Συγκρινόμενοι με τους πράσινους φαινότυπους κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι ερυθροί (ανθοκυανικοί) φαινότυποι παρουσίασαν χαμηλότερες ταχύτητες αφομοίωσης CO2. Βρέθηκε ότι αυτό οφείλεται στη χαμηλή περιεκτικότητα ή/και ενεργότητα του ενζύμου καρβοξυλάση/οξυγονάση της διφωσφορικής ριβουλόζης (Rubisco) των ερυθρών φύλλων, ενώ ταυτόχρονα η στοματική αγωγιμότητα δεν φάνηκε να είναι περιοριστική για τη φωτοσύνθεση. Συγχρόνως, οι ερυθροί φαινότυποι βρέθηκε ότι περιέχουν λιγότερο άζωτο σε σχέση με τους πράσινους. Το εύρημα αυτό πιθανώς συνδέεται με την παρατηρούμενη χαμηλή περιεκτικότητα του ενζύμου Rubisco και τον μειωμένο φωτοσυνθετικό ρυθμό των ερυθρών φύλλων. Η περιορισμένη ικανότητα των αντιδράσεων καρβοξυλίωσης να χρησιμοποιήσουν αναγωγική δύναμη και ηλεκτρόνια, ενδεχομένως εξηγεί και τη μειωμένη απόδοση παγίδευσης φωτονίων του PSII που σημειώνεται στους ερυθρούς φαινοτύπους. Σε οποιαδήποτε περίπτωση, η ανάπτυξη της ανθοκυανικής «ομπρέλας» δεν φαίνεται να αποσοβεί το κίνδυνο φωτοαναστολής της φωτοσύνθεσης στον ερυθρό φαινότυπο του σχίνου. Ως παραπροϊόν της εργασίας με το P. lentiscus, εξετάστηκε η πιθανή επίδραση των φυσικών διακυμάνσεων του αζώτου των φύλλων του στις φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης. Συγκεκριμένα, εξετάστηκαν οι φυσιολογικές διακυμάνσεις του αζώτου ώριμων φύλλων σε συνδυασμό με την ανάλυση των αντίστοιχων καμπυλών ταχείας ανόδου του φθορισμού της χλωροφύλλης. Η μαθηματική ανάλυση των καμπυλών έγινε σύμφωνα με το λεγόμενο «JIP-test», γεγονός που επέτρεψε την εκτίμηση της εν δυνάμει δραστηριότητας των δύο φωτοσυστημάτων. Τα αποτελέσματα υπέδειξαν εξάρτηση από την εποχή, επιτρέποντας την εξαγωγή του συμπεράσματος ότι η έλλειψη αζώτου επηρεάζει επιλεκτικά και αρνητικά το PSI, ενώ η αρνητική επίδραση στο PSII περιορίζεται μόνο κατά τη δυσμενή-χειμερινή περίοδο του έτους. Ένας δεύτερος Μεσογειακός θάμνος που εξετάστηκε ήταν το είδος Cistus creticus. Όπως και ο σχίνος, το είδος αυτό επιδεικνύει χαρακτηριστική ενδοειδική ποικιλομορφία στην έκφραση του ανθοκυανικού χαρακτήρα στα φύλλα του. Συγκεκριμένα, μερικά άτομα κοκκινίζουν το χειμώνα, ενώ γειτονικά τους κάτω από τις ίδιες περιβαλλοντικές συνθήκες παραμένουν πράσινα. Η ερυθρότητα των φύλλων διατηρείται μέχρι τα μέσα της άνοιξης. Αυτό το σύστημα απεδείχθη κατάλληλο, όχι μόνο για τη μελέτη του φυσιολογικού ρόλου των ανθοκυανινών αλλά και για τη προσέγγιση οικολογικών ερωτημάτων που σχετίζονται με την αρμοστικότητα (fitness) των δύο φαινότυπων. Επίσης, απεδείχθη πως η φυλλική ερυθρότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας οπτικός δείκτης καταπόνησης. Ως τελικές παράμετροι αρμοστικότητας χρησιμοποιήθηκαν, η αναπαραγωγική προσπάθεια ως ο αριθμός ανθέων ανά άτομο, η αναπαραγωγική επιτυχία ως ο αριθμός σπερμάτων ανά άτομο καθώς και η επικονιστική επιτυχία ως ο αριθμός καρπών ανά αριθμό ανθέων και ως ο αριθμός σπερμάτων ανά καρπό. Η μελέτη αυτή, συνδιαζόμενη με σειρά φυσιολογικών δεικτών που εξέτασαν άλλα μέλη της ερευνητικής ομάδας του εργαστηρίου μας έδειξαν ότι, παρόλο που οι φυσιολογικοί δείκτες εμφανίζουν τον ερυθρό φαινότυπο υποδεέστερο, αντίθετα οι αναπαραγωγικοί δείκτες (αποτελέσματα παρούσας διατριβής) δεν παρουσίασαν διαφορές. Εν τέλει, μπορεί ίσως να λεχθεί πως η παρουσία της ερυθρότητας υποδεικνύει μεν «ασθενέστερα» άτομα (που με τη βοήθεια των ανθοκυανινών ίσως επιτυγχάνουν κάποια αντιστάθμιση αυτών των ενδογενών φυσιολογικών και γενετικών αδυναμιών τους), όχι όμως τόσο ασθενικά ώστε να επηρεάζεται αρνητικά η αναπαραγωγική τους επιτυχία και αρμοστικότητα. / Fluctuating asymmetry, small nondirectional deviations from perfect symmetry, has been proposed as a useful indicator of environmental stress. The developmental instability of an organism may induce asymmetric characters. Hence, a high degree of developmental instability, morphologically manifested as fluctuating asymmetry, may indicate less fitness. According to that, less fit individuals are expected to have asymmetric leaves and this may have a negative impact in their photosynthetic yield. In this investigation, fluctuating asymmetry and two photosynthetic indices (PItotal, Fv/Fm) has been measured in a great number of leaves in 7 plant species. PItotal, is an index which expresses the relative photosynthetic performance. It is calculated from the kinetics of fast chlorophyll a fluorescence rise curves according to the so-called «JIP-test». It is considered to be positively correlated to CO2 assimilation rates, hence to productivity based on photosynthesis. Fv/Fm, is a second photosynthetic index which indicates the maximum photosystem II (PSII) photochemical efficiency. Fluctuating asymmetry was positively correlated to both photosynthetic indices in two plant species (Pistacia lentiscus, Olea europea). These results do not support the initial hypothesis of this investigation. Contrary, the species Ceratonia siliqua shows a negative correlation between fluctuating asymmetry and the two photosynthetic indices. Furthermore, in four plant species (Arbutus unedo, Cercis siliquastrum, Platanus orientalis, Populus alba), fluctuating asymmetry and photosynthetic performance were not correlated. It happened that the two species deviating from the initial hypothesis (P. lentiscus and O. europea) display the maximum mean fluctuating asymmetry values among all species included in this investigation. In conclusion, it seems that in some plants whose leaves have experienced high stress as young are more photosynthetically potent as mature. Moreover, these results suggest that the relation between fluctuating asymmetry and photosynthesis is species-specific. Finally, the results show that fluctuating asymmetry may not be a reliable index of developmental instability and stress exposure in plants. Leaf anthocyanins are believed to afford protection against photoinhibition, yet the dependence of protection on actual anthocyanin concentrations has not been investigated. To that aim, non-invasive optical methods (spectral reflectance and chlorophyll fluorescence) were used to assess levels of anthocyanins and chlorophylls as well as photosystem II (PSII) photochemical efficiency in hundreds of leaves from the mastic tree (Pistacia lentiscus). This species displays a continuum of leaf tints during winter from fully green to fully red under field conditions. Contrary to expectations based on the photoprotective hypothesis, the strength of leaf redness was positively correlated to the extent of mid-winter chronic photoinhibition and negatively correlated to leaf chlorophyll contents. Hence, a photoprotective role for anthocyanins is not substantiated. Instead, we argue that winter leaf redness may be used reliably, quickly and non-invasively to locate vulnerable individuals in the field. Given that winter-red leaf phenotypes in the mastic tree are more vulnerable to chronic photoinhibition during the cold season, we asked whether corresponding limitations in leaf gas exchange and carboxylation reactions could also be manifested. During the cold («red») season, net CO2 assimilation rates (A) and stomatal conductances (gs) in the red phenotype were considerably lower than the green phenotype, while leaf internal CO2 concentration (Ci) was higher. The differences were abolished in the «green» period of the year, the dry summer included. Analysis of A versus Ci curves indicated that CO2 assimilation during winter in the red phenotype was limited by Rubisco content and/or activity rather than stomatal conductance. Concomitant to that, leaf nitrogen levels in the red phenotype were considerably lower during the red-leaf period. Hence, we suggest that the inherently low leaf nitrogen levels are linked to the low net photosynthetic rates of the red plants through a decrease in Rubisco content. Accordingly, the reduced capacity of the carboxylation reactions to act as photosynthetic electron sinks may explain the corresponding loss of PSII photon trapping efficiency, which cannot be fully alleviated by the screening effect of the accumulated anthocyanins. In a next step we examined whether leaf nitrogen level affects photosynthetic light reactions. Although it is amply documented that CO2 assimilation rates are positively correlated to leaf nitrogen, corresponding studies on a link between this nutrient and photosynthetic light reactions are scarce, especially under natural field conditions. In this final investigation with mastic tree, we exploited natural variation in nitrogen content of mature leaves of P. lentiscus in conjunction with fast chlorophyll a fluorescence rise (the OJIP curves) analysed according to the so-called «JIP-test», as this was recently modified to allow also for the assessment of events in or around photosystem I (PSI). The results depended on the sampling season, with low nitrogen leaves displaying lower efficiencies for electron flow from intermediate carriers to final PSI acceptors and lower relative pool sizes of these acceptors, both during the autumn and winter. However, parameters related to the PSII activity (i.e. quantum yields for photon trapping and electron flow along PSII, efficiency of a trapped exciton to move an electron from QA- to intermediate carriers) were limited by low nitrogen only during the winter period. As a result, parameters like the quantum yield of total electron flow along both photosystems as well as the total photosynthetic performance index (PItotal) were positively correlated to leaf nitrogen independently of season. We conclude that nitrogen deficiency under field conditions preferentially affects PSI activity while the effects on PSII are evident only during the stressful period of the year. In the last part of this dissertation we asked whether the leaf anthocyanic trait confers long term benefits to the plant and to that aim parameters directly related to fitness, i.e. reproductive effort and success as well as seed germinability were registered in winter-red and green phenotypes of Cistus creticus growing in the field under apparently similar conditions. The results indicated that both phenotypes displayed similar flower numbers, pollination success and seed yield, mass and germinability. As judged by the similar final reproductive output, vulnerability to the winter stress does not render the red phenotype less fit, nor anthocyanin accumulation render it more fit. Although an apparent compensating function for anthocyanins may be inferred, it can not be linked to a protection against photoinhibition of photosynthesis. Moreover, the photosynthetic inferiority of the red phenotype although linked to slightly reduced leaf number, (results from other members of our laboratory) it was not limiting for reproductive effort and success. Regardless of function, winter leaf redness may indicate photosynthetically weak, yet not necessarily less fit individuals in C. creticus.

Le diabète de type 2 affecte en moyenne 29% de la population adulte crie d’Eeyou Istchee (CEI). Afin d’identifier les plantes médicinales possédant un potentiel antidiabétique, des interviews ont été réalisés dans les communautés CEI de Wemindji et Oujé-Bougoumou. Utilisant une approche quantitative, les espèces mentionnées ont été classées et comparées à la pharmacopée des communautés avoisinantes. Seize et 25 plantes ont été mentionné à Wemindji et Oujé-Bougoumou, respectivement. Sept nouvelles espèces de plantes et une de champignon se sont ajoutées à la liste des espèces à potentiel antidiabétique, bien que la plupart de celles mentionnées pendant les interviews soit en communes à la pharmacopée CEI générale, démontrant ainsi leur importance culturelle. Des analyses phytochimiques sur deux de ces espèces, Rhododendron groenlandicum et Sarracenia purpurea, ont été réalisées à partir d’échantillons récoltés à différents endroits du territoire eeyouch. Bien qu’aucun patron n’ait été détecté dans la variation des composantes biologiquement actives chez S. purpurea, les composés phénoliques chez R. groenlandicum, particulièrement la (+)-catéchine, l’(-)-epicatéchine et la quercétine-3-galactoside, varient spatialement en fonction de paramètres d’insolation telles la radiation solaire ou la photopériode. Les échantillons de cette dernière espèce, testés in vitro dans le bioessai de l’adipogenèse des cellules adipocytes murines 3T3-L1, augmentent l’accumulation intracellulaire des triglycérides, leur conférant ainsi une activité diabétique semblable à la rosiglitazone. Cependant, cette activité était plus faible dans les échantillons à haute teneur en quercétine, cela pouvant ainsi avoir un impact sur la qualité d'un produit de santé naturel fabriqué à partir de cette espèce. / Type 2 diabetes has reached epidemic proportions among Canada’s aboriginal populations and affects on average 29% of adult Cree of Eeyou Istchee (CEI). In collaboration with the Cree Board of Health and Social Services of James Bay and the CIHR team in Traditional Antidiabetic Aboriginal Medicines, interviews were held in the CEI communities of Wemindji and Oujé-Bougoumou to identify potential antidiabetic plants. Using a quantitative approach, species mentioned were ranked and compared to the pharmacopoeia of other participating communities. Sixteen and 25 plants were mentioned in Wemindji and Oujé-Bougoumou respectively. Seven new plant and one fungal species were added to the list of potential antidiabetic species, although most of those mentioned were common to the general CEI pharmacopoeia, thus supporting the cultural importance that they hold. Phytochemical analyses of two of these species, Rhododendron groenlandicum and Sarracenia purpurea, were made from accessions harvested throughout Eeyou Istchee. While no pattern was detected in the variation of S. purpurea’s biologically active compounds, phenolic compounds from R. groenlandicum, specifically (+)-catchin, (-)-epicatechin and quercetin-3-galactoside, varied spatially as a function of insolation parameters such as solar radiation or photoperiod. Samples from the latter, tested in vitro in the 3T3-L1 murine adipocytes adipogenesis bioassay, increased the intracellular accumulation of triglycerides, thus conferring it a glitazone-like antidiabetic activity. This activity, however, was weaker in accessions with high quercetin content, which could have an impact on the quality of a natural health product made from this species.