Looking for factors involved in the light-dependent degradation of phytochrome A

SUMMARY : Phytochromes constitute a family of red/far-red photoreceptors regulating all the major transitions during the life cycle of plants. In Arabidopsis, five members: phyA,_ B, C, D and E, were identified. Phytochromes are synthesized in their inactive red-light absorbing form called Pr. Upon light absorbance they convert to the far-red light absorbing Pfr form. The Pfr form is the active conformer which converts back to the Pr form either rapidly upon far-red perception or in a slower process called dark reversion. ph~A represents an exception, in that it does not significantly dark-revert and two specific processes have been developed by the plants to decrease the amount of biologically active phyA. The first one is alight-dependent repression of the PHYA gene expression and the second one is alight-dependent degradation of the phyA protein. The latter is the most efficient process to rapidly decrease the level of active phyA. The ability of plants to regulate the amount of active phyA is critical in a far-red rich environment, a situation observed under a canopy. In these conditions, phyA is essential to induce the germination and the deetiolation of the young seedling. Later in the development the ability of phyA to repress growth counteracts the shade avoidance response. Therefore decreasing the amount of phyA allows stem growth and to compete with neighbours for the light. In this thesis, I investigate the light-dependent degradation of phyA. I developed a reverse genetic approach based on the systematic analysis of the light-dependent accumulation of phyA in the different cullin mutant cull, cul3a; cul3b and cul4. This analysis allowed me to show that CUL1 and CUL3A-based E3 ligase complexes are involved in the regulation of phyA degradation. Surprisingly, our results also demonstrate that cu14 is not affected in the degradation of phyA whereas constitutive Photomorphogenic 1 (COP1) a subunit of one CUL4based E3 complex was reported to be involved. Further investigations showed that the phenotype of cop1 is conditional, the mutant being defective in phyA degradation only in the presence of metabolisable sugars. I also showed that phyA is degraded by a proteasome-dependent mechanism both in the cytoplasm and in the nucleus using mutants and transgenic lines affected in the localization of phyA. Interestingly, I observed that phyA degradation was faster in the nucleus than in the cytosol and that rapid degradation of Pr also occurred in the nucleus suggesting that cytosolic accumulation of phyA in the dark is a way to regulate its proteolysis. Finally, we identify a short region similar to a PEST sequence required for phyA stability and we developed a unbiased genetic screen to identify new components involved in the regulation of the light-dependent degradation of phyA. The significance of these results are discussed. RESUME : Les phytochromes (phy) constituent une famille de photorécepteurs absorbant la lumière rouge et rouge lointaine et régulant toutes les étapes de transitions majeures dans la vie des plantes. Chez Arabidopsis, cinq membres : phyA, B, C, D et E ont été identifiés. Les phytochromes sont synthétisés sous une forme inactive appelée Pr absorbant la lumière rouge. Après perception de lumière ils passent sous une forme active Pfr absorbant dans le rouge lointain. La forme Pfr peut retourner sous la forme Pr après absorption de lumiëre rouge lointaine ou dans un processus lent appelé «réversion à l'obscurité ». phyA représente une exception à cette règle car il ne retoune pas significativement sous sa forme inactive dans le noir. Deux processus spécifiques ont donc été développés pour diminuer le taux de phyA actif. Le premier consiste en la répression du gène PHYA en condition de lumière et le second en une dégradation induite par la lumière de la protéine phyA. Ce dernier processus est le plus efficace pour diminuer rapidement le niveau de phyA. La capacité des plantes à réguler le taux de phyA actifs est critique dans un environnement riche en lumière rouge lointaine, une situation observée sous une canopée. Sous une canopée, phyA est essentiel pour induire la germination et la dé-étiolation de la jeune pousse. Plus tard dans le développement la capacité de phyA de réprimer la croissance freine la «réponse à l'évitement de l'ombre ». Par conséquent diminuer le taux de phyA permet la croissance de la tige et donc de rentrer en compétition pour la lumière avec les plantes avoisinantes. Dans cette thèse, j'ai étudié la dégradation de phyA. J'ai développé une approche génétique inverse basée sur l'analyse systématique de l'accumulation de phyA en condition de lumière dans les différents mutants cullin, cul1, cul3a, cul3b et cul4. Ces analyses nous ont permis d'identifier qu'un complexe E3 ligase CUL1 et un complexe E3 ligase CUL3A sont impliqués dans la régulation de la dégradation de phyA. Mes résultats démontrent aussi que le mutant cul4 n'est pas affecté dans la dégradation de phyA alors que Çonstitutive Photomorphogenic 1 (COPI) une sous unité d'un complexe CUL4 à été identifier dans la régulation de cette dégradation. Des analyses supplémentaires suggèrent que l'effet de la mutation cop1 est dépendante dë la présence de sucres métabolisables. J'ai aussi montré que phyA est dégradé dans le noyau et dans le cytoplasme par un mécanisme dépendant du protéasome et que la dégradation dans le.noyau est non seulement aspécifique de la forme Pr ou Pfr mais aussi est plus rapide que dans le cytoplasme. Ceci suggère que l'accumulation de phyA dans le cytoplasme permet son accumulation à des niveaux élevés à l'obscurité. Enfin j'ai identifié une région similaire à un motif PEST requise pour la stabilité de phyA et j'ai aussi développé un criblage génétique non biaisé pour identifier de nouveaux composants impliqués dans la régulation de la dégradation de phyA. L'importance de ces résultats est discutée dans le dernier chapitre de cette thèse.

Euphorbia L. subsect. Esula (Boiss. in DC.) Pax in the Iberian Peninsula. Leaf surface, chromosome numbers and taxonomic treatment

Presentem l'estudi taxonòmic dels représentants d'Euphorbia subsect. Esula a la Península Ibèrica. Prèviament, s'inclou un primer capítol dedicai a l'estudi de les epidermis foliars i un segon capítol sobre nombres cromosòmics...

Ursinia nana (Anthemideae, Asteraceae), and adventive from South Africa which is becoming naturalized in the Iberian Peninsula. Observations about its reproductive biology and fruit dispersal mechanism.

The presence of Ursinia nana, an Anthemideae of South-African origin which has been introduced into the NE Iberian Peninsula, is reported for the fi rst time in Europe. The data offered cover its precise location, morphology, chromosome number, ecology and a population census, as well as its life cycle, fl oral structure, reproductive biology and fruit dispersal mechanisms. Of special note are the clear predominance of autogamy (geitonogamy) over xenogamy as a reproductive system and the large number of fruits produced with high and immediate germinative capacity. These characteristics permit rapid colonization by the introduced species, which can become invasive. However, fruit predation by the ant Messor barbarus points to a natural mechanism that helps regulate population growth and makes biological control possible. Finally its possibilities of expansion in the colonized area and of naturalization in the NE Iberian Peninsula are assessed.

Felicia filifolia (Asteraceae), neòfit d'origen sud-africà introduït al sud de Catalunya

S"assenyala per primera vegada la presència de Felicia filifolia, espècie introduïda d"origen sud-africà, a les muntanyes del nord de Falset (Priorat). En el registre de plantes al·lòctones constitueix una novetat corològica per a la flora de Catalunya i de la Península Ibèrica.

Seseli farrenyi: un endemisme empordanès en vies d'extinció?

Seseli farrenyi: un endemisme empordanès en vies d"extinció?- Seseli farrenyi és un endemisme estrictament català, que compta amb un nombre molt reduït de poblacions a la franja litoral nord del cap de Creus (Alt Empordà). L"espècie ha estat catalogada com a"En Perill" (EN) segons els criteris de la UICN en base a una sèrie d"estudis realitzats a finals dels anys noranta, que van incloure un cens i una cartografia detallada. Després de poc més d"una dècada, un nou cens realitzat pel mateix equip d"investigadors revela una pèrdua de més de 90% del nombre total d"individus, junt amb la desaparició de la localitat clàssica de l"espècie, justificant elevar la seva categoria d"amenaça a"En Perill Crític" (CR). Una de les prioritats del pla de recuperació per a l"espècie (la redacció i aplicació del qual es deriva de la inclusió de S. farrenyi al Catàleg de Flora Amenaçada de Catalunya) hauria d"ésser la realització d"estudis demogràfics que permetin conèixer la causa del seu declivi poblacional.

Deu anys de seguiment demogràfic i genètic d"Stachys maritima a Catalunya (2001-2010). Implicacions per a un pla de recuperació.

Ten years of demographic and genetic monitoring of Stachys maritima in Catalonia (2001-2010). Implications for a recovery plan.- Stachys maritima is a species typical of the coastal dunes, with a wide distribution within the Mediterranean Basin. In spite of this, the species shows a clear regression. In Catalonia, it has been observed an important reduction of its populations since early 20th century, where it has disappeared from several localities in which it was relatively common (Tarragonès, Barcelonès). Herein we present the results of the demographic monitoring of the species during the last 10 years (2001-2010) in the known localities in Catalonia. Besides corroborating the disappearance (northern Sant Martí d'Empúries), the re-discovering (Llobregat Delta beach) and the detection of new populations (inner dunes of the Montgrí), a large year-to-year fluctuation of the monitored populations is stated; the possible reasons are discussed. In addition, the present work also includes the results of the allozyme diversity analysis of the new detected populations as well as the rediscoveries of the period 2004-2008, which were not included in a former study of genetic diversity carried out in 2002-2003. It is necessary to emphasize that the contribution of the new populations to the genetic diversity of Stachys maritima is very small, which can be attributed to their limited population size and /or to founder effects. Despite that the species is included in the Annex 2 ('En Perill d'Extinció') within the Catàleg de Flora Amenaçada de Catalunya (Catalogue of Endangered Flora of Catalonia), and some 'soft' conservation measures have been applied at local level (signposting of the beach accesses, environmental education, etc.) coupled with other more significant measures (e.g. translocation of individuals discovered in an artificial sandbank), it would be necessary the coordinated action and the scientific support of any initiative of conservation that could be carried out. The general frame to initiate actions of conservation should be the recovery plan of Stachys maritima, whose draft and application is mandatory in accordance to the Catàleg.

Mechanism of HFR1 function in adaptive growth responses in "Arabidopsis thaliana"

AbstractPlants are sessile organisms, which have evolved an astonishing ability to sense changes in their environment. Depending on the surrounding conditions, such as changes in light and temperature, plants modulate the activity of important transcriptional regulators. The shade avoidance syndrome (SAS) is one important mechanism for shade-intolerant plants to adapt their growth in high vegetative density. In shaded conditions plants sense a diminished red/far-red ratio via the phytochrome system and respond with morphological changes such as elongation growth of stems and petioles. The Phytochrome Interacting Factors 4 and 5 (PIF4 and PIF5) are positive regulators of the SAS and required for a full response (Lorrain et al, 2008). They regulate the SAS by inducing the expression of shade avoidance marker genes such as PIL1, ATHB2, XTR7 and HFR1 (Hornitschek et al, 2009; Lorrain et al, 2008).I investigated the molecular mechanism underlying the regulation of the SAS by HFR1 (long Hypocotyl in FR light). Although HFR1 is a PIF-related bHLH transcription factor, we discovered that HFR1 is a non-DNA binding protein. Moreover, we revealed that HFR1 inhibits an exaggerated SAS by forming non-DNA binding heterodimers with PIF4 and PIF5 (Hornitschek et al, 2009). This negative feedback loop is an important mechanism to limit elongation growth also in elevated temperatures. HFR1 accumulation and activity are highly temperature-dependent and the increased activity of HFR1 at warmer temperatures also provides an important restraint on PIF4-driven elongation growth (Foreman et al, 2011).Finally we performed a genome-wide analysis to determine how PIF4 and PIF5 regulate growth in response to shade. We identified potential PIF5- target genes, which represent many well-known shade-responsive genes. Our analysis of gene expression also revealed a role of PIF4 and PIF5 in simulated sun possibly via the regulation of auxin sensitivity.RésuméLes plantes sont des organismes sessiles ayant développé une capacité surprenante à détecter des changements dans leur environnement. En fonction des conditions extérieures, telles que les variations de lumière ou de température, elles adaptent l'activité d'importants régulateurs transcriptionnels. Le syndrome d'évitement de l'ombre (SAS), est un mécanisme important pour les plantes intolérantes à l'ombre leur permettant d'adapter leur croissance lorsqu'elles se développent dans des conditions de végétations très denses. Dans ces conditions, les plantes détectent une réduction de la quantité relative de lumière rouge par rapport à la lumière rouge-lointain (rapport R/FR). Ce changement, perçu via le système des phytochromes, induit des modifications morphologiques telle qu'une élongation des tiges et des pétioles. Les protéines PIF4 et PIF5 (Phytochrome Interacting Factors) sont des régulateurs positifs du SAS et sont nécessaires pour une réponse complète (Lorrain et al, 2008). Ces facteurs de transcription régulent le SAS en induisant l'expression de gènes marqueurs de cette réponse tels que PIL1, ATHB2, XTR7 et HFR1 (Hornitschek et al, 2009; Lorrain et al, 2008).J'ai étudié les mécanismes moléculaires sous-jacents à la régulation du SAS par HFR1 (long Hypocotyl in FR light). HFR1 est un facteur de transcription type bHLH de la famille des PIF, quoique nous ayons découvert que HFR1 est une protéine ne se liant pas à Γ ADN. Nous avons montré que HFR1 inhibe un SAS exagéré en formant des heterodimères avec PIF4 et PIF5 (Hornitschek et al, 2009). Nous avons également montré que cette boucle de régulation négative est également un mécanisme important pour limiter la croissance de l'élongation dans des conditions de fortes températures. De plus l'accumulation et l'activité de HFR1 augmentent avec la température ce qui permet d'inhiber plus fortement l'effet activateur de PIF4 sur la croissance.Enfin, nous avons effectué une analyse génomique à large échelle afin de déterminer comment PIF4 et PIF5 régulent la croissance en réponse à l'ombre. Nous avons identifié les gènes cibles potentiels de PIF5, correspondant en partie à des gènes connus dans la réponse de l'évitement de l'ombre. Notre analyse de l'expression des gènes a également révélé un rôle important de PIF4 et PIF5 dans des conditions de croissance en plein soleil, probablement via la régulation de la sensibilité à l'auxine.

Fijacion de nitrogeno por algas cianoficeas en los arrozales de la Albufera de Valencia

Se realizan recuentos ,aislamiento, identificación y determinación de la actividad Nitrogenasa de algas azules en muestras de suelo y agua, durante dos ciclos de cultivo del arroz . Los recuentos se realizan por la técnica del 'Plate Count', utilizando el medio de Chu y los resultados muestran grandes fluctuaciones en las muestras de agua, manteniéndose más altos y uniformes en las muestras de suelo. Después del aislamiento e identificación, llegamos a obtener colonias algales correspondientes en su mayor parte a los géneros Anabaena y Nostoc, las cuales se someten posteriormente a ensayos de reducción del acetileno, para determinar su actividad fijadora de nitrógeno. La especie identificada como N. humifusum, es en nuestras condiciones, la que posee mayor actividad fijadora, además de ser la más común en los dos campos de arroz ensayados.

Sobre la presencia de Solanum cornutum Lam. en España.

We report the presence of Solarium cornutum Lam., an introduced species, for Spain. We recall its record in Italy, published by SACCHI in 1 9 5 4 .

Taxonomia del genero Microcnemum Ung.-Sternb.

Revisión taxonómica del género monospecífico Microcnemum Ung.-Sternb. Se recogen aspectos históricos, nomenclaturales, taxonómicos, corológicos y ecológicos, con insistencia especial en los aspectos micromorfológicos (estudio del polen y las semillas al M.E.B.). Loscosui Pau, nombre no recogido todavía en la bibliografía taxonómica, debe incluirse en la sinonimia del género.

Numeros cromosomaticos de plantas marroquies

Se estudian los números cromosomáticos de 11 especies de plantas vasculares recolectadas en Marruecos. Entre ellas cuatro constituyen primeros recuentos.

Algunos tipos de cistáceas béticas y rifeñas de los herbarios BC, MA y MAF.

We indicate nomenclatural types (lectotypes and isolectotypes) for 10 taxa of the genus Cistus, Halimium and Helianthemum described from Andalusia and northern Morocco by botanists of the first half of the 20th century such as Font Quer, Pau, Cuatrecasas and Sennen. These types are conserved in the Spanish herbaria mentioned above, and some of them belong to the exsiccatae"Iter maroccanum" and"Plantes d"Espagne". Keywords: Nomenclatural types, Cistaceae, Andalusia, northern Morocco.

Aportació al coneixement de la brioflora aquàtica de l'alta muntanya pirinenca

Hemos estudiado la brioflora acuática de diversas localidades de los Pirineos Centrales y Orientales, situadas por encima de 1600 m de altitud. En las aguas corrientes abundan Hygrohypnum sp. pl., Schistidium alpicola var. rivulare, Cratoneuron commutatum, Pbilonotis sp. pl., Bryum pseudotriquetrum, Scapania undulata y Marsupella emarginata var. aquatica. En las aguas remansadas y en los lagos abundan Blindia acuta, Jungermanma exsertifolia ssp. cordi/olia, Chiloscyphus polyantbos y, en los márgenes Pbilonotis seriata. Todas estas especies han desarrollado características morfológicas de adaptación al medio y se trata de especies muy diferentes de las que dominan en la montaña media y en el llano. Es destacable la presencia de briófitos en las riberas de los ibones, a muy poca profundidad, donde han de soportar el hielo de 7 a 9 meses.

Carbohydrate and nitrogen stores in Festuca paniculata under mowing explain dominance in subalpine grasslands

Cessation of traditional management threatens semi-natural grassland diversity through the colonisation or increase of competitive species adapted to nutrient-poor conditions. Regular mowing is one practice that controls their abundance. This study evaluated the ecophysiological mechanisms limiting short- and long-term recovery after mowing for Festuca paniculata, a competitive grass that takes over subalpine grasslands in the Alps following cessation of mowing. We quantified temporal variations in carbon (C) and nitrogen (N) content, starch, fructan and total soluble sugars in leaves, stem bases and roots of F. paniculata during one growth cycle in mown and unmown fields and related them to the dynamics of soil mineral N concentration and soil moisture. Short-term results suggest that the regrowth of F. paniculata following mowing might be N-limited, first because of N dilution by C increments in the plant tissue, and second, due to low soil mineral N and soil moisture at this time of year. However, despite short-term effects of mowing on plant growth, C and N content and concentration at the beginning of the following growing season were not affected. Nevertheless, total biomass accumulation at peak standing biomass was largely reduced compared to unmown fields. Moreover, lower C storage capacity at the end of the growing season impacted C allocation to vegetative reproduction during winter, thereby dramatically limiting the horizontal growth of F. paniculata tussocks in the long term. We conclude that mowing reduces the growth of F. paniculata tussocks through both C and N limitation. Such results will help understanding how plant responses to defoliation regulate competitive interactions within plant communities.

Phenological patterns in Mediterranean pastures and scrubs of Catalonia

On the basis of two parallel data sets refering to phenological events in open scrubs and pastures at two sites (Balaguer and Vic), the authors present a comprehensive report of the phenology of these Mediterranean communities. Four main phenophases (vegetative growth, flowering, fruiting and resting) were recorded monthly in 11 communities over 15 months. The results allow comparisons to be drawn between localities and communities, both at community and species levels, and to consider the effects of contemporary climatic data. This yielded useful information on general trends and on the particular responses of each community type to their corresponding constraints.