Sistemes de fotoprotecció a "Quercus ilex" i aplicació de la NIRS (espectroscòpia de reflectància a l'infraroig proper) com a tècnica ecofisiològica per la detecció d'estrès oxidatiu.

[cat] L'objectiu general d'aquest treball fou aprofundir en el coneixement dels sistemes de fotoprotecció en fulles de Quercus ilex. Per assegurar l'homogenitat i conservació del material vegetal durant el seu magatzematge i transport fins al moment de l'anàlisi de compostos fotoprotectors, s'ha estandarditzat un protocol consistent en la liofilització de les mostres vegetals amb la prèvia addició de 2-butilamino etanol. Es va comprovar que aquest protocol evita la degradació de les molècules implicades en la fotoprotecció i ha permès disposar de material vegetal sec i homogeni per a poder treballar amb espectroscòpia de reflectància al vermell proper (NIRS). La quantificació de compostos fotoprotectors i antioxidants és costosa en temps i diners. Per a aconseguir-ne una avaluació ràpida i àgil es construí una base de dades (BD) correlacionant, a cadascuna de les mostres de fulles de Q. ilex liofilitzades, les anàlisi bioquímiques de cada molècula amb els seus espectres del NIRS. S'establiren les equacions de cal·libració predictives per la quantificació dels pigments cloroplàstics (clorofil·les a i b, neoxantina, violaxantina, zeaxantina, anteraxantina, α- i ß-carotè, luteïna i luteïna epòxid (Lx)) i compostos antioxidants (α-, (β+γ)-tocoferol, ascorbat i fenols totals) mitjançant l'algoritme per regressió de mínims quadrats parcials. Les equacions de cal·libració de clorofil·les a i b, feofitina, β-carotè, neoxantina, luteina, fenols totals i α-tocoferol foren cal·librades acuradament mentre que les de la Lx i l'α-carotè mostraren resultats de cal·libració no tan bons degut a les baixes concentracions. Aquesta BD permet, per primera vegada, amb una sola lectura NIRS, la predicció de les concentracions de molècules amb caràcter fotoprotector o antioxidant emprades amb més freqüència en estudis ecofisiològics. Se n'ha demostrat la fiabilitat mitjançant un estudi de bosc caracteritzant fulles d'alzines adultes i de rebrots després de tala durant les dues estacions més estressants (estiu i hivern). També s'aplicà la nova BD NIRS per caracteritzar les respostes fotosintètiques i antioxidants de fulles d'alzines i dels seus rebrots originats sota diferents concentracions de CO2: ambiental (350 µL·L-1) (RA) i elevada (750 µL·L-1) (RE). En aquest estudi es demostrà que els RE compensaren la baixa fotosíntesi amb una major participació dels cicles de les xantofil·les (major Z/VAZ) i de la luteina epòxid (menor Lx), els quals són responsables de la dissipació tèrmica de l'excés d'energia d'excitació. Els RE mostraren també un major contingut en ascorbat (el qual es considera responsable de la major part de l'activitat antioxidant a Q. ilex) i un menor contingut en el compostots lipofílics (clorofil·les, carotenoids i tocoferols). Quan es someteren ambdos tipus de rebrots a estrès tèrmic (per alta temperatura), els RE mostraren una major resistència a l'estrès per altes temperatures. Els dos últims objectius d'aquest treball aprofundeixen en el paper de les poliamines en la fotoprotecció de les fulles d'alzina en condicions naturals i en condicions d'irradiància controlada, així com en la funció de les transglutaminases vegetals com a lligands de les poliamines a membranes. Primer trobàrem una disminució de les poliamines lliures (i en especial la putrescina) en augmentar la disponibilitat lluminosa (PPFD), atribuible a una necessitat superior de lligar poliamines als tilacoides per ajudar a la fotoprotecció de l'aparell fotosintètic en front a la situació d'estrès. Posteriorment, observàrem una tendència diürna on els valors més alts de la putrescina lligada a proteïnes i de l'activitat transglutaminasa correspongueren sempre al màxim d'intensitat lumínica i dosi de llum rebuda per les fulles. Aquests dos treballs indiquen la participació de les poliamines, i especialment la putrescina, en la fotoprotecció de l'aparell fotosintètic. En concret, l'activitat transglutaminasa, la quantitat de putrescina lligada i l'índex putrescina/espermidina lligades són uns clars indicadors de la magnitud d'estrès per excés de llum de la planta.[eng] "PHOTOPROTECTION SYSTEMS IN Quercus ilex L. AND THE APPLICATION OF THE NIRS (NEAR-INFRARED REFLECTANCE SPECTROSCOPY) AS AN ECOPHYSIOLOGICAL TOOL TO DETECT OXIDATIVE STRESS" TEXT: The present work goes deeper into our knowledge of photoprotection systems acting in Quercus ilex leaves. To ensure homogeneus plant material and its conservation during storage and transport until analysis avoiding the degradation of the molecules implied in photoprotection we standardized the conditions during freeze-drying to obtain dry material with an unaltered biochemical composition. Quantifying photoprotective and antioxidant compounds is laborious and expensive. A Q. ilex leaves database using Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS-database) and chemical analyses was built. Predictive calibration equations for concentration of chloroplast pigments (chlorophylls a and b, phaeophytin, neoxanthin, violaxanthin, zeaxanthin, antheraxanthin, alpha- and β-carotene, lutein and lutein epoxide) and antioxidants (alpha-, (β+γ)-tocopherol, ascorbate and total phenolics) were established using partial least squares regression algorithm. This is the first time that NIRS is used to characterize pigment composition in plants. NIRS constitutes a valid tool to characterize photoprotection compounds with only one single measurement allowing time and money saving. The NIRS-database feasibility was demonstrated by the characterization of adult holm oak leaves and resprouts after clear cut in their natural environment during the two stressing seasons. The new NIRS-database was applied to characterize the antioxidant compounds responses in holm oak resprouts under ambiental (350 µL·L-1; RA) and elevated (750 µL·L-1; RE) CO2 conditions and high temperature stress (HTS). RE showed higher resistance to HTS showing little response in their antioxidant composition. At the contrary, RA showed a significant increase in lipophilic compounds. Therefore, the higher antioxidant protection and higher temperature tolerance of RE would mitigate the effect of photosynthesis acclimation during the regeneration of Q. ilex plants. Two studies went deeper to the role of polyamines in holm oak photoprotection in its natural habitat or under controlled-irradiance conditions and plant's transglutaminases function binding polyamines to membrane proteins in the protection against high light stress. The obtained results support the hypothesis that the relationship between polamines, and specially putrescine, concentration (free and protein-bound) and transglutaminase activity is modulated by light intensity in Q. ilex leaves and that polamines are involved in the photoprotection of the photosynthetic apparatus