06/M008

Fotobiología de Vitis vinífera y otras especies vegetales.
Photobiology of Vitis vinifera and other plant species.

Director: BOCCALANDRO, Hernán Esteban
Correo Electrónico: hboccalandro@fca.uncu.edu.ar

Integrantes: SILVA, María Fernanda; BOTTINI, Rubén; PICCOLI, Patricia N.; LIJAVETZKY, Diego; SAEZ, Juan Pablo; GONZALEZ, Carina; SERRANO, Alejandro; CORTES, Leandro E.; GIORDANO, Carla Valeria.

Resumen Técnico: A medida que la luz solar atraviesa un canopeo vegetal, se produce una reducción en la relación entre luz roja y rojo lejana (R/RL) debido a una absorción y reflexión diferencial de dichas porciones del espectro por los tejidos verdes de las plantas. El fitocromo B (phyB) es un fotorreceptor capaz de detectar dicha relación, asociada a la presencia (baja R/RL vertical y/o lateral) o ausencia (alta R/RL) de plantas vecinas.  Muchas especies  responden a la presencia de otras plantas (que disminuyen la R/RL) modificando su morfología (elongación de tallos y pecíolos, reubicación hojas a una posición erecta, etc.), que incrementa las chances de las plantas para interceptar luz en ambientes sombreados y hasta aún antes de que se establezca una competencia real por luz. Varias evidencias recientes (propias y de otros grupos) muestran que el phyB  también ajustaría otros caracteres que no están directamente relacionados con la captación de luz, tales como modificaciones en el número de raíces laterales (Salisbury et al., 2007) y largo de la raíz principal (datos preliminares propios), la abundancia y distribución de estomas (Boccalandro et al., 2009) y el tamaño del cilindro vascular (Casal et al., 1994), es decir cambios que pueden repercutir sobre la absorción , transporte y pérdida de agua, así como sobre la incorporación de CO2 (Boccalandro et al., 2003; 2009). Este proyecto tiene 2 grandes objetivos:  por un lado buscará dilucidar los mecanismos de señalización desde el vástago (donde se detecta la señal lumínica) a la raíz para ajustar su longitud, abundancia y ubicación de las raíces laterales. Nuestra hipótesis es que plantas sometidas a bajas R/RL laterales, detectadas por phyB, profundizarán más su raíz principal y elongarán más las raíces laterales ubicadas del lado contrario de donde reciben la señal de vecinas (bajo R/RL o baja luz azul) en el vástago. De este modo podrían evitar competencia subterránea con otras plantas. Esta parte del proyecto se llevará a cabo en Arabidopsis thaliana y Lycopersicum esculentum (tomate) ya que en estas especies disponemos de plantas con niveles alterados de fitocromo B y otros materiales genéticos que permiten deducir los mecanismos asociados. Será parte de este objetivo también, estudiar si el conjunto de los cambios producidos en estomas, xilema y raíces, según las plantas se aclimaten a distintas R/RL, afectan su tolerancia a sequía. El otro gran objetivo se llevará a cabo en vid. En esta especie se conoce mucho menos acerca de sus respuestas fotomorfogénicas y si la detección de la R/RL puede repercutir sobre su fisiología y rendimiento cuali-cuantitativo. Existen evidencias que alterando la sensibilidad lumínica de ciertos cultivos (a través de modficiaciones en los niveles de fitocromo) o alterando la relación R/RL del ambiente lumínico del cultivo se puede alterar el rendimiento cuantitativo (Robson et al., 1996; Boccalandro et al., 2003; Libenson et al., 2002) y cualitativos (Kasperbauer et al, 2001). Por ej. el incremento de un fitocromo  (phyA) en frutos de tomate repercutió positivamente sobre su pigmentación. En vid se conoce que la síntesis de polifenoles y antocianinas son inducidas por luz visible y UVB. Sin embargo en esta especie no se conoce qué porciones del espectro solar y que fotorreceptores podrían estar involucrados en la promoción de su coloración (acumulación de antocianinas) y en la acumulación de ciertos compuestos fenólicos de alto interés enológico. Tampoco han sido estudiadas las respuestas fotomorfogénicas de la vid y sus consecuencias funcionales. El objetivo de este parte del proyecto es estudiar, por primera vez en vid, de qué modo los fitocromos modulan su morfología, fisiología y rendimiento cualitativo. Haciendo para ello, ensayos a campo y en macetas aplicando tratamientos con distintos niveles de luz R o RL. Esta información será útil primero que nada para conocer aspectos de la biología de la vid aún desconocidos. A corto plazo, servirá para proveer fundamentos teóricos a prácticas de manejo que alteren el ambiente lumínico (tales como deshoje, densidad de cultivo, sistema de conducción, cobertura vegetal o aplicación de “mulches” de colores en el suelo, etc.); y a  largo plazo, para diseñar planes de mejoramiento genético basados en cambiar la sensibilidad a la luz de las plantas (proponiendo que fotorreceptor/es o elementos de su señalización conviene modificar, en que sitio y momento del desarrollo) a fin de lograr mejoras en calidad y/o cantidad de los productos cosechados. Los objetivos planteados a nivel básico en Arabidopsis y tomate nos ayudarán a descubrir nuevas respuestas reguladas por fitocromos, su mecanismo y de qué modo el ajuste del ambiente lumínico o de su percepción puede afectar también sus respuestas ante un estrés hídrico, aspecto muy importante a ser tenido en cuenta en planes de mejoramiento donde se busque alterar las respuestas fotomorfogénicas de las plantas a campo.

Summary: As a plant canopy grows, a reduction in red to far red light ratio (R/FR) occurs due to selective FR absorption and reflection by neighbouring vegetation. Phytochrome B (phyB) is a R/FR photoreceptor that when detect neighbour plants evokes the shade avoidance syndrome increasing the chances of plants to forage for light. Various evidences show that phyB also regulates the development of morphological traits involved in water and carbon economy of plants. The aim of this project is to understand the role of phyB modulating this syndrome and studying, by first time, in which way light quality perceived by phytochromes modulates morphology, physiology and qualitative yield of Vitis vinifera. Using for this purpose molecular, physiological and ecophysiological approaches. This project will provide basic knowledge useful to support cultural practices in grape, and for crop improvement programmes aimed to maintain or enhance plant yield in conditions where shadowing could counteract qualitative or quantitative yield. The production of crops with higher levels of phyB or its signalling elements are potential alternatives, to obtain this end.