@unpublished{upm55854,
            note = {Unpublished},
            year = {2019},
          school = {Agronomica},
             doi = {10.20868/UPM.thesis.55854},
           title = {Environmentally sensitive molecular switches control diurnal and seasonal growth in poplar},
        abstract = {Las variaciones ambientales determinan el crecimiento estacional, las transiciones en el desarrollo y el comportamiento reproductivo de plantas y animales. Se conoce muy poco de c{\'o}mo los organismos integran la informaci{\'o}n estacional a nivel molecular. En plantas perennes como el chopo, los ciclos anuales de crecimiento-dormancia garantizan la supervivencia y la reproducci{\'o}n sexual. Estos ciclos tambi{\'e}n determinan varias caracter{\'i}sticas de gran importancia econ{\'o}mica, como la producci{\'o}n de biomasa y el rendimiento de los cultivos. El conocimiento de los mecanismos moleculares que dan origen a los eventos fenol{\'o}gicos anuales permite el dise{\~n}o de estrategias biotecnol{\'o}gicas para mejorar la adaptaci{\'o}n de los arboles frente al cambio clim{\'a}tico. En los {\'u}ltimos a{\~n}os, se han realizado importantes avances en este campo de estudio. Se ha demostrado que varios reguladores de la floraci{\'o}n de Arabidopsis participan en la regulaci{\'o}n de la transici{\'o}n del per{\'i}odo de crecimiento al per{\'i}odo de dormancia en chopo. Estos genes act{\'u}an como interruptores sensibles a los cambios medioambientales controlando diversos aspectos de la fisiolog{\'i}a y el desarrollo de los {\'a}rboles. Sin embargo, se sabe poco sobre los mecanismos que participan en la aclimataci{\'o}n del chopo a las condiciones ambientales del oto{\~n}o. As{\'i} mismo, todav{\'i}a no se ha identificado la conexi{\'o}n entre la aclimataci{\'o}n oto{\~n}al del chopo y la regulaci{\'o}n estom{\'a}tica. En esta tesis, se investiga el papel funcional del factor de transcripci{\'o}n RAV1, un ort{\'o}logo del represor floral TEMPRANILLO de Arabidopsis, durante la transici{\'o}n del per{\'i}odo de crecimiento al per{\'i}odo de dormancia invernal. Mostramos que RAV1 no reprime a FT2 ni desempe{\~n}a un papel en la regulaci{\'o}n del cese de crecimiento. Por lo tanto, la regulaci{\'o}n fotoperi{\'o}dica del crecimiento apical en chopo muestra caracter{\'i}sticas conservadas y diferentes con respecto a su funci{\'o}n en la floraci{\'o}n de Arabidopsis. Hemos identificado los genes controlados a nivel transcripcional por RAV1, lo que revela su implicaci{\'o}n en la regulaci{\'o}n estacional de la respuesta de la planta al estr{\'e}s ambiental. Tambi{\'e}n demostramos que RAV1 controla la expresi{\'o}n de los genes RESPIRATORY BURST OXIDASE HOMOLOG D1 (RbohD1) y ETHYLENE RESPONSE FACTOR 72-1 (ERF72-1), que muestran una estrecha coexpresi{\'o}n con RAV1 en condiciones de d{\'i}as cortos y baja temperatura, adem{\'a}s de durante la inducci{\'o}n oto{\~n}al. Las l{\'i}neas de sobreexpresi{\'o}n de RAV1 mostraron niveles m{\'a}s altos de conductancia estom{\'a}tica, fotos{\'i}ntesis y biomasa respecto a las plantas silvestres (WT). Por el contrario, las plantas con niveles de expresi{\'o}n mas bajos de RAV1 (RAV1kd) no mostraron diferencias con respecto al ecotipo silvestre. Adem{\'a}s, demostramos que la sobreexpresi{\'o}n de RAV1 produc{\'i}a mas especies reactivas de oxigeno (ROS) en las c{\'e}lulas estom{\'a}ticas y un cierre m{\'a}s r{\'a}pido de las estomas despu{\'e}s del tratamiento con la hormona ABA. Adem{\'a}s, el tratamiento con el inhibidor DPI redujo parcialmente el cierre estom{\'a}tico dependiente de ABA, implicando de esta manera a la enzima RBOH en este proceso. Las medidas de conductancia estom{\'a}tica a lo largo del d{\'i}a en condiciones de d{\'i}a corto y baja temperatura demostraron que las plantas que sobreexpresan RAV1 tienen un movimiento estom{\'a}tico diurno m{\'a}s r{\'a}pido y eficaz en comparaci{\'o}n con las plantas WT y RAV1kd. En este trabajo, proponemos que la activaci{\'o}n oto{\~n}al del RAV1 aumenta la actividad estom{\'a}tica diurna que contribuye a la aclimataci{\'o}n del chopo a las condiciones del oto{\~n}o. Por otra parte, observamos que la transcripci{\'o}n de RbohD muestra ritmos diurnos en chopo y Arabidopsis. Es importante destacar que los ritmos diurnos del gen RbohD en Arabidopsis, generados por la integraci{\'o}n de se{\~n}ales c{\'i}clicas end{\'o}genas y ambientales, contribuyen a la magnitud de la respuesta de defensa contra el ataque de pat{\'o}genos. ----------ABSTRACT---------- Environmental variations determine seasonal growth, developmental transitions and reproductive behavior in plants and animals. How these organisms integrate seasonal information at the molecular level remain poorly understood. In perennial plants such as poplar, growth-dormancy cycles guarantee survival and sexual reproduction. They also determine several economically important traits, such as tree annual growth rate and yield. Understanding the molecular mechanisms underlying tree annual phenological events supports the design of strategies for tree biotechnology facing plant adaptation and acclimation to climate change. In the last years, important advances have been made in this field of study. Several regulators of Arabidopsis flowering have been shown to participate in the regulation of poplar growth to dormancy transition. These genes act as environmental sensitive switches controlling diverse aspects of tree annual development. One aspect little investigated is the regulation of poplar acclimation during autumnal season. Moreover, the link between poplar autumnal acclimation and stomatal regulation has not yet been identified. In this thesis, the functional role of RAV1 transcription factor, a poplar ortholog to the Arabidopsis floral repressor TEMPRANILLO/RELATED TO ABI3 AND VP1 (TEM/RAV1), is investigated during the transition from growth to dormancy period. We found that RAV1 neither represses FT2 nor plays a role in the regulation of growth cessation, therefore photoperiodic regulation of shoot growth in poplar show conserved and distinct features respect to Arabidopsis flowering. Through a reverse genetic approach, we identified genes transcriptionally controlled by RAV1, revealing its implication in the seasonal regulation of plant response to environmental stresses. We found that RAV1 control the expression of RESPIRATORY BURST OXIDASE HOMOLOG D1 and ETHYLENE RESPONSE FACTOR 72-1, showing a tightly coexpression under short days and low ambient temperature and that showed autumnal induction. RAV1 overexpressing lines showed higher levels of stomatal conductance, photosynthesis, and biomass than wild-type and RAV1 knockdown plants. We showed that an increased guard cell-ROS burst in hybrid poplar RAV1 overexpressing plants is associated with faster stomatal closure after ABA treatment. DPI treatment partially reduced ABA-dependent stomatal closure implicating the RBOH enzyme. Time course changes in stomatal conductance under short days and low ambient temperatura conditions indicated that RAV1 overexpressing plants showed faster diurnal stomatal movement in comparison with wild-type and RAV1 knock down lines. We propose that seasonal activation of RAV1 increases the diurnal stomatal activity contributing to poplar acclimation during autumn. Moreover, we found that RbohD transcription shows diurnal rhythms in poplar and Arabidopsis. Importantly, RbohD gene diurnal rhythms in Arabidopsis, generated by integrating endogenous and environmental cyclic signals, contribute to the magnitude of defense response against pathogen attack.},
          author = {Triozzi, Paolo Maria},
             url = {https://oa.upm.es/55854/}
}