BUSCADOR RECOLECTA

The shikimate pathway is a metabolic route for the biosynthesis of aromatic amino acids (AAAs) (i.e. phenylalanine, tyrosine, and tryptophan). A key enzyme of shikimate pathway (5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase, EPSPS) is the target of the widely used herbicide glyphosate. Quinate is a compound synthesized in plants through a side branch of the shikimate pathway. Glyphosate provokes quinate accumulation and exogenous quinate application to plants shows a potential role of quinate in the toxicity of the herbicide glyphosate. Based on this, we hypothesized that the role of quinate accumulation in the toxicity of the glyphosate would be mediated by a deregulation of the shikimate pathway. In this study the effect of the glyphosate and of the exogenous quinate was evaluated in roots of pea plants by analyzing the time course of a full metabolic map of several metabolites of shikimate and phenylpropanoid pathways. Glyphosate application induced an increase of the 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase (DAHPS, first enzyme of the shikimate pathway) protein and accumulation of metabolites upstream of the enzyme EPSPS. No common effects on the metabolites and regulation of shikimate pathway were detected between quinate and glyphosate treatments, supporting that the importance of quinate in the mode of action of glyphosate is not mediated by a common alteration of the regulation of the shikimate pathway. Contrary to glyphosate, the exogenous quinate supplied was probably incorporated into the main trunk from the branch pathway and accumulated in the final products, such as lignin, concomitant with a decrease in the amount of DAHPS protein., This work was financially supported by a grant from the Ministerio Español de Economía y Competitividad (AGL-2013-40567R). L.O. received a grant from the Ministerio de Educación. M. F-E and AZ-G received funding from fellowships from Universidad Pública de Navarra.

Durante el siglo pasado, la producción agrícola se ha ido incrementando en todo el mundo gracias a la mejora en sus técnicas de manejo. Una de las herramientas más poderosas para alcanzar ese incremento en la producción fueron los herbicidas, los cuales eliminan las malas hierbas que compiten con los cultivos por los recursos naturales. Sin embargo, el uso inapropiado de los herbicidas ha desencadenado la aparición de resistencias en malas hierbas, un problema global para la agricultura que se ha ido incrementando durante los últimos 30 años. El glifosato es el herbicida más usado en todo el mundo debido a su efectividad como herbicida total, y sobre todo desde la aparición de cultivos genéticamente modificados resistentes a este herbicida. La diana del glifosato es la enzima 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS), en la ruta biosintética de los aminoácidos aromáticos (AAA). Una de las peores malas hierbas que se ha descrito como resistente al glifosato es Amaranthus palmeri, cuyo mecanismo de resistencia es la amplificación génica de la enzima EPSPS, lo que conlleva una sobreexpresión de ésta enzima diana del glifosato. El objetivo general de este trabajo fue evaluar los efectos fisiológicos desencadenados por el glifosato que llevan a los individuos de las poblaciones sensible (GS) y resistente (GR) a la muerte, centrándolo fundamentalmente en las consecuencias del tratamiento con glifosato sobre la ruta de los AAA y la ruta de los aminoácidos ramificados (BCAA). Además, se aplicarion mezclas de glifosato y el inhibidor de la AHAS imazamox (inhibidor de la ruta de los BCAA) para profundizar en la regulación de ambas rutas biosintéticas de aminoácidos y su posible regulación cruzada, además de para confirmar o rechazar la posibilidad del empleo de las mezclas como una alternativa a la aplicación del glifosato en solitario. Para estas metas, la respuesta al glifosato de una población sensible (GS) y otra resistente (GR) de A. palmeri obtenidas en Carolina del Norte, fueron comparada a los niveles molecular y bioquímico. En este trabajo se ha confirmado la correlación entre la sobreexpresión génica, el contenido proteico y el nivel de actividad de la enzima EPSPS con el nivel de resistencia de la población GR de A. palmeri. Los altos niveles de variación en el número de copias génicas (CNV) de la enzima EPSPS no tuvieron efectos importantes en los parámetros estudiados: la expresión de las rutas de biosíntesis de los AAA y de los BCAA, el contenido en aminoácidos libres y el contenido en carbohidratos fue similar para ambas poblaciones en condiciones de control. Esto sugiere que la CNV de la enzima EPSPS no tuvo un efecto pleiotrópico importante en la fisiología de las plantas resistentes. La acumulación de siquimato producida tras el tratamiento con glifosato en la población GS (pero no en la GR) indicó que la afección producida en la población sensible fue mayor. Los incrementos en los niveles de aminoácidos totales libres y aromáticos, menores en la población GR que en la GS, confirmaron que el daño producido en la población sensible fue mayor.
Se estudió la respuesta transcripcional de las poblaciones GS y GR al tratamiento con glifosato, y se detectó una inducción general de la expresión de las enzimas de la ruta de los AAA. Se encontraron incrementos muy grandes en los niveles de tránscritos de la enzima Antranilato sintasa mientras que los niveles de tránscritos de la enzima Corismato mutasa no se incrementaron, lo que sugiere un flujo preferencial de carbono hacia la formación de triptófano en vez de tirosina o fenilalanina tras el punto regulatorio de la formación de corismato en presencia del herbicida. La ausencia de respuesta al tratamiento con glifosato en la expresión génica de la ruta biosintética de los BCAA, y de la ruta de los AAA al imazamox, sugirió que no existe regulación cruzada entre las rutas biosintéticas de los AAA y de los BCAA a nivel transcripcional, a pesar de su estrecha relación. Por último, las interacciones entre las mezclas de dos dosis diferentes de glifosato y una de imazamox se estudiaron en A. palmeri. Se detectó un efecto antagonista general en los principales parámetros fisiológicos: siquimato, aminoácidos y niveles de carbohidratos, porque los efectos detectados con las mezclas fueron en su mayoría menores que la adición de los efectos individuales de cada herbicida. Este antagonismo fisiológico general sugiere que al aplicar la mezcla de glifosato e imazamox en campo, las dosis recomendadas no pueden ser disminuidas. Resumiendo, esta tesis describe nuevos aspectos fisiológicos en la caracterización de la población de Carolina del Norte resistente al glifosato y desentraña el modo de acción del glifosato en plantas sensibles y resistentes cuando éste es aplicado individualmente o combinado con imazamox., Over the last century, the production of crops worldwide has substantially increased due to the improvement in crop varieties and in management techniques. One of the most powerful tools used to achieve this increase was herbicides, which eliminates the weeds that compete with the crops for natural resources. However, the sustained use of herbicides has triggered the appearance of resistance in weeds, which is a global agricultural problem that has been exponentially increasing over the last 30 years.
Glyphosate is the most highly used herbicide worldwide due to its effectiveness and due to genetically modified crops that are resistant to this herbicide. The target site of glyphosate is 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS), an enzyme in the biosynthetic pathway of the aromatic amino acids (AAAs). One of the worst weeds reported to have resistant populations to glyphosate is Amaranthus palmeri, whose resistance mechanism involves EPSPS gene amplification, which leads to an overexpression of the enzyme target of glyphosate.
The general objective of this work was to evaluate the physiological effects triggered by glyphosate that resulted in plant mortality in sensitive (GS) and resistant (GR) populations, focusing mainly on the consequences of glyphosate treatment in the AAA pathway and the branched-chain amino acid (BCAA) pathway. In addition, mixtures of glyphosate and the AHAS-inhibitor imazamox (an inhibitor of the BCAA pathway) were applied to obtain new insights into the regulation of both amino acid biosynthetic pathways and the possible cross-regulations and to confirm or reject the possibility of the employment of their mixture as an alternative to the application of glyphosate alone. To this end, the response to glyphosate of one glyphosate-sensitive (GS) and one glyphosate-resistant (GR) population of A. palmeri from North Carolina were compared at the molecular and biochemical levels.
In this work, a correlation between EPSPS overexpression, EPSPS protein content and EPSPS activity and the level of resistance of the A. palmeri GR population was confirmed. A high copy number variation (CNV) of EPSPS had no major pleiotropic effect on the studied parameters; the AAA and BCAA pathway expression, free amino acid profiles and carbohydrate contents were similar for both populations in the untreated plants. This suggests that the CNV of EPSPS had no major pleiotropic effects on the physiology of the resistant plants.
The significant increase in shikimate content with increasing doses of glyphosate in the GS population (but not in the GR population) suggests that the damage produced in the sensitive population was higher. The lower general increase in total free and aromatic amino acid (AAA) content in the GR population than in the GS population confirmed that the GS population damage was higher.
The transcriptional response of the GS and GR populations to glyphosate treatment was studied, and a general induction of AAA pathway enzyme expression was identified. Very high increases in the Anthranilate synthase enzyme transcript levels were measured, while Chorismate mutase transcripts were not increased, suggesting a preferential flux of carbon towards the formation of tryptophan instead of tyrosine or phenylalanine after the regulatory point of chorismate formation. The absence of a response of BCAA gene expression to glyphosate treatment and the AAA gene expression after imazamox treatment suggests that no cross regulation exists between the AAA and BCAA pathways at the transcriptional level, despite their close relationship.
Finally, interactions between mixtures of two different doses of glyphosate and one of imazamox were tested on A. palmeri. A general antagonistic effect was detected in the main physiological markers (shikimate, amino acid and carbohydrate levels) because effects that were detected after the application of the mixtures were mostly lower than the effects seen when applying the individual compounds. This general physiological antagonism suggests that the doses cannot be lowered in the mixtures of glyphosate and imazamox to be applied in the field. To summarize, this study describes new physiological insights into the characterization of the glyphosate-resistant weed population of North Carolina and unravels the mode of action of glyphosate on sensitive and resistant plants when applied alone or in combination with imazamox., This work was financially supported by two grants from the Ministerio Español de Economía y Competitividad (AGL-2013-40567R) and (AGL-2016-77531R). Manuel Fernández Escalada has been holder of a fellowship from the Public University of Navarre and he has received the mobility grant from the Public University of Navarre (2016) and the mobility grant from EDONA-La Caixa (2016)., Programa Oficial de Doctorado en Agrobiología Ambiental (RD 1393/2007), Ingurumen Agrobiologiako Doktoretza Programa Ofiziala (ED 1393/2007)

Incluye 3 ficheros de datos, Imazamox and glyphosate represent two classes of herbicides that inhibit the activity of acetohydroxyacid synthase in the branched-chain amino acid biosynthesis pathway and the activity of 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase in the aromatic amino acid biosynthesis pathway, respectively. However, it is still unclear how imazamox and glyphosate lead to plant death. Both herbicides inhibit amino-acid biosynthesis and were found to induce ethanol fermentation in plants, but an Arabidopsis mutant deficient in alcohol dehydrogenase 1 was neither more susceptible nor more resistant than the wild-type to the herbicides. In this study, we investigated the effects of the amino acid biosynthesis inhibitors, imazamox and glyphosate, on the pyruvate dehydrogenase bypass reaction and fatty acid metabolism in A. thaliana. We found that the pyruvate dehydrogenase bypass was upregulated following the treatment by the two herbicides. Our results suggest that the Arabidopsis aldehyde dehydrogenase 7B4 gene might be participating in the pyruvate dehydrogenase bypass reaction. We evaluated the potential role of the aldehyde dehydrogenase 7B4 upon herbicide treatment in the plant defence mechanism. Plants that overexpressed the ALDH7B4 gene accumulated less soluble sugars, starch, and fatty acids and grew better than the wild-type after herbicide treatment. We discuss how the upregulation of the ALDH7B4 alleviates the effects of the herbicides, potentially through the detoxification of the metabolites produced in the pyruvate dehydrogenase bypass., Miriam Gil-Monreal received funding from fellowships
through Universidad Pública de Navarra. This work was financially supported
by two grants from the Ministerio Español de Economía y
Competitividad (AGL-2013-40567R and AGL-2016-77531R).

Incluye 2 ficheros de datos, The herbicide glyphosate inhibits the plant enzyme 5-enolpyruvylshikimate3-phosphate synthase (EPSPS) in the aromatic amino acid (AAA) biosynthetic pathway. The physiologies of an Amaranthus palmeri population exhibiting resistance to glyphosate by EPSPS gene amplification (NC-R) and a susceptible population (NC-S) were compared. The EPSPS copy number of NC-R plants was 47.5-fold the copy number of NC-S plants. Although the amounts of EPSPS protein and activity were higher in NC-R plants than in NC-S plants, the AAA concentrations were similar. The increases in total free amino acid and in AAA contents induced by glyphosate were more evident in NC-S plants. In both populations, the EPSPS protein increased after glyphosate exposure, suggesting regulation of gene expression. EPSPS activity seems tightly controlled in vivo. Carbohydrate accumulation and a slight induction of ethanol fermentation were detected in both populations., This work was financially supported by a grant from the
Ministerio Español de Economıa y Competitividad (AGL-
2013-40567R). M.F.-E. and M.G.-M. received funding from fellowships through the Universidad Publica de Navarra.

Comunicación presentada al XVI Congreso de la Sociedad Española de Malherbología, celebrado en la Universidad Pública de Navarra, Pamplona-Iruña, entre los días 25 y 27 de octubre de 2017., Este estudio ha abordado el efecto del herbicida glifosato en la regulación de la ruta del siquimato en la especie Amaranthus palmeri, comparando una población sensible a glifosato con una población resistente. Se han determinado, mediante PCR cuantitativa (qPCR), el efecto de dos dosis de glifosato sobre la expresión génica de los enzimas de la ruta del siquimato. También se ha determinado la actividad enzimática de los enzimas post-corismato antranilato sintasa (AS) y corismato mutasa (CM). Se ha podido observar que el gran aumento en el número de copias génicas del enzima EPSPS en la población resistente no tiene un efecto pleiotrópico basal en la expresión de los demás genes de esta ruta de síntesis de los aminoácidos aromáticos. Tras el tratamiento con glifosato, se observó, en ambas poblaciones, una inducción general de la expresión de los genes de la ruta del siquimato, dependiente de la dosis de glifosato. Es destacable que la aplicación del glifosato provoca el aumento de la expresión y actividad AS, y la tendencia opuesta en expresión CM, lo que conlleva un flujo preferente hacia la formación de triptófano en lugar de tirosina y fenilalanina., This study has addressed the effect of glyphosate herbicide on the regulation of shikimate pathway in Amaranthus palmeri, comparing one resistant and one sensitive population. By using qPCR, the effect of two doses of glyphosate on gene expression of shikimate pathway enzymes has been determined. Postchorismate enzymatic activities from antranilate synthase (AS) and chorismate mutase (CM) have also been determined. It has been observed that the large increase in the number of EPSPS gene copies in the resistant population does not have a basal pleiotropic effect on the expression of the other genes of this biosynthetic pathway. After glyphosate treatment, it was observed a general dosedependent induction of the expression in both populations. It is noteworthy that the application of glyphosate causes increased AS expression and activity and the opposite trend in CM expression, which implicates a preferential flux toward the formation of tryptophan instead of tyrosine and phenylalanine., Este proyecto ha sido financiado por el Ministerio Espanñol de Economía y Competitividad (AGL-2013-40567R). M. F-E, A. Z-G y M. G-M. han sido becarios predoctorales de la Universidad Pública de Navarra.

El glifosato es el herbicida más empleado a nivel mundial. Su mecanismo de
acción es la inhibición de la enzima 5‐enolpiruvilsiquimato‐3‐fosfato sintasa
(EPSPS), enzima clave dentro de la ruta de biosíntesis de los amino ácidos
aromáticos, también conocida como la ruta del siquimato. Uno de los procesos
fisiológicos descritos tras la aplicación de este herbicida es la acumulación de
quinato, un metabolito secundario, formado a partir de una ramificación lateral
de la ruta del siquimato. Tras detectar efectos fisiológicos por la aplicación de
quinato exógeno de forma aislada, se planteó la posibilidad de utilización de este
compuesto como potenciador del glifosato para reducir las dosis de herbicida en
el control de la mala hierba Amaranthus palmeri. En esta especie se han
desarrollado poblaciones resistentes a glifosato, entre las cuales se encuentra el
mecanismo de resistencia de sobreexpresión del gen EPSPS, lo que lleva a una
sobreexpresión del enzima diana del herbicida.
El principal objetivo de esta tesis fue el de profundizar en las alteraciones de la
ruta del siquimato por el herbicida glifosato y el uso del quinato como
potenciador de este herbicida en el control de plantas de A. palmeri sensibles y
resistentes a glifosato (por amplificación génica).
En este trabajo se determinó que la aplicación de quinato un día después del
glifosato (tratamiento combinado) convertía en letal una dosis sub‐letal de
herbicida en la población sensible. Estos resultados abren la posibilidad de aplicar
ambos compuestos para mejorar la eficacia del herbicida y de reducir las dosis a
aplicar en el control de poblaciones sensibles. La mayor toxicidad del tratamiento
combinado estuvo relacionada con la exacerbación en los marcadores fisiológicos
previamente descritos para este herbicida (acumulación del contenido de
siquimato y de aminoácidos libres).
Se estudió el comportamiento de la ruta del siquimato tras el tratamiento
combinado a nivel metabolómico y transcriptómico, tratando de encontrar
respuesta al incremento de eficacia observado en el tratamiento combinado. Los
resultados obtenidos parecen indicar que el incremento de la toxicidad del
tratamiento combinado estaría relacionado con cambios a nivel metabólico,
debido en concreto a un incremento en el contenido de los derivados del
quinato, y no debido a cambios de niveles de transcripción.
Se realizó un perfil metabólico no dirigido para comparar el perfil metabólico de
ambas poblaciones tratadas con glifosato y para determinar si otros cambios en
el perfil metabólico podrían estar contribuyendo al incremento en la toxicidad del tratamiento combinado. Entre todos los compuestos del metabolismo primario y
secundario evaluados, los derivados del quinato fueron los únicos compuestos
que se acumularon en este tratamiento de manera diferencial, evidenciando su
papel en el incremento de la toxicidad de este tratamiento.
Por último, se evaluó el papel de los amino ácidos aromáticos y de algunos
intermediarios metabólicos (siquimato, quinato, corismato y antranilato) en la
regulación de la ruta del siquimato mediante incubación de discos de hojas con
ellos. Se observó que los aminoácidos aromáticos, al ser aplicados en
combinación con el herbicida, neutralizaron los efectos del glifosato a nivel
transcipcional pero no la acumulación del siquimato. Ninguno de los
intermediarios metabólicos evaluados mimetizó completamente el efecto del
glifosato en la ruta del siquimato. Sin embargo, el siquimato fue el metabolito
que indujo una sobreexpresión de la mayoría de los genes de la ruta del
siquimato, de una manera similar al herbicida. Estos resultados sugieren que la
inducción en la transcripción observada tras el tratamiento con glifosato podría
estar mediada, al menos en parte, por la acumulación de siquimato.
Resumiendo, esta tesis aporta nuevos aspectos en la regulación de la ruta del
siquimato tras la aplicación de glifosato, y aborda el efecto del tratamiento
combinado del herbicida con quinato a nivel práctico y fisiológico, tratando de
encontrar las causas de ese incremento en la toxicidad., Glyphosate is the most widely used herbicide worldwide. The site of action of this
herbicide is the inhibition of the 5‐enolpyruvylshikimate‐3‐phosphate synthase
(EPSPS), a key enzyme in the aromatic amino acid biosynthetic pathway, also
known as shikimate pathway. One of the physiological processes triggered by the
herbicide is quinate accumulation. Quinate is a secondary metabolite, formed in a
lateral branch of the shikimate pathway. The detection of some physiological
effects after applying quinate exogenously raised the possibility of using this
compound in combination with glyphosate to enhance herbicide efficacy and to
reduce the glyphosate doses in the control of Amaranthus palmeri. Glyphosate
resistant populations have evolved in this species, and one of the most important
resistance mechanism is EPSPS gene amplification, which leads to an
overexpression of the enzyme target of glyphosate.
The general objective of this work was to gain further insights in the regulation of
the shikimate pathway after glyphosate treatment and the use of quinate as an
enhancer of this herbicide in the control of glyphosate‐sensitive and resistant
(due to gene amplification) A. palmeri plants.
In this work, it was determined that applying quinate one day after glyphosate
(combined treatment), become lethal a sub lethal glyphosate dose in the
glyphosate‐sensitive population, laying the framework for the application of the
both compounds to improve the efficacy of the herbicide and to reduce the doses
in the control of the sensitive population. The higher toxicity of the combined
treatment was related to an exacerbation of changes in the herbicide
physiological markers previously reported (shikimate and free amino acid
content).
The pattern of the shikimate pathway after the combined treatment was
approached at metabolic and transcriptional level, trying to explain the increase
in the efficacy detected of the combined treatment in this population. The results
obtained suggest that the enhancement of the toxicity observed after the
combined treatment would be related mainly at metabolic level, due to the
increase in the quinate derivative content, and not to changes at transcriptional
level.
A non‐targeted metabolic profiling was performed trying to compare the
metabolic profile of both populations treated with glyphosate and to unravel if
any change in the metabolomic profile of the plants treated with the combined
treatment could contribute to the toxicity increase. Among all primary and secondary metabolites evaluated, the quinate derivatives were the only
compounds that were accumulated differently after the combined treatment,
evidencing their role in the increased toxicity of the combined treatment.
Finally, the role of aromatic amino acids and the intermediates (shikimate,
quinate, chorismate and anthranilate) in the regulation of shikimate pathway was
evaluated by leaf disc incubation. It was observed that aromatic amino acids
when applied combined with the herbicide abolished the glyphosate effects at
transcriptional level but no shikimate accumulation. Also, none of the
intermediates evaluated fully mimicked glyphosate effect on shikimate pathway.
However, shikimate was the metabolite that induced the relative transcript level
of most of the genes of the shikimate pathway, suggesting that the transcription
induction detected after glyphosate treatment would be mediated, at least in
part, by shikimate accumulation.
In summary, this study describes new insights in the shikimate pathway
regulation after glyphosate treatment and evaluates the combined treatment
with quinate from a management and physiological points of view, trying to
unravel the causes of its increase of the toxicity., Ministerio Español de Economía y Competitividad (AGL‐2013‐40567R) and (AGL‐2016‐77531R); Fellowship from the Public University of Navarre; Mobility grants from Gobierno de Navarra (2018), Universidad Pública de Navarra (2018) and Erasmus+ (2018)., Programa de Doctorado en Agrobiología Ambiental (RD 99/2011), Ingurumen Agrobiologiako Doktoretza Programa (ED 99/2011)

Incluye 1 fichero de datos, Acetolactate synthase inhibitors (ALS-inhibitors) and glyphosate (GLP) are two classes of herbicide that act by the specific inhibition of an enzyme in the biosynthetic pathway of branched-chain or aromatic amino acids, respectively. The physiological effects that are detected after application of these two classes of herbicides are not fully understood in relation to the primary biochemical target inhibition, although they have been well documented. Interestingly, the two herbicides’ toxicity includes some common physiological effects suggesting that they kill the treated plants by a similar pattern despite targeting different enzymes. The induction of aerobic ethanol fermentation and alternative oxidase (AOX) are two examples of these common effects. The objective of this work was to gain further insight into the role of fermentation and AOX induction in the toxic consequences of ALS-inhibitors and GLP. For this, Arabidopsis T-DNA knockout mutants of alcohol dehydrogenase (ADH) 1 and AOX1a were used. The results found in wild-type indicate that both GLP and ALS-inhibitors reduce ATP production by inducing fermentation and alternative respiration. The main physiological effects in the process of herbicide activity upon treated plants were accumulation of carbohydrates and total free amino acids. The effects of the herbicides on these parameters were less pronounced in mutants compared to wild-type plants. The role of fermentation and AOX regarding pyruvate availability is also discussed., This work was financially supported through a grant from the Ministerio Espanol de Ciencia y Tecnología (AGL-2010-18621 and AGL-2013-40567-R). A. Zulet and M. Gil-Monreal
received funding from fellowships through the Ministerio de Educación
and the Universidad Pública de Navarra, respectively.

El objetivo general de este trabajo es profundizar en el conocimiento de los procesos fisiológicos provocados por los herbicidas inhibidores de la biosíntesis de aminoácidos ramificados (IBAR) y aromáticos (IBAA). Aunque estos herbicidas inhiben dianas diferentes, se ha descrito que provocan efectos fisiológicos comunes en las plantas tratadas, sugiriendo que pueden provocar la muerte de las plantas por un mecanismo similar., Lan honen helburua, hain zuzen, aminoazido adarkatuen edo aromatikoen biosintesia inhibitzen duten herbizidek gauzatzen dituzten eragin fisiologikoen ezagutzan sakontzea da. Bi herbizida mota hauek prozesu desberdinak blokeatu arren, landareetan eragin fisiologiko komun asko eragiten dituzte, beraz, hauen heriotza mekanismo berdintsu baten bitartez eragiten dutela pentsa daiteke., The general aim of the present thesis is to gain further insights in the common physiological effects provoked by branched-chain amino acid (BCAA) and aromatic amino acid (AAA) biosynthesis inhibiting herbicides. Although they target different enzymes, several common physiological effects have been described for both types of herbicides, suggesting that they kill plants by similar mechanisms., This work was financially supported by a grant from the Ministerio Español de Ciencia y Tecnología (AGL-2010-18621-AGR) and a grant from the Ministerio Español de Economía y Competitividad (AGL-2013-40567-R)., Programa Oficial de Doctorado en Agrobiología Ambiental (RD 1393/2007), Ingurumen Agrobiologiako Doktoretza Programa Ofiziala (ED 1393/2007)

Comunicación presentada al XVI Congreso de la Sociedad Española de Malherbología, celebrado en la Universidad Pública de Navarra, Pamplona-Iruña, entre los días 25 y 27 de octubre de 2017., En este estudio se han abordado los mecanismos de regulación de la ruta del siquimato en la biosíntesis de los aminoácidos aromáticos. Para ello se han comparado el contenido de siquimato y de los enzimas EPSPS (5-enolpiruvilsiquimato- 3-fosfato sintasa) y DAHPS (3-Deoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato sintasa, enzima de entrada a la ruta) en hojas de dos poblaciones de Amaranthus palmeri (una sensible y otra resistente al glifosato) incubadas con glifosato y/o con diferentes intermediarios de la ruta (siquimato, quinato, fosfoenolpiruvato, y aminoácidos aromáticos). En ambas poblaciones se dieron similares efectos regulatorios de los intermediarios, evidenciando que la sobreexpresión de EPSPS no modifica de manera significativa la regulación general de la ruta. El enzima DAHPS se confirma como enzima clave en la regulación y en la respuesta al glifosato; su síntesis es inhibida por los productos finales de la ruta y por el quinato, y su regulación puede explicar la acumulación de siquimato tras la aplicación de glifosato., This study is an approach to the mechanisms of regulation of the shikimate pathway (located in the biosynthetic pathway of the aromatic amino acids).For that aim, shikimate content and protein amount of EPSPS (5-enolpyruvilshikimate- 3-phosphate synthase) and DAHPS (3-Deoxy-d-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase, first enzyme of the pathway) have been compared in leaf discs of two populations of Amaranthus palmeri (one sensitive and another glyphosate-resistant) incubated with glyphosate or several intermediates of the shikimate pathway (shikimate, quinate, phosphoenol pyruvate and aromatic amino acids). Both populations showed similar regulatory patterns, evidencing that EPSPS overexpression does not significantly affect the overall regulatory mechanisms. DAHPS is confirmed to be a key enzyme in the regulation of the shikimate pathway and in the physiological response to glyphosate, as its synthesis is inhibited by aromatic amino acids and quinate and seems to be involved in the elicited shikimate accumulation after glyphosate treatment., Este proyecto ha sido financiado por el Ministerio Español de Economía y Competitividad (AGL-2013-40567R). M.F-E, A. Z-G y M. G-M han sido becarios predoctorales de la Universidad Pública de Navarra.

Comunicación presentada al XVI Congreso de la Sociedad Española de Malherbología, celebrado en la Universidad Pública de Navarra, Pamplona-Iruña, entre los días 25 y 27 de octubre de 2017., En este trabajo se ha profundizado en el conocimiento de los efectos fisiológicos provocados por los herbicidas imazamox y glifosato. En concreto, se ha estudiado el papel de la ALDH7B4, aldehído deshidrogenasa, que contribuye a la tolerancia de las plantas a diversos estreses. Se cultivaron plantas de Arabidopsis thaliana silvestres y plantas que sobreexpresan el gen ALDH7B4, que fueron tratadas con dosis comparables de imazamox o glifosato. Se observó que ambos genotipos presentan valores similares de malondialdehído, indicando que la ALDH7B4 no participa en la detoxificación de aldehídos derivados de la peroxidación lipídica. Por otro lado, se monitorizaron los principales efectos fisiológicos provocados por este tipo de herbicidas y se observó que los efectos de los herbicidas (contenido en carbohidratos y crecimiento) se atenúan en las plantas mutantes, indicando que la ALDH7B4 contribuye a aliviar los efectos provocados por estos herbicidas., The present work focuses on the effects provoked by the amino acid biosynthesis-inhibiting herbicides in plants. We evaluated the role of the ALDH7B4, one aldehyde dehydrogenase that contributes to different stress tolerance. Wild-type Arabidopsis thaliana plants and mutants overexpressing the ALDH7B4 gene were grown and treated with imazamox or glyphosate. Similar levels of malondialdehyde were observed in both studied mutants, indicating that the ALDH7B4 is not involved in the detoxification of the aldehydes derived from lipid peroxidation in plants treated with herbicides. Additionally, the main physiological effects provoked by this type of herbicides were monitored. The results shown that the effects of herbicides on the carbohydrate content and growth of plants were alleviated on plants overexpressing the ALDH7B4 gene, suggesting that the ALDH7B4 contributes to the tolerance of the stress provoked by these herbicides., La investigación presentada ha sido financiada por el proyecto AGL2013-40567R. Miriam Gil-Monreal ha recibido una beca predoctoral y una beca de movilidad de la Universidad Pública de Navarra .