Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work were determine the optimum plot size and the uniformity assay size for estimating the optimum plot size in order to evaluate the fresh fitomass of lettuce plants and the mass of fruits of pepper, tomato, snap bean and zucchini. Production data were collected in uniformity assay with lettuce, pepper, tomato, snap bean and zucchini conducted at the Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria. Inside the planting row were planned different uniformity assay sizes. For each uniformity assay size planned were performed 3.000 resamples with replacement and were estimated for each sample the coefficient of spatial autocorrelation of the first order (p), the variance (s2), the mean (m) and the optimum plot size (Xo) by the method of maximum curvature of the coefficient of variation model (CMCV). Posteriorly, were also calculated the minimum values, percentile 2,5%, mean, percentile 97,5% and maximum values of statistics p, s2, m and Xo. For Xo statistic, even was calculated the amplitude of the confidence interval of 95%. Finally, were determined the uniformity assay size, starting from the smaller uniformity assay size planned (three basic units) and considering as uniformity assay size the number of basic units from which the amplitude of the confidence interval of 95% of optimum plot size was minor or equal to two basic experimental units. The uniformity assay size influences the estimation of the optimum plot size for evaluate the fresh fitomass of lettuce plants and the mass of pepper, tomato, snap bean and zucchini fruits. Uniformity assay with 27 basic units (27 plants) are enough for estimate the optimum plot size for evaluate the fresh fitomass of lettuce plants with a confidence interval of 95% minor or equal to two basic experimental units. Uniformity assay with pepper with 29 basic units (29 plants) in plastic greenhouse, with tomato with 12 basic units (12 plants) in plastic tunnel and with snap bean with 21 basic units (42 plants) in plastic tunnel, are enough for estimate the optimum plot size for evaluate the mass of fruits with a confidence interval of 95% minor or equal to two basic experimental units. Uniformity assay with snap bean with 18 basic units (36 plants) and with zucchini with ten basic units (ten plants) in plastic greenhouse are enough for estimate the optimum plot size for evaluate the mass of fruits with a confidence interval of 95% minor or equal to three basic experimental units. It is recommended the use of parcels with six basic experimental units for evaluate the fresh fitomass of lettuce plants and parcels with seven, five, six and eight basic experimental units, respectively, for evaluate the mass of fruits of pepper, tomato, snap bean and zucchini. / O objetivo deste trabalho foi determinar o tamanho de parcela e o tamanho de ensaio de uniformidade para estimar o tamanho de parcela a fim de avaliar a fitomassa fresca de plantas de alface e a massa de frutos de pimentão, de tomateiro, de feijão-vagem e de abobrinha italiana. Dados de produção de alface, de pimentão, de tomateiro, de feijão-vagem e de abobrinha italiana foram coletados em ensaios de uniformidade realizados no Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria. Dentro de cada linha de cultivo foram planejados diferentes tamanhos de ensaios de uniformidade. Para cada tamanho de ensaio de uniformidade planejado foram realizadas 3.000 reamostragens com reposição e estimados para cada amostra o coeficiente de autocorrelação espacial de primeira ordem (p), a variância (s2), a média (m) e o tamanho de parcela (Xo) pelo método da curvatura máxima do modelo do coeficiente de variação (CMCV). Posteriormente, também foram calculados os valores mínimo, percentil 2,5%, média, percentil 97,5% e máximo das estatísticas p, s2, m, e Xo. Ainda, para a estatística Xo, calculou-se a amplitude do intervalo de confiança de 95%. Finalmente, determinou-se o tamanho de ensaio de uniformidade, partindo-se do menor tamanho de ensaio planejado (três unidades básicas) e considerando como tamanho de ensaio de uniformidade o número de unidades básicas a partir do qual a amplitude do intervalo de confiança de 95% foi menor ou igual a duas unidades experimentais básicas. O tamanho do ensaio de uniformidade influencia a estimativa do tamanho de parcela para avaliar a fitomassa fresca de plantas de alface e a massa de frutos de pimentão, de tomateiro, de feijão-vagem e de abobrinha italiana. Ensaios de uniformidade com 27 unidades básicas (27 plantas) são suficientes para estimar o tamanho de parcela para avaliar a fitomassa fresca de plantas de alface com amplitude do intervalo de confiança de 95% menor ou igual a duas unidades experimentais básicas. Ensaios de uniformidade de pimentão com 29 unidades básicas (29 plantas) em estufa plástica, de tomateiro com 12 unidades básicas (12 plantas) em túnel plástico e de feijão-vagem com 21 unidades básicas (42 plantas) em túnel plástico, são suficientes para estimar o tamanho de parcela para avaliar a massa de frutos com amplitude do intervalo de confiança de 95% menor ou igual a duas unidades experimentais básicas. Ensaios de uniformidade de feijão-vagem com 18 unidades básicas (36 plantas) e de abobrinha italiana com dez unidades básicas (dez plantas) em estufa plástica são suficientes para estimar o tamanho de parcela para avaliar a massa de frutos com amplitude do intervalo de confiança de 95% menor ou igual a três unidades experimentais básicas. Recomenda-se o uso de parcelas com seis unidades experimentais básicas para avaliar a fitomassa fresca de plantas de alface e com sete, cinco, seis e oito unidades experimentais básicas, respectivamente, para avaliar a massa de frutos de pimentão, de tomateiro, de feijão-vagem e de abobrinha italiana.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this work was to characterize the potato genotypes for phosphorus efficiency evaluated in in vitro and in hydroponics growth systems. Experiments were conducted in in vitro with potato genotypes grown at two P levels, 5 and 50% concentration of MS medium, 1.935 mg P L-1 and 19.346 mg P L-1, respectively. The hydroponic experiment consisted of seven potato genotypes and two doses of P, 5 and 50% of the strength of the nutrient solution developed for soilless cultivation of potatoes (ANDRIOLO, 2006), called as a low (2.32 mg P L-1) and high (23.2 mg P L-1) levels of P. The plants were evaluated in in vitro at 40 days after inoculation and in hydroponic culture at 18, 39 and 62 days after planting. The direct and indirect effects of each variable on the efficiency of utilization of P in potato genotypes are dependent on the condition of cultivation (hydroponic or in vitro), the P concentration and the harvest time. Taken together the efficiency indexes of P utilization, it was possible to characterize that the potato genotypes responded differently to P deficiency in each growth system, with the exception of the SMIJ 319-1 genotype which in the two systems presented efficient in utilization and response to P. The in vitro culture system is not appropriate for the selection of potato genotypes with regard to determining the efficiency of utilization and response to P. / O objetivo deste trabalho foi caracterizar genótipos de batata quanto à eficiência nutricional para fósforo avaliada em sistemas de cultivo in vitro e em hidroponia. Para tanto, foram realizados experimentos in vitro com genótipos de batata crescidos em duas doses de P, 5 e 50% da concentração padrão do meio MS, as quais correspondem a 1,935 mg de P L-1 e 19,346 mg de P L-1, respectivamente. O experimento em hidroponia consistiu de sete genótipos de batata e duas doses de P, 5 e 50% da concentração padrão da solução nutritiva desenvolvida para o cultivo sem solo de batata (ANDRIOLO, 2006), chamados neste trabalho de baixo (2,32 mg P L-1) e alto (23,2 mg P L-1) níveis de P. As plantas in vitro foram avaliadas aos 40 dias após a inoculação e as em cultivo hidropônico aos 18, 39 e 62 dias após o plantio. Os efeitos diretos e indiretos de cada variável sobre a eficiência de utilização do P nos genótipos de batata são dependentes da condição de cultivo (in vitro ou hidropônico), da dose de P e da época de coleta. Pela união dos índices de eficiência de utilização ao P, foi possível caracterizar que os genótipos de batata responderam de modo diferenciado à deficiência de P em cada sistema de cultivo, com exceção do genótipo SMIJ 319-1 que nos dois sistemas se apresentou como eficiente na utilização e responsivo ao P. O sistema de cultivo in vitro não é adequado para a seleção de genótipos de batata quanto à eficiência de utilização e resposta ao P.

Potato average production in Brazil is well above the world s one, but in Rio Grande do Sul the opposite is true, as this state holds one of the country s smallest mean production. This fact is mainly due to the use of low quality tuber seed. The multiplication of virus-free propagation material, obtained by meristem culture, requires more efficient and economic technologies than the traditional soil-based ones. Various hydroponic systems have been proposed, but all of them stimulate excessive shoot growth. Increasing the salinity of the nutrient solution can reduce the vegetative growth of hydroponic crops, allowing at the same time the use of inferior quality water. The objective of this work was to determine the effect of the saline concentration of the nutrient solution on potato propagation. Two experiments were carried out, using plantlets and minitubers. In the first one, it was determined the effect of multiples of the nutrient solution concentration and in the second one, the effect of NaCl concentrations on plant growth, development and tuber yield. A standard nutrient solution prepared with, in mmol L-1, 13.0 NO3-; 1.5 H2PO4-; 1.5 SO4--; 4.0 Ca++; 6.5 K+ and 1.5 Mg++ was used in both experiments. In the first experiment, this solution was diluted until an electrical conductivity (EC) of 1.0 dS m-1 (T1, control) was reached and the treatments were four additional nutrient solution concentrations, calculated by coefficients of 2.0 (T2), 3.0 (T3), 4.0 (T4) and 5.0 (T5) from T1. Planting was made on March 24th, 2004. At 49 days after planting, mean mass of fresh tubers, shoot and tuber dry mass, tuber/shoot ratio and leaf area index differed from plantlets and minitubers. Plantlets and minitubers can be propagated in low nutrient solution concentrations of electrical conductivity values of 1.0 dS m-1. In the second experiment, the treatments were three salinity levels, reaching electrical conductivities of 2.2 dS m-1 (T1, control, standard nutrient solution without NaCl), 4.2 (T2), 6.2 (T3) and 8.2 dS m-1 (T4). Planting was done on September 24th, 2004, and harvest 62 days later. Tuber/shoot ratio was increased 3 to 4.3 times in plantlets and minitubers, respectively. At high NaCl concentrations plant development is delayed, shoot growth reduced and tuber growth and yield favoured. It was concluded that raising the saline concentration of the nutrient solution through multiple quantities of all the component salts does not increase tuber yield and has no effect on tuber/shoot ratio. By using NaCl, shoot growth is comparatively more reduced than that of minitubers, so it can be a management practice to reduce leaf expansion and nutrient solution use. / Apesar de o Brasil apresentar uma média de produção de batata acima da mundial, no Rio Grande do Sul o oposto se verifica, com uma das menores médias nacionais. Isto se deve principalmente ao uso de tubérculos-semente de baixa qualidade. A multiplicação de material propagativo livre de viroses, obtido por cultura de meristemas, exige tecnologias mais eficientes e econômicas que as tradicionais feitas no solo. Diversas opções de sistemas hidropônicos têm sido propostas, mas todas apresentam o problema de favorecer excessivamente o crescimento da parte aérea da planta. O aumento da salinidade da solução nutritiva pode restringir o crescimento vegetativo das culturas hidropônicas e ao mesmo tempo permitir a utilização de águas de inferior qualidade. O objetivo geral deste trabalho foi determinar o efeito da concentração salina da solução nutritiva na propagação da batata. Foram conduzidos dois experimentos, abrangendo plântulas e minitubérculos. No primeiro foi determinado o efeito de concentrações múltiplas da solução nutritiva e no segundo o efeito de concentrações de NaCl no crescimento, desenvolvimento e produtividade. Uma solução nutritiva padrão com, em mmol L-1, 13,0 NO3-; 1,5 H2PO4-; 1,5 SO4--; 4,0 Ca++; 6,5 K+ e 1,5 Mg++, foi empregada em ambos os experimentos. No primeiro experimento, esta solução foi diluída até chegar a uma condutividade elétrica (CE) de 1,0 dS m-1 (T1, testemunha) e quatro concentrações adicionais foram comparadas como tratamentos, calculadas por coeficientes de 2,0 (T2), 3,0 (T3), 4,0 (T4) e 5,0 (T5) a partir de T1. O plantio foi feito em 24 de março de 2004. Aos 49 dias após o plantio, a massa média dos tubérculos frescos, a massa seca da parte aérea e dos tubérculos, a relação tubérculos/parte aérea e o índice de área foliar diferiram quando oriundas de plântulas e de minitubérculos. Plântulas e minitubérculos podem ser propagados em concentrações baixas de solução nutritiva, com valores da ordem de 1,0 dS m-1. No segundo experimento, os tratamentos foram três níveis de salinidade, alcançando condutividades elétricas de 2.2 dS m-1 (T1, testemunha, solução nutritiva padrão sem NaCl), 4.2 (T2), 6.2 (T3) e 8.2 dS m-1 (T4). O plantio foi realizado em 24 de setembro de 2004 e a colheita aos 62 dias. A relação tubérculos/parte aérea aumentou 3 a 4,3 vezes nas plântulas e nos minitubérculos, respectivamente. A elevação da salinidade por NaCl provoca atraso no desenvolvimento da planta, reduz o crescimento da parte aérea e favorece o crescimento e a produtividade de tubérculos. Concluiu-se que aumentar a concentração salina da solução nutritiva através de quantidades múltiplas de todos os sais fertilizantes que entram na composição, não aumenta a produtividade e não altera a relação tubérculos/parte aérea. Através do uso de NaCl, o crescimento da parte aérea é reduzido com mais intensidade do que o dos minitubérculos, podendo ser uma prática de manejo para diminuir a expansão foliar e o consumo de solução nutritiva.

Les populations ouest européennes de Phytophthora infestans, l’oomycète responsable du mildiou chez la pomme de terre, sont caractérisées par une structure clonale et un remplacement rapide des lignées dominantes. Cette thèse visait à identifier les déterminants écologiques, phénotypiques et évolutifs du caractère invasif de ces lignées clonales. Pour cela, les dynamiques génotypiques et phénotypiques de populations ont été analysées sur deux échelles de temps, l’une sur près d’une décennie et l’autre via un suivi longitudinal sur deux épidémies consécutives. Ces suivis étaient complétés par l’étude des réponses adaptatives au sein de ces populations liées aux principaux traits d’histoire de vie du parasite. Ces résultats tendent à rejeter l’hypothèse, souvent avancée, que la capacité invasive est liée à une plus grande agressivité des nouvelles lignées par rapport aux anciennes. De plus, le suivi sur deux ans a révélé un scénario complexe, avec la présence de deux lignées clonales domalors que les isolats 6_A1 produisent un grand nombre de petits sporanges, ceux des 13_A2 sont moins nombreux mais de plus grande taille. La coexistence au sein d’une même population de ces stratégies pourrait être due au trade-off entre nombre et taille des sporanges que nous avons également mis en évidence. Enfin, différentes réponses à la température entre ces lignées clonales ont été observées, ainsi que des patrons d’adaptation locale au sein de populations géographiquement éloignées. Ces travaux soulignent que différents facteurs d'adaptation peuvent impacter les mêmes traits biologiqu / West European populations of Phytophthora infestans, the oomycete causing late blight in potato, are characterized by a clonal structure and rapid replacement of dominant lineages. This work thus aimed to identify the ecological, phenotypic and evolutionary determinants of the invasive character of these clonal lineages. To this end, the phenotypic and genotypic population dynamics were analysed over two time scales, one over nearly a decade and a shorter one consisting in a longitudinal tracking over two consecutive epidemics. This monitoring was supplemented by the analysis of adaptive responses within these populations with respect to the main life-history traits of the parasite. These results tend to reject the hypothesis, often advanced, that the invasive ability is linked to a higher aggressiveness of the new clonal lineages compared to the previous ones. Moreover, the short-term study revealed complex scenario, involving the presence of two main clonal lineages (6_A1 and 13_A2)while 6_A1 isolates produced many, small sporangia, those of 13_A2 isolates are fewer but bigger. The coexistence within a single population of these strategies could result from the trade-off between the spore size and spore number, that we also demonstrated. Finally, differential responses between clones to temperature were observed, as well as clear local adaptation patterns among geographically distant populations. This work highlight that different adaptive factors can impact the same biological traits of P. infestans and that it is crucial to think about the consequences of these concom

Les nématodes à kystes sont l’un des bioagresseurs causant le plus de dégâts sur les cultures de pommes de terre. La résistance trouvée chez l'accession spl88S.329.18, issue de l'espèce Solanum sparsipilum est caractérisée par un déterminisme oligogénique avec un QTL à localisé sur le chromosome V (GpaVspl) et un QTL mineur localisé sur le chromosome XI(GpaXIspl). Pour obtenir une résistance de haut niveau, l'effet du QTL GpaVspl, doit êtrecomplémenté par celui du QTL à effet faible GpaXIspl. Par génomique comparative, le locusGpaV a été localisé dans un intervalle compris entre 16 et 60 kb sur les génomes de la tomateet des espèces apparentées à la pomme de terre, Solanum demissum et Solanum phureja. Deuxgènes ont été annotés dans cet intervalle sur les génomes de la tomate et de S. demissum : lepremier appartient à la famille des TIR-NBS-LRR (TNL), famille de gènes de résistanceclassiques, et le second appartient à la famille des « mitochondrial, transcription terminationfactor » (mTERF), dont l’implication dans des mécanismes de résistance n’a jamais étédémontrée.Les objectifs de ma thèse étaient d'identifier le(s) gène(s) responsable(s) de la résistance àG. pallida, conférée par le locus GpaVspl, et d'étudier sa régulation. Suite à la publication de laséquence du génome de S. phureja, en 2011, nous avons mis en évidence que le locus GpaVétait dupliqué chez S. phureja et que cette duplication était également présente chezS. sparsipilum. Les quatre gènes annotés au locus GpaVspl ont été nommésSpl_mTERF18430, Spl_TNL18429, Spl_mTERF18453 et Spl_TNL18428.L'effet des deux gènes Spl_mTERF18430 et Spl_TNL18428 sur la résistance à G. pallida aété analysé via des expériences de transformation génétique suivies par des tests de résistancesur les plantes transformées. Un effet partiel du gène Spl_TNL18428 sur la résistance àG. pallida a été mis en évidence par complémentation de plantes sensibles. Aucun effetsignificatif n'a été détecté pour le gène Spl_mTERF18430. Des expériences d'extinctiongénique suggèrent que le deuxième gène TIR-NBS-LRR, Spl_TNL18429, qui est égalementexprimé dans les racines et qui présente un fort pourcentage d'identité de séquence avec legène Spl_TNL18428, pourrait également être impliqué dans la résistance à G. pallida.L'expression du gène rapporteur GFP, placé sous le contrôle du promoteur du gèneSpl_TNL18428, est fortement induite dans les cellules situées autour du syncytium. Cecirenforce l'hypothèse d'une implication du gène Spl_TNL18428 dans la résistance à G. pallida,car la localisation de l'expression de la GFP est similaire à celle de la nécrose, qui estcaractéristique de la réaction développée par les plantes résistantes autour du syncytium induitpar les nématodes.En tenant compte des données bibliographiques récentes, montrant que plusieurs gènes NBSLRRpeuvent être indispensables à l'expression d'une résistance, nos résultats suggèrent queles deux gènes Spl_TNL18428 et Spl_TNL18429 sont nécessaires à l'expression de larésistance à G. pallida / Cyst nematodes are one of the pests that cause the most damage to potato cultures. Resistance found in the accession spl88S.329.18 in Solanum sparsipilum is characterized by oligogenic determinism with a strong effect QTL on chromosome V (GpaVspl) and a minor effect QTL on chromosome XI (GpaXIspl). To obtain a high level of resistance, the effect of QTL GpaVspl must be complemented by the low effect QTL GpaXIspl. By comparative genomics, the GpaV locus was located in a range between 16 and 60 kb in genomes of tomato and potato related species: Solanum demissum and Solanum phureja. Two genes were annotated: the first belonging to the TIR -NBS -LRR gene family (TNL) and the second one belonging to the “mitochondrial transcription termination factor” family (mTERF). The effect of both genes -Spl_TNL18428 and Spl_mTERF18430- on resistance to G. pallida were analyzed via genetic transformation experiments followed by resistance tests on transformed plants. A partial effect of Spl_TNL18428 on resistance to G. pallida was identified by complementation of susceptible plants. Gene silencing experiments suggested that Spl_TNL18429, which occurs in roots and presents a high percentage of sequence identity with the gene Spl_TNL18428, is also involved in resistance to G. pallida. The expression of the GFP reporter gene, under the control of the Spl_TNL18428 gene promoter, is strongly induced in cells located around the syncytium. This strengthens the hypothesis of an involvement of Spl_TNL18428 gene in resistance to G. pallida, because the location of GFP expression is similar to necrosis, which is characteristic of resistant plants. Taking into account that recent data showing that several NBS-LRR genes may be essential for the expression of resistance, our results suggest that both Spl_TNL18428 and Spl_TNL18429 genes are necessary for the expression of resistance to G. pallida

Les derniers acteurs de la voie de signalisation à l’éthylène sont des facteurs de transcription appelés ERF (Ethylene Response Factors). La connaissance de leur rôle spécifique dans la régulation des processus développementaux dépendant de l’éthylène reste limitée. Les travaux présentés dans la thèse concernent la caractérisation fonctionnelle du gène Sl-ERF.B3, un membre de cette grande famille de régulateurs transcriptonnels dans la tomate (Solanum lycopersicum). Utilisant une stratégie répresseur dominant ; il est montré en particulier que ce gène intervient dans la mise en place de la réponse à l’éthylène et dans le contrôle de la maturation du fruit. L’expression d’une construction ERF.B3-SRDX, une version chimérique de Sl-ERF.B3 fusionné à un domaine répresseur de type EAR, entraine des phénotypes pléotropiques aussi bien dans la signalisation de l’éthylène que dans le développement des parties végétatives et des organes reproducteurs. Ainsi, une altération de la triple réponse à l’éthylène est constatée chez les lignées transgéniques et au stade adulte, les plantes présentent des phénotypes d’épinastie des feuilles, de sénescence prématurée des fleurs et d’abscission accélérée des fruits. L’ensemble de ces observations est corrélée avec une modification de l’expression de gènes impliqués dans la biosynthèse et la réponse à l’éthylène. Ces données suggèrent que ERF.B3 intervient dans un mécanisme de rétro-control de la réponse à l’éthylène en agissant à la fois sur les gènes de biosynthèse et de signalisation de l’hormone. Au niveau du fruit, la sur-expression d’ERF.B3-SRDX entraine une modification du processus de maturation avec un retard notable de l’avènement de l’acquisition de la compétence à murir. Cependant, une fois la maturation initiée, elle s’accompagne d’une forte production d’éthylène et d’une accélération du ramollissement du fruit. A l’inverse, l’accumulation de pigment est inhibée par altération de la voie de biosynthèse des caroténoïdes. Ces données phénotypiques sont corrélées avec le niveau d’expression des gènes clés impliqués dans ces processus. Les résultats indiquent que dans les lignées transgéniques, il y a découplage de certaines caractéristiques de la maturation du fruit et permettent de mettre en lumière le rôle d’ERF.B3 dans la régulation des processus de développement dépendant de l’éthylène chez la tomate. / Ethylene Response Factors (ERFs) are known to be the last transcription factors of the ethylene transduction pathway. Their specific role in ethylene-dependent developmental processes remains poorly understood. This work demonstrated a specific role of Sl- ERF.B3, a member of the ERF gene family in tomato (Solanum lycopersicum), in mediating ethylene response and fruit ripening through a dominant repressor strategy. ERF.B3-SRDX dominant repressor etiolated seedlings displayed partial constitutive ethylene-response in the absence of ethylene and adult plants exhibited typical ethylenerelated alterations such as leaf epinasty, premature flower senescence and accelerated fruit abscission. The multiple symptoms related to enhanced ethylene sensitivity correlate with the altered expression of ethylene biosynthesis and signaling genes, suggesting the involvement of Sl-ERF.B3 in a feedback mechanism regulating components of ethylene production and response. In addition, over-expression of ERF.B3-SRDX in tomato results in alterations in both fruit morphology and ripening process. The attainment of competence to ripen is dramatically delayed in ERF.B3-SRDX fruits but once ripening proceeds it is associated with high climacteric ethylene production and enhanced fruit softening while pigment accumulation is strongly reduced. Moreover, a number of genes involved in the fruit ripening process showed expression pattern deviating from that of wild type. These data suggest a putative role of Sl-ERF.B3 in the transcriptional network underlying the ripening process and uncover a mean for uncoupling some of the main features of fruit ripening such as fruit softening and pigment accumulation. Overall, the study highlighted the importance of an ERF gene in ethylene-mediated developmental processes such as plant growth and fruit ripening.

Analyse fonctionnelle de la protéine Enhancer of Zeste, SlEZ2, chez la tomate, Solanum lycopersicumLes protéines Polycomb, initialement découvertes chez la drosophile, ont récemment caractérisées chez les plantes où elles remplissent des fonctions essentielles au cours du développement de la plante. Chez la drosophile, les protéines polycomb (PcG) agissent sous forme de trois complexes multi-protéiques : PRC1, PRC2 et PhoRC. Seulement, deux de ces complexes ont été identifiés chez les plantes : un orthologue fonctionnel du complexe PRC1 (PRC1-like) et PRC2. Le complexe PRC2 maintien la chromatine dans un état condensé et intervient dans le contrôle du développement des fleurs, des graines, des fruits et des feuilles. Chez la tomate Solanum lycopersicum, le complexe PRC2 est composé de trois protéines polycomb : SlEMF2 (EMbryotic Flower), SlFIE (Fertilization Independent Endosperm) and SlE(Z) (Enhancer of Zeste). Les protéines SlE(Z) portent l’activité histone méthyl transférase qui permet la mise en place de la marque répressive H3K27me3. Chez la plante modèle, Arabidopsis thaliana, cette marque joue un rôle essentiel au cours du développement de la plante Afin d’étudier le rôle du complexe PRC2 dans le développement du fruit et de la plante de tomate, et plus particulièrement de la protéine SlE(Z), nous avons identifié trois gènes codant les protéines SlE(Z) : SlEZ1, SlEZ2 et SlEZ3. Au laboratoire, il a récemment été montré que la protéine SlEZ1 intervient au cours du développement floral (How Kit et al., 2010). L’objectif de ce travail est de déterminer la fonction de la protéine SlEZ2 au cours du développement du fruit et de la plante de tomate. Pour cela, nous avons analysé des plantes transgéniques sous exprimant le gène SlEZ2, orthologue au gène CURLY LEAF d’A. thaliana, par stratégie RNAi. Ce travail indique que la protéine SlEZ2 est impliquée dans la croissance de la plante de tomate, ainsi que dans le développement des feuilles, des fleurs et des fruits. Les plantes transgéniques présentent des phénotypes pléiotropes tels que des fleurs et des feuilles modifiées, un fort taux d’avortement des fruits, des fruits de texture et de couleur altérées ainsi qu’une réduction de la taille des plantes. De plus, nous avons identifiés quatre gènes ciblés par la protéine SlEZ2 dont l’expression est dérégulée dans les feuilles. Il s’agit de deux gènes à MADS box, TAG1 et TAGL1, ainsi que de deux gènes KNOX, LeT6 et TKN4. / Functional analysis SlEZ2, a tomato Enhancer of zeste proteinPolycomb proteins, first discovered in Drosophila, have been identified in plants and play essential functions in plant development. In Drosophila, polycomb proteins (PcG) acts as a complex and three have been identified: PRC1, PRC2 and PhoRC. However, only two polycomb complexes have been identified in plants: like-PCR1 and PRC2. The PCR2 complex maintain chromatin in a closed state and control flower, seed, fruit and leaf development.In tomato Solanum lycopersicum, PRC2 is composed by three polycomb proteins SlEMF2 (EMbryotic Flower), SlFIE (Fertilization Independent Endosperm) and SlE(Z) (Enhancer of Zeste)(Enhancer of Zeste). SlE(Z) proteins have a methyltransferase activity that puts in place an repressive epigenetic mark a trimethylation of lysine 27 histone 3. In plant model, Arabidopsis thaliana, this mark plays an essential role in plant development but little is known about PRC2 role in plant and fruit development of tomato. In order to unravel the function of the E(z) protein in the control of tomato fruit and plant development, we have characterized three E(z) encoding genes, namely SlEz1, SlEz2 and SlEZ3. In a recent work, we reported that SlEZ1 protein plays a role in flower development (How Kit at al., 2010). The aim of this present study was to determine the function of the SlEZ2 protein in plant and fruit development. We present our results focusing on RNAi transgenic plants which underexpressed SlEZ2 gene, homologue of Curly Leaf Arabidopsis gene. This analysis indicates that SlEZ2 protein is implicated in tomato plant growth and affects also leaf, flower and fruit development. Phenotypes include abnormal flowers and leafs, fruit development abortion, altered fruit colour and texture and plant of reduced size. Moreover, we characterize four target genes of SlEZ2 genes in leaves which present a deregulated expression : TAG1, TAGL1, LeT6 and TKN4.

Au sein de l’unité mixte de recherche 619 de l’Institut National de Recherche Agronomique, le groupe « Organogénèse du Fruit et Endoréduplication » étudie les acteurs moléculaires prenant part au contrôle du cycle cellulaire dans le fruit de tomate. L’objet de la présente thèse est l’étude de l’inhibiteur du cycle cellulaire Kip-Related Protein, et son rôle durant le développement du fruit. Identification de motifs protéiques fonctionnels chez l’Inhibiteur de Kinase Cycline-Dependent SlKRP1 chez Solanum lycopersicum : Leur rôle dans les interactions avec des partenaires du cycle cellulaire Les Kip-related proteins (KRPs) jouent un rôle majeur dans la régulation du cycle cellulaire. Il a été montré qu’ils inhibent les complexes CDK/Cyclin et ainsi bloquent la progression du cycle cellulaire. Malgré leur manque d’homologie avec leurs homologues animaux au delà de leur motif de liaison CDK/Cyclin, localisé à l’extrémité C-terminal de la protéine dans les séquences de plante, des études antérieurs ont montré la présence de motifs conservés spécifiques aux plantes chez certaines KRPs. Nous n’avons cependant que peu d’information concernant leur fonction. Nous montrons ici que les KRPs sont distribués en deux sous groupes phylogénétiques, et que chaque sous-groupe dispose de courts motifs spécifiques conservés. Les KRPs du sous-groupe 1 disposent ainsi de six motifs conservés entre eux. Utilisant SlKRP1, qui appartient au sous-groupe 1, nous avons identifié des motifs responsables de la localisation de la protéine et de ses interactions protéine-protéine. Nous montrons que le motif 2 est responsable de l’interaction avec CSN5, une sous-unité du complexe signalosome, et que le motif 5 a un effet redondant avec le motif 3 pour ce qui est de la localisation sub-cellulaire de la protéine. Nous montrons de plus que SlKRP1 est capable de guider SlCDKA1 et SlCycD3;1 vers le noyau, et ce même en l’absence du motif de liaison CDK/Cycline précédemment référencé. Ce nouveau site d’interaction est probablement localisé dans la partie centrale de la séquence de SlKRP1. Ces résultats apportent de nouveaux indices quant au rôle de la partie encore méconnue de cette protéine. La surexpression de SlKRP1 dans le mésocarpe de tomate détruit la proportionnalité entre endoréduplication et taille cellulaire Le fruit est un organe spécialisé résultant du développement de l’ovaire après pollinisation et fertilisation, et qui offre un environnement adéquat pour la maturation des graines et leur dispersion. De part leur importance en nutrition humaine et leur importance économique, les espèces à fruit charnu ont été le sujet d’étude développementales principalement orientée vers la formation de l’ovaire, la mise à fruit et la maturation du fruit. La phase de croissance du fruit a été beaucoup moins étudiée, bien que la division cellulaire et la croissance cellulaire prenant place durant cette période soient cruciales à la détermination de la taille finale du fruit, ainsi que de sa masse et sa forme. Le développement du mésocarpe du fruit de tomate se déroule par la succession d’une phase de division cellulaire suivie d’une phase d’expansion cellulaire associée à l’endoréduplication, menant à la formation de cellules géantes (jusqu’à 0,5mm) avec des niveaux de ploïdie pouvant atteindre 256C. Bien qu’une relation évidente entre endoréduplication et croissance cellulaire ait été montrée par de nombreux exemples chez les plantes, le rôle exact de l’endoréduplication n’a toujours pas été élucidé, étant donné que la plupart des expériences induisant une modification du niveau d’endoréduplication dans la plante affectaient aussi la division cellulaire. Nous avons étudié la cinétique du dévelopement du mésocarpe de tomate au niveau morphologique et cytologique et avons étudié l’effet de la diminution du niveau d’endoréduplication sur le dévelopement du fruit en sur-exprimant l’inhibiteur du cycle cellulaire Kip-Related Protein 1 (SlKRP1) spécifiquement dans les cellules en croissance du mésocarpe de tomate. Nous montrons une proportionnalité directe entre endoréduplication et taille cellulaire durant le développement normal du fruit, ce qui nous a permis de construire un modèle de développement du mésocarpe définissant l’épaisseur du péricarpe en ne prenant en compte que le nombre de divisions cellulaires et le nombre de tours d’endoréduplication. De façon surprenante, les mésocarpes de tomate affectés dans leur niveau d’endoréduplication par la sur-expression de SlKRP1 ne sont pas affectés au niveau de la taille des cellules ou du fruit, ni dans leur contenu métabolique. Nos résultats démontrent pour la première fois qu’alors que le niveau de ploïdie est étroitement lié avec la taille des cellules et du fruit, l’endoréduplication n’est pas responsable de la croissance cellulaire du mésocarpe de tomate. / Within the Joint Research Unit 619 of the National Institute of Agronomic Research (INRA), the group "Organogenesis of the Fruit and endoreduplication" examines the molecular players involved in cell cycle control in tomato fruit. The purpose of this thesis is the study of the cell cycle inhibitor Kip-Related Protein and its role during fruit development. Identification of protein motifs in the functional inhibitor of Cyclin-Dependent Kinase in Solanum lycopersicum SlKRP1: Their role in interactions with partners in the cell cycle The Kip-related proteins (KRPs) play a major role in the regulation of cell cycle. It has been shown to inhibit the CDK / Cyclin and thus block cell cycle progression. Despite their lack of homology with their counterparts in animals beyond their binding motif CDK / Cyclin, located at the C-terminal protein sequences in the plant, previous studies have shown the presence of conserved motifs plant specific in some KRPs, but there is little information about their function. We show here that the KRPs are distributed into two phylogenetic groups, and that each subgroup has specific short conserved motifs. The KRPs from subgroup 1 have six conserved motifs. Using SlKRP1, which belongs to subgroup 1, we have identified the motifs responsible for the localization of the protein and protein-protein interactions. We demonstrate that the pattern 2 is responsible for the interaction with CSN5, a subunit of the signalosome complex, and that the motif 5 is redundant with motif 3 with respect to the sub-cellular localization of the protein. We also show that SlKRP1 is capable of guiding SlCDKA1 and SlCycD3; 1 to the nucleus, even in the absence of CDK / cyclin binding motif previously referenced. This new site of interaction is probably located in the central part of the sequence of SlKRP1. These results provide new clues about the role of the little-known part of this protein. Overexpression of SlKRP1 in tomato mesocarp disrupts the proportionality between endoreduplication and cell size The fruit is a specialized organ which results from the ovary after pollination and fertilization, and provides a suitable environment for seed maturation and dispersal. Because of their importance in human nutrition and economic importance, fleshy fruit species have been the subject of study mainly focused on the developmental formation of the ovary, fruit set and fruit ripening. The stage of fruit growth has been much less studied, although cell division and cell growth taking place during this period are crucial to determining the final size of the fruit, as well as its mass and shape. The development of tomato fruit mesocarp occurs by the estate of a phase of cell division followed by a phase of cell expansion associated with endoreduplication, leading to the formation of giant cells (up to 0.5 mm) with ploidy levels of up to 256C. Although a clear relationship between endoreduplication and cell growth has been shown by many examples in plants, the exact role of endoreduplication has still not been elucidated, since most of the experiments leading to a change in the level of endoreduplication in plants also affected cell division. We studied the kinetics of the development of tomato mesocarp morphologically and cytologically and studied the effect of the reduced level of endoreduplication in the development of the fruit over-expressing the cell cycle inhibitor Kip-Related Protein 1 (SlKRP1) specifically in the growing cells of the tomato mesocarp. We show a direct proportionality between endoreduplication and cell size during normal development of the fruit, which allowed us to build a model for development of mesocarp defining the thickness of the pericarp by taking into account the number of cell divisions and the number of rounds of endoreduplication. Surprisingly, the tomato mesocarps affected in their level of endoreduplication by over-expression of SlKRP1 are not affected in terms of cell size and fruit, or on their metabolic content. Our results demonstrate for the first time that while the level of ploidy is closely linked with cell size and fruit, endoreduplication is not responsible for the cell growth of tomato mesocarp.

La androgénesis es un proceso experimental que permite la obtención de líneas puras doble haploides a través de embriogénesis o callogénesis inducida partiendo, en la mayoría de los casos, del gametófito masculino (polen bicelular joven) o en la mayoría de los casos, su precursor, la microspora. Desde una perspectiva biotecnológica, esta posibilidad adquiere gran relevancia, pues las líneas puras son la base del proceso de obtención de semilla híbrida, y este proceso permite reducir a una sola generación, las 8 o 9 generalmente necesarias en el caso de utilizar métodos de mejora genética clásica para obtener las líneas puras. En la presente Tesis Doctoral se aborda el estudio de la inducción de androgénesis aplicando en paralelo dos abordajes: uno básico, mediante el estudio de factores que influyen y cambios que tienen lugar en la microspora al ser inducida, y uno aplicado, orientado a mejorar la eficiencia de inducción en especies recalcitrantes. El estudio se lleva a cabo en tres especies: la colza (Brassica napus), utilizada como sistema modelo para el estudio básico, y dos recalcitrantes, tomate (Solanum Lycopersicum), y berenjena (Solanum melongena). En resumen, mediante los estudios planteados en esta Tesis, se pretende conocer mejor algunos de los procesos de la androgénesis mediante su estudio en especies modelo como la colza, y recalcitrantes como el tomate. Además se pretende mejorar la eficiencia de la obtención de doble haploides en berenjena, desarrollando un método eficiente de cultivo de microsporas aisladas de berenjena. / Corral Martínez, P. (2013). Obtención de doble haploides en especies de interés agronómico: análisis de agentes y mecanismos celulares implicados en la inducción androgénica en berenjena, colza y tomate [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31643

Expanding global populations, unequal food distribution and disease pressure suggest food poverty is increasing. Consequently, much attention is focussed on alternative natural methods in which to increase agricultural yield. Previously, it was observed that Trichoderma hamatum strain GD12 and its respective N-acetyl-β-D-Glucosamine mutant ∆Thnag:hph promoted plant biomass and fitness that, as a result, may provide a credible natural alternative to synthetic fertilisers. However, on a molecular level, the manner in which this is achieved has not been fully elucidated. In this thesis, I report the biofertiliser effect of GD12 and mutant ∆Thnag::hph once applied to autoclaved peat microcosms as sole applications. Furthermore, I demonstrate the biocontrol ability of GD12 when co-inoculated with Sclerotinia sclerotiorum or Rhizoctonia solani and reveal, that once mycelium co-inoculation has occurred, GD12 increase plant biomass and provide protection; whilst ∆Thnag::hph does not. Consequently, I challenged the biocontrol effects of Trichoderma metabolite extract where I validate that both Trichoderma wild type GD12 and mutant ∆Thnag::hph are incapable of suppressing pathogen growth. Subsequently, I characterised the up-regulated signatures associated with GD12 and ∆Thnag::hph using LC-MS techniques where unique compounds were discovered from each strain of Trichoderma. In conclusion, I provide evidence that N-acetyl-β-D-Glucosamine mutation bring about metabolomic changes that affect the fungal secretome which, in turn, alters plant phenotype, fitness and germination. Furthermore, I have shown that these effects are species specific and depend upon pathogen, plant and fungal properties. However, further investigations are needed to fully elucidate the compound(s) responsible for biocontrol and biofertilisation; especially plant-specific effects that take place as a consequence of fungal activity.