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Changes in environmental temperature influence many aspects of plant metabolism; however, the underlying regulatory mechanisms remain poorly understood. In addition to their role in light perception, phytochromes (PHYs) have been recently recognized as temperature sensors affecting plant growth. In particular, in Arabidopsis thaliana, high temperature reversibly inactivates PHYB, reducing photomorphogenesis-dependent responses. Here, we show the role of phytochrome-dependent temperature perception in modulating the accumulation of isoprenoid-derived compounds in tomato (Solanum lycopersicum) leaves and fruits. The growth of tomato plants under contrasting temperature regimes revealed that high temperatures resulted in co-ordinated up-regulation of chlorophyll catabolic genes, impairment of chloroplast biogenesis, and reduction of carotenoid synthesis in leaves in a PHYB1B2-dependent manner. Furthermore, by assessing a triple phyAB1B2 mutant and fruit-specific PHYA- or PHYB2-silenced plants, we demonstrated that biosynthesis of the major tomato fruit carotenoid, lycopene, is sensitive to fruit-localized PHY-dependent temperature perception. The collected data provide compelling evidence concerning the impact of PHY-mediated temperature perception on plastid metabolism in both leaves and fruit, specifically on the accumulation of isoprenoid-derived compounds. Fil: Bianchetti, Ricardo E.. Universidade de Sao Paulo; Brasil Fil: de Luca, Maria Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina Fil: de Haro, Luis Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina Fil: Rosado, Daniele. Universidade de Sao Paulo; Brasil Fil: Demarco, Diego. Universidade de Sao Paulo; Brasil Fil: Conte, Mariana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina Fil: Bermúdez, Luisa. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentina Fil: Freschi, Luciano. Universidade de Sao Paulo; Brasil Fil: Fernie, Alisdair R.. Max Planck Institute Of Molecular Plant Physiology; Alemania Fil: Michaelson, Louise. Rothamsted Research; Reino Unido Fil: Haslam, Richard P.. Rothamsted Research; Reino Unido Fil: Rossi, Magdalena. Universidade de Sao Paulo; Brasil Fil: Carrari, Fernando Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentina

Al monitorear los cambios en el ambiente lumínico, las plantas pueden obtener información acerca de la proximidad de las plantas vecinas. Los jasmonatos (JAs) son reguladores lipídicos que juegan un papel central en el control de las respuestas de defensa frente a patógenos y plagas, así como también en la regulación de los procesos de crecimiento y desarrollo. Una disminución en la relación rojo: rojo lejano (R:RL) de la luz representa una señal de competencia para las plantas terrestres. Esta señal es detectada por el fotorreceptor fitocromo B (phyB) y, entre otras cosas, induce la aceleración del crecimiento y elongación y reprime la expresión de defensas de las plantas. Los efectos de las bajas relaciones R:RL sobre el sistema de defensas están mediados, al menos en parte, a través de una reducción en la señalización de los JAs. En esta tesis doctoral se pretende avanzar en la comprensión de los mecanismos que controlan el efecto de R:RL y phyB en las respuestas a JA en Arabidopsis thaliana. Se postulan posibles mecanismos mediante los cuales la inactivación del phyB por bajas relaciones R:RL produce la disminución en la sensibilidad de la vía de los JAs. Para este fin, he combinado un enfoque genético con el uso de herramientas fisiológicas, bioquímicas y moleculares para estudiar los efectos de la calidad de la luz sobre los componentes críticos de la vía de señalización de JA. Los resultados presentados en esta tesis demuestran que el efecto de las bajas relaciones R:RL, provocando una disminución de la sensibilidad a JA, requiere de la proteína JA-ZIM domain 10(JAZ10). También demostramos que la degradación de las proteínas DELLA (mediada por el aumento en la actividad de giberelinas (GAs) ), es necesaria para que se manifieste la represión de la vía de JA en condiciones de bajas relaciones R:RL. Por último, los resultados sugieren que, además de este efecto bien caracterizado de las GAs sobre la señalización de JA, mediado por la degradación de las proteínas DELLAs, GA reprime las respuestas de defensa por un nuevo mecanismo. En este mecanismo, GA aumenta la estabilidad de la JAZ10 y retarda la degradación de esta proteína inducida por JA.

Las plantas de maíz (Zea mays L.)perciben la presencia de individuos a través de cambios en la calidad de luz del ambiente (cambios del R/RL)en el que crecen y desencadenan respuestas foto-morfogénicas a fin de reducir el sombreo mutuo. Los fitocromos B1 y B2 estarían involucrados en estas respuestas. Por otro lado los sistemas de producción del cultivo de maíz en alta densidad de siembra promueven desde etapas tempranas cambios en el crecimiento de las plantas (i.e. distinta habilidad competitiva de los individuos), que podrían estar relacionados con su mayor o menor reactividad en percibir vecinos. Se realizaron dos experimentos a campo con una línea de maíz con fitocromos activos (WT)y sus iso-líneas con mutaciones en los fitocromos B1 y B2, en dos densidades de siembra (9 y 30pl m-2, i.e. variación en R/RL). Los objetivos fueron evaluar i)los determinantes del crecimiento de las plantas y del cultivo, ii)el rol de los fitocromos B en las variables medidas, iii)la variabilidad poblacional del crecimiento y iv)la habilidad competitiva de cada línea en poli-culturas (WT/phyB1, WT/phyB2, phyB1/phyB2 y WT/phyB1/phyB2). La línea phyB1 presentó menor altura y diámetro de tallos, menor área foliar y distribución aleatoria de hojas que la WT. La línea phyB2 sólo presentó menor área foliar. El crecimiento de los cultivos, la producción de biomasa y el rendimiento de grano, sin embargo, se vió afectado por ambas mutaciones de fitocromo B, con una penalidad mayor en phyB1 y con un mayor rendimiento de phyB2 en alta densidad de siembra por una mayor fertilidad de las espigas. Por último, ambas mutaciones redujeron la variabilidad poblacional del cultivo y confirieron a las plantas una menor habilidad competitiva en poli-culturas aunque esto no representó una penalidad en el rendimiento del lote por una mayor fijación de granos en la WT.

In several species, seed germination is regulated by light in a way that restricts seedling emergence to the environmental conditions that are likely to be favourable for the success of the new individual, and therefore, this behaviour is recognized to have adaptive value. The phytochromes are one of the most relevant photoreceptors involved in light perception by plants. We explored the redundancy and diversity functions of the phytochrome family in the control of seed responsiveness to light and gibberellins (GA) by using a set of phytochrome mutants of Arabidopsis. Our data show that, in addition to the well-known role of phyB in the promotion of germination in response to high red to far-red ratios (R/FR), phyE and phyD stimulate germination at very low R/FR ratios, probably by promoting the action of phyA. Further, we show that phyC regulates negatively the seed responsiveness to light, unravelling unexpected functions for phyC in seed germination. Finally, we find that seed responsiveness to GA is mainly controlled by phyB, with phyC, phyD and phyE having relevant roles when acting in a phyB-deficient background. Our results indicate that phytochromes have multiple and complex roles during germination depending on the active photoreceptor background. Fil: Arana, Maria Veronica. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche; Argentina Fil: Sanchez Lamas, Maximiliano. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina Fil: Strasser, Bárbara. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina Fil: Ibarra, Silvia Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas A la Agricultura; Argentina Fil: Cerdan, Pablo Diego. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina Fil: Botto, Javier Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas A la Agricultura; Argentina Fil: Sanchez, Rodolfo Augusto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas A la Agricultura; Argentina

Dormancy is an adaptive mechanism that enables woody plants to survive the freezing temperatures of winter. This complex process is characterized by the cessation of meristem activity, which is accompanied by winter bud set, extensive metabolic remodelling, an acquired high tolerance to cold and, in deciduous trees, by leaf senescence and abscission. The induction of dormancy occurs in response to seasonal environmental signals. In most woody plants, shortening of the photoperiod induces growth cessation, bud set, and some degree of cold acclimation. The subsequent drop in temperature then leads to a greater tolerance to cold and leaf fall. Experimental evidence indicates that the phytochrome system plays an important role as a day length sensor, and it has been recently reported that in poplar (Populus tremula x tremuloides), the photoperiodic control of dormancy induction is driven by a molecular mechanism that shares components with the mechanism of the photoperiodic control of flowering time in Arabidopsis. In contrast, the effects of low temperatures are less well understood. Nonetheless, it has been established that the chestnut (Castanea sativa Mill.) circadian molecular clock is disrupted both during winter and in response to cold, with presumable consequences on the general physiology of the plant. However, there is no direct evidence so far for its role in dormancy regulation., La dormancia es un mecanismo adaptativo que capacita a las plantas leñosas para sobrevivir a las bajas temperaturas invernales. Este complejo proceso se caracteriza por el cese de la actividad de los meristemos, y va acompañado del desarrollo de las yemas de otoño, de notables modificaciones metabólicas, de la adquisición de una elevada tolerancia al frío y, en las especies caducifolias, de la senescencia y abscisión de las hojas. La inducción de la dormancia responde a señales medioambientales. En la mayoría de las plantas leñosas el acortamiento del fotoperiodo induce el cese del crecimiento, la formación de las yemas de otoño y una moderada aclimatación al frío. Después, la bajada de las temperaturas induce una mayor tolerancia al frío y la caída de las hojas. La evidencia experimental indica que el sistema de los fitocromos juega un papel importante como sensor de la duración del día y recientemente se ha comprobado que el control fotoperiódico de la inducción de la dormancia en chopo ocurre mediante un mecanismo molecular que tiene elementos comunes con el que controla la transición floral en respuesta al fotoperiodo en Arabidopsis. La influencia de las bajas temperaturas es menos conocida. El reloj circadiano del castaño (Castanea sativa Mill.) se altera durante el invierno y en respuesta al frío, lo que debe tener importantes consecuencias sobre la fisiología general de la planta. Sin embargo, no hay todavía evidencia directa sobre su incidencia en la regulación de la dormancia.

Dormancy is an adaptive mechanism that enables woody plants to survive the freezing temperatures of winter. This complex process is characterized by the cessation of meristem activity, which is accompanied by winter bud set, extensive metabolic remodelling, an acquired high tolerance to cold and, in deciduous trees, by leaf senescence and abscission. The induction of dormancy occurs in response to seasonal environmental signals. In most woody plants, shortening of the photoperiod induces growth cessation, bud set, and some degree of cold acclimation. The subsequent drop in temperature then leads to a greater tolerance to cold and leaf fall. Experimental evidence indicates that the phytochrome system plays an important role as a day length sensor, and it has been recently reported that in poplar (Populus tremula x tremuloides), the photoperiodic control of dormancy induction is driven by a molecular mechanism that shares components with the mechanism of the photoperiodic control of flowering time in Arabidopsis. In contrast, the effects of low temperatures are less well understood. Nonetheless, it has been established that the chestnut (Castanea sativa Mill.) circadian molecular clock is disrupted both during winter and in response to cold, with presumable consequences on the general physiology of the plant. However, there is no direct evidence so far for its role in dormancy regulation. La dormancia es un mecanismo adaptativo que capacita a las plantas leñosas para sobrevivir a las bajas temperaturas invernales. Este complejo proceso se caracteriza por el cese de la actividad de los meristemos, y va acompañado del desarrollo de las yemas de otoño, de notables modificaciones metabólicas, de la adquisición de una elevada tolerancia al frío y, en las especies caducifolias, de la senescencia y abscisión de las hojas. La inducción de la dormancia responde a señales medioambientales. En la mayoría de las plantas leñosas el acortamiento del fotoperiodo induce el cese del crecimiento, la formación de las yemas de otoño y una moderada aclimatación al frío. Después, la bajada de las temperaturas induce una mayor tolerancia al frío y la caída de las hojas. La evidencia experimental indica que el sistema de los fitocromos juega un papel importante como sensor de la duración del día y recientemente se ha comprobado que el control fotoperiódico de la inducción de la dormancia en chopo ocurre mediante un mecanismo molecular que tiene elementos comunes con el que controla la transición floral en respuesta al fotoperiodo en Arabidopsis. La influencia de las bajas temperaturas es menos conocida. El reloj circadiano del castaño (Castanea sativa Mill.) se altera durante el invierno y en respuesta al frío, lo que debe tener importantes consecuencias sobre la fisiología general de la planta. Sin embargo, no hay todavía evidencia directa sobre su incidencia en la regulación de la dormancia.