Molecular basis of development control by light and temperature signals in plants

Las señales de luz y temperatura proveen información a las plantas acerca del ambiente circundante. En respuesta a estas señales las plantas modulan su metabolismo y desarrollo. Estas dos variables ambientales suelen estar fuertemente interrelacionadas en la naturaleza. Sin embargo, hasta el momento no se han hecho estudios exhaustivos de sus efectos conjuntos. El objetivo de este trabajo es estudiar la percepción de estas señales combinadas y su interacción a nivel molecular. En particular, nos centraremos en la función del receptor fitocromo B y la vía de señalización controlada por este durante el desarrollo de plantas de Arabidopsis thaliana. El fitocromo B fue caracterizado como un receptor de luz roja y rojo lejana, y es uno de los fotorreceptores más relevantes en el control de la fotomorfogénesis. Dependiendo de la calidad de luz incidente se modulan los niveles de su forma activa y se modula una cascada de señalización que involucra una fuerte regulación del transcriptoma. Entre los procesos controlados por este receptor se encuentra la elongación del tallo (hipocotilo) y la posición de las hojas. A mayor actividad de fitocromo B, más inhibida se ve la elongación y las hojas adquieren una posición menos erecta. La temperatura también regula estos procesos, observándose una mayor elongación del hipocotilo y una posición más erecta de las hojas a mayor temperatura. Sin embargo, hasta el momento no se conocía el receptor involucrado en la percepción de esta señal. En este trabajo pudimos determinar que el fitocromo B funciona como un sensor conjunto de luz y temperatura. Debido a esto no sólo percibe la calidad de la luz sino también cambios en la irradiancia. En concordancia con esta observación, proteínas previamente descriptas como parte de la vía de transducción de la señal de luz, también demostraron estar reguladas por la temperatura ambiente. Esto pone de manifiesto la fuerte integración de señales que realizan las plantas, lo cual les permitiría lograr una mejor adaptación al ambiente donde se desarrollan.Light and temperature signals provide information to the plants about the surrounding environment. Upon signal perception plants modulate their metabolism and development. These two variables are strongly related in nature. However, so far their combined effects have not been extensively evaluated. The aim of this work is to study how plants jointly perceive light and temperature cues and how these signals interact at the molecular level. Particularly, we will focus on phytochrome B (phyB) and its signaling pathway during vegetative development in Arabidopsis thaliana plants. PhyB has been characterized as a red and far-red light receptor, and is one of the most relevant light receptors controlling photomorphogenesis. Depending on the incident light quality a proportion of the receptor molecules activate and trigger a signaling cascade which involves large changes in the transcriptome. Some of the processes controlled by phyB are stem (hypocotyl) elongation and leaf hyponasty. Active phyB inhibits hypocotyl elongation and hyponasty. Temperature also regulates these features, but contrary to phyB function, higher temperatures promote hypocotyl elongation and hyponasty. So far no temperature receptors have been described. The results of this thesis show that phyB perceives not only light but also temperature. Consequently, it can also perceive changes in irradiance in field conditions. Accordingly, proteins previously described as elements of the light signal transduction pathway are also regulated by ambient temperature. This reveals how plants efficiently integrate light and temperature cues to accurately adapt their development to the prevailing ambient conditions.Fil: Legris, Martina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Phytochrome B dynamics departs from photoequilibrium in the field

Vegetation shade is characterized by marked decreases in the red/far‐red ratio and photosynthetic irradiance. The activity of phytochrome in the field has typically been described by its photoequilibrium, defined by the photochemical properties of the pigment in combination with the spectral distribution of the light. This approach represents an oversimplification because phytochrome B (phyB) activity depends not only on its photochemical reactions but also on its rates of synthesis, degradation, translocation to the nucleus, and thermal reversion. To account for these complex cellular reactions, we used a model to simulate phyB activity under a range of field conditions. The model provided values of phyB activity that in turn predicted hypocotyl growth in the field with reasonable accuracy. On the basis of these observations, we define two scenarios, one is under shade, in cloudy weather, at the extremes of the photoperiod or in the presence of rapid fluctuations of the light environment caused by wind‐induced movements of the foliage, where phyB activity departs from photoequilibrium and becomes affected by irradiance and temperature in addition to the spectral distribution. The other scenario is under full sunlight, where phyB activity responds mainly to the spectral distribution of the light.Fil: Sellaro, Romina Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; ArgentinaFil: Smith, Robert W.. University of Agriculture Wageningen; Países BajosFil: Legris, Martina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Fleck, Christian. University of Agriculture Wageningen; Países Bajos. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich; SuizaFil: Casal, Jorge José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

Phytochrome b nuclear bodies respond to the low red to far-red ratio and to the reduced irradiance of canopy shade in Arabidopsis

The current consensus is that plant responses to canopy shade involve the perception of low red to far-red ratios (R:FRs) by phytochrome B (phyB), which leads to the direct activation of auxin synthesis genes by PHYTOCHROME INTERACTING FACTORs (PIFs). In addition to its effect on R:FRs, shade also reduces irradiance, but whether shade-induced drops in irradiance affect phyB activity has not been demonstrated. To address this issue, we investigated whether irradiance and R:FRs have similar effects on the nuclear distribution of phyB in petiole cells of light-grown plants. Under high-irradiance white light, phyB formed large nuclear bodies. Lowering irradiance without changing R:FRs or lowering R:FRs by adding far-red light led to the appearance of small nuclear bodies containing phyB. Large nuclear bodies remained but with some concomitant reduction in diameter. The appearance of small nuclear bodies was rapid, stable, and reversible upon the return to high irradiance and high R:FRs. High levels of red light but not of blue light were enough to restrain the formation of small phyB nuclear bodies. Irradiance was effective within the range found in natural canopies and even under relatively low R:FRs. The promotion of leaf hyponasty by lowering irradiance was impaired in phyB and pif mutants, as previously reported for the response to R:FRs. The expression of auxin-related genes showed a similar hierarchy of response to low R:FRs and low irradiance. We propose that phyB is able to perceive not only the low R:FRs, but also the low irradiance of shade.Fil: Trupkin, Santiago Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; ArgentinaFil: Legris, Martina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Buchovsky, Ana Sabrina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; ArgentinaFil: Tolava Rivero, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; ArgentinaFil: Casal, Jorge Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentin

Neighbor signals perceived by phytochrome B increase thermotolerance in Arabidopsis

Due to the preeminence of reductionist approaches, understanding of plant responses to combined stresses is limited. We speculated that light‐quality signals of neighboring vegetation might increase susceptibility to heat shocks because shade reduces tissue temperature and hence the likeness of heat shocks. In contrast, plants of Arabidopsis thaliana grown under low red/far‐red ratios typical of shade were less damaged by heat stress than plants grown under simulated sunlight. Neighbor signals reduce the activity of phytochrome B (phyB), increasing the abundance of PHYTOCHROME INTERACTING FACTORs (PIFs). The phyB mutant showed high tolerance to heat stress even under simulated sunlight and a pif multiple mutant showed low tolerance under simulated shade. phyB and red/far‐red ratio had no effects on seedlings acclimated with non‐stressful warm temperatures before the heat shock. The phyB mutant showed reduced expression of several fatty acid desaturase (FAD) genes, and less proportion of fully unsaturated fatty acids and electrolyte leakage of membranes exposed to heat shocks. Red‐light‐activated phyB also reduced thermotolerance of dark‐grown seedlings but not via changes in FADs expression and membrane stability. We propose that the reduced photosynthetic capacity linked to thermotolerant membranes would be less costly under shade, where the light input limits photosynthesis.Fil: Arico, Denise Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; ArgentinaFil: Legris, Martina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Castro, Luciana Marina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; ArgentinaFil: Garcia, Carlos Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Laino, Aldana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: Casal, Jorge José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentina. Fundación Instituto Leloir; ArgentinaFil: Mazzella, Maria Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; Argentin

Rewiring of auxin signaling under persistent shade

Pucciariello, Ornella. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Buenos Aires, Argentina.Legris, Martina. CONICET. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Buenos Aires, Argentina.Costigliolo Rojas, Cecilia. CONICET. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Buenos Aires, Argentina.Iglesias, María José. CONICET. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Buenos Aires, Argentina.Hernando, Carlos Esteban. CONICET. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Buenos Aires, Argentina.Dezar, Carlos. Instituto de Agrobiotecnología de Rosario. Rosario, Argentina.Vazquez, Martín P. Instituto de Agrobiotecnología de Rosario. Rosario, Argentina.Casal, Jorge José. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Buenos Aires, Argentina.5612-5617Light cues from neighboring vegetation rapidly initiate plant shade - avoidance responses. Despite our detailed knowledge of the early steps of this response, the molecular events under prolonged shade are largely unclear. Here we show that persistent neighbor cues reinforce growth responses in addition to promoting auxin - responsive gene expression in Arabidopsis and soybean. However, while the elevation of auxin levels is well established as an early event, in Arabidopsis, the response to prolonged shade occurs when auxin levels have declined to the prestimulation values. Remarkably, the sustained low activity of phytochrome B under prolonged shade led to (i) decreased levels of PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 4 (PIF4) in the cotyledons (the organs that supply auxin) along with increased levels in the vascular tissues of the stem, (ii) elevated expression of the PIF4 targets INDOLE-3-ACETIC ACID 19 (IAA19) and IAA29, which in turn reduced the expression of the growth-repressive IAA17 regulator, (iii) reduced abundance of AUXIN RESPONSE FACTOR 6, (iv) reduced expression of MIR393 and increased abundance of its targets, the auxin receptors, and (v) elevated auxin signaling as indicated by molecular markers. Mathematical and genetic analyses support the physiological role of this system - level rearrangement. We propose that prolonged shade rewires the connectivity between light and auxin signaling to sustain shade avoidance without enhanced auxin levels

COP1 destabilizes DELLA proteins in Arabidopsis

Fil: Blanco Touriñán, Noel. Universidad Politécnica de Valencia. Instituto de Biologίa Molecular y Celular de Plantas. Valencia, Spain. - Consejo Superior de Investigaciones Cientίficas - Universidad Politécnica de Valencia. Instituto de Biologίa Molecular y Celular de Plantas. Valencia, Spain.Fil: Legris, Martina. CONICET. Fundaciόn Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquίmicas de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina.Fil: Minguet, Eugenio G. Universidad Politécnica de Valencia. Instituto de Biologίa Molecular y Celular de Plantas. Valencia, Spain. - Consejo Superior de Investigaciones Cientίficas - Universidad Politécnica de Valencia. Instituto de Biologίa Molecular y Celular de Plantas. Valencia, Spain.Fil: Costigliolo Rojas, Cecilia. CONICET. Fundaciόn Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquίmicas de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina.Fil: Nohales, Marίa A. University of Southern California. Department of Neurology, Keck School of Medicine, Los Angeles, CA, USA.Fil: Iniesto, Elisa. Consejo Superior de Investigaciones Cientίficas. Centro Nacional de Biotecnología. Departamento de Genética Molecular de Plantas. Madrid, Spain.Fil: Pacín, Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Buenos Aires, Argentina. - CONICET – Universidad de Buenos Aires. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Buenos Aires, Argentina.Fil: Casal, Jorge José. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Buenos Aires, Argentina. - CONICET – Universidad de Buenos Aires. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Buenos Aires, Argentina.DELLA transcriptional regulators are central components in the control of plant growth responses to the environment. This control is considered to be mediated by changes in the metabolism of the hormones gibberellins (GAs), which promote the degradation of DELLAs. However, here we show that warm temperature or shade reduced the stability of a GA-insensitive DELLA allele in Arabidopsis thaliana. Furthermore, the degradation of DELLA induced by the warmth preceded changes in GA levels and depended on the E3 ubiquitin ligase CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC1 (COP1). COP1 enhanced the degradation of normal and GA-insensitive DELLA alleles when coexpressed in Nicotiana benthamiana. DELLA proteins physically interacted with COP1 in yeast, mammalian, and plant cells. This interaction was enhanced by the COP1 complex partner SUPRESSOR OF phyA-105 1 (SPA1). The level of ubiquitination of DELLA was enhanced by COP1 and COP1 ubiquitinated DELLA proteins in vitro. We propose that DELLAs are destabilized not only by the canonical GA-dependent pathway but also by COP1 and that this control is relevant for growth responses to shade and warm temperature.grafs., fot

Phytochrome B integrates light and temperature signals in Arabidopsis

Ambient temperature regulates many aspects of plant growth and development, but its sensors are unknown. Here, we demonstrate that the phytochrome B (phyB) photoreceptor participates in temperature perception through its temperature-dependent reversion from the active Pfr state to the inactive Pr state. Increased rates of thermal reversion upon exposing Arabidopsis seedlings to warm environments reduce both the abundance of the biologically active Pfr-Pfr dimer pool of phyB and the size of the associated nuclear bodies, even in daylight. Mathematical analysis of stem growth for seedlings expressing wild-type phyB or thermally stable variants under various combinations of light and temperature revealed that phyB is physiologically responsive to both signals. We therefore propose that in addition to its photoreceptor functions, phyB is a temperature sensor in plants

COP1 destabilizes DELLA proteins in Arabidopsis

DELLA transcriptional regulators are central components in the control of plant growth responses to the environment. This control is considered to be mediated by changes in the metabolism of the hormones gibberellins (GAs), which promote the degradation of DELLAs. However, here we show that warm temperature or shade reduced the stability of a GA-insensitive DELLA allele in Arabidopsis thaliana. Furthermore, the degradation of DELLA induced by the warmth preceded changes in GA levels and depended on the E3 ubiquitin ligase CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC1 (COP1). COP1 enhanced the degradation of normal and GA-insensitive DELLA alleles when coexpressed in Nicotiana benthamiana. DELLA proteins physically interacted with COP1 in yeast, mammalian, and plant cells. This interaction was enhanced by the COP1 complex partner SUPRESSOR OF phyA-105 1 (SPA1). The level of ubiquitination of DELLA was enhanced by COP1 and COP1 ubiquitinated DELLA proteins in vitro. We propose that DELLAs are destabilized not only by the canonical GA-dependent pathway but also by COP1 and that this control is relevant for growth responses to shade and warm temperature.This work was supported by the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness and Agencia Española de Investigación/Fondo Europeo para el Desarrollo Regional/Unión Europea (grants BIO2016-79133-P to D.A. and BIO2013-46539-R and BIO2016-80551-R to V.R.); the European Union SIGNAT-Research and Innovation Staff Exchange (Grant H2020-MSCA-RISE-2014-644435 to M.A.B., D.A., and J.J.C.); the Argentinian Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (Grant Proyectos de Investigación Científica y Tecnológica-2016-1459 to J.J.C.); Universidad de Buenos Aires (grant 20020170100505BA to J.J.C.); the National Institute of General Medical Sciences of the National Institutes of Health (awards R01GM067837 and R01GM056006 to S.A.K.); the German Research Foundation (DFG) under Germany’s Excellence Strategy/Initiative (Cluster of Excellence on Plant Sciences – Excellence Cluster EXC-2048/1, Project ID 390686111 to M.D.Z.); the International Max Planck Research School of the Max Planck Society; the Universities of Düsseldorf and of Cologne to T.B.; Nordrhein Westfalen Bioeconomy Science Center-FocusLabs CombiCom to N.H. and M.D.Z.; and Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic (Project LQ1601 Central European Institute of Technology 2020 to B.B. and M.C.). N.B.-T., E.I., and M.G.-L. were supported by Ministerio de Economía y Competitividad-Formación de Personal Investigador Program fellowships

COP1 destabilizes DELLA proteins in Arabidopsis

DELLA transcriptional regulators are central components in the control of plant growth responses to the environment. This control is considered to be mediated by changes in the metabolism of the hormones gibberellins (GAs), which promote the degradation of DELLAs. However, here we show that warm temperature or shade reduced the stability of a GA-insensitive DELLA allele in Arabidopsis thaliana. Furthermore, the degradation of DELLA induced by the warmth preceded changes in GA levels and depended on the E3 ubiquitin ligase CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC1 (COP1). COP1 enhanced the degradation of normal and GAinsensitive DELLA alleles when coexpressed in Nicotiana benthamiana. DELLA proteins physically interacted with COP1 in yeast, mammalian, and plant cells. This interaction was enhanced by the COP1 complex partner SUPRESSOR OF phyA-105 1 (SPA1). The level of ubiquitination of DELLA was enhanced by COP1 and COP1 ubiquitinated DELLA proteins in vitro. We propose that DELLAs are destabilized not only by the canonical GA-dependent pathway but also by COP1 and that this control is relevant for growth responses to shade and warm temperature.Fil: Blanco Touriñán, Noel. Universidad Politécnica de Valencia; EspañaFil: Legris, Martina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Minguet, Eugenio G.. Universidad Politécnica de Valencia; EspañaFil: Costigliolo Rojas, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Nohales, María A.. University of Southern California; Estados UnidosFil: Iniesto, Elisa. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; EspañaFil: García León, Marta. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; EspañaFil: Pacín, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; ArgentinaFil: Heucken, Nicole. Universitat Dusseldorf; AlemaniaFil: Blomeier, Tim. Universitat Dusseldorf; AlemaniaFil: Locascio, Antonella. Universidad Politécnica de Valencia; EspañaFil: Cerný, Martin. Mendel University in Brno; República ChecaFil: Esteve Bruna, David. Universidad Politécnica de Valencia; EspañaFil: Díez Díaz, Mónica. Univerdiad Catolica de Valencia; EspañaFil: Brzobohatý, Bretislav. Mendel University in Brno; República ChecaFil: Frerigmann, Henning. Max Planck Institute for Plant Breeding Research; AlemaniaFil: Zurbriggen, Matías D.. Universitat Dusseldorf; AlemaniaFil: Kay, Steve A.. University of Southern California; Estados UnidosFil: Rubio, Vicente. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; EspañaFil: Blázquez, Miguel A.. Universidad Politécnica de Valencia; EspañaFil: Casal, Jorge José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; ArgentinaFil: Alabadí, David. Universidad Politécnica de Valencia; Españ

Molecular basis of development control by light and temperature signals in plants

Las señales de luz y temperatura proveen información a las plantas acerca del ambiente circundante. En respuesta a estas señales las plantas modulan su metabolismo y desarrollo. Estas dos variables ambientales suelen estar fuertemente interrelacionadas en la naturaleza. Sin embargo, hasta el momento no se han hecho estudios exhaustivos de sus efectos conjuntos. El objetivo de este trabajo es estudiar la percepción de estas señales combinadas y su interacción a nivel molecular. En particular, nos centraremos en la función del receptor fitocromo B y la vía de señalización controlada por este durante el desarrollo de plantas de Arabidopsis thaliana. El fitocromo B fue caracterizado como un receptor de luz roja y rojo lejana, y es uno de los fotorreceptores más relevantes en el control de la fotomorfogénesis. Dependiendo de la calidad de luz incidente se modulan los niveles de su forma activa y se modula una cascada de señalización que involucra una fuerte regulación del transcriptoma. Entre los procesos controlados por este receptor se encuentra la elongación del tallo (hipocotilo) y la posición de las hojas. A mayor actividad de fitocromo B, más inhibida se ve la elongación y las hojas adquieren una posición menos erecta. La temperatura también regula estos procesos, observándose una mayor elongación del hipocotilo y una posición más erecta de las hojas a mayor temperatura. Sin embargo, hasta el momento no se conocía el receptor involucrado en la percepción de esta señal. En este trabajo pudimos determinar que el fitocromo B funciona como un sensor conjunto de luz y temperatura. Debido a esto no sólo percibe la calidad de la luz sino también cambios en la irradiancia. En concordancia con esta observación, proteínas previamente descriptas como parte de la vía de transducción de la señal de luz, también demostraron estar reguladas por la temperatura ambiente. Esto pone de manifiesto la fuerte integración de señales que realizan las plantas, lo cual les permitiría lograr una mejor adaptación al ambiente donde se desarrollan.Light and temperature signals provide information to the plants about the surrounding environment. Upon signal perception plants modulate their metabolism and development. These two variables are strongly related in nature. However, so far their combined effects have not been extensively evaluated. The aim of this work is to study how plants jointly perceive light and temperature cues and how these signals interact at the molecular level. Particularly, we will focus on phytochrome B (phyB) and its signaling pathway during vegetative development in Arabidopsis thaliana plants. PhyB has been characterized as a red and far-red light receptor, and is one of the most relevant light receptors controlling photomorphogenesis. Depending on the incident light quality a proportion of the receptor molecules activate and trigger a signaling cascade which involves large changes in the transcriptome. Some of the processes controlled by phyB are stem (hypocotyl) elongation and leaf hyponasty. Active phyB inhibits hypocotyl elongation and hyponasty. Temperature also regulates these features, but contrary to phyB function, higher temperatures promote hypocotyl elongation and hyponasty. So far no temperature receptors have been described. The results of this thesis show that phyB perceives not only light but also temperature. Consequently, it can also perceive changes in irradiance in field conditions. Accordingly, proteins previously described as elements of the light signal transduction pathway are also regulated by ambient temperature. This reveals how plants efficiently integrate light and temperature cues to accurately adapt their development to the prevailing ambient conditions.Fil: Legris, Martina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina