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El arroz ( Oryza sativa  L.) es uno de los cultivos de cereal más importante en el sistema mundial alimentando cerca de la mitad de la población del mundo y su cultivo, procesado y comercio representa una de las actividades económicas más importantes en la Tierra. Durante los meses de cultivo las temperaturas son óptimas (28-30 °C) para el arroz pero altas frecuencias de temperaturas subóptimas son observadas. A pesar de que algunos estudios tempranos demostraron que la velocidad de crecimiento del arroz y su metabolismo son notablemente inhibidos en el rango de 15-20 °C, las bases fisiológicas del retraso del crecimiento del arroz permanecen mayormente inexploradas. Por lo tanto, el objetivo de esta Tesis fue estudiar la respuesta de plántulas de arroz de cultivares contrastantes a temperaturas subóptimas de crecimiento a diferentes niveles organizacionales y dilucidar algunos mecanismos relacionados con su tolerancia. Con el fin de lograr nuestro objetivo, diseñamos un método de tamizado (screening) para detectar variabilidad en sensibilidad entre cultivares de arroz en el estadio de plántula sometidos a temperaturas subóptimas típicamente encontradas en el campo (13/21 °C d/n, Entre Ríos, Argentina). Este método se basó en la reducción del crecimiento de la tercer hoja y tuvo algunas ventajas, por ejemplo, fue específicamente diseñado para probar temperaturas subóptimas, es un método rápido y fácil de montar en una cámara de crecimiento donde múltiples cultivares pueden caber a la vez, y es un método cuantitativo. Es de destacar que las mediciones realizadas en las cámaras de crecimiento correlacionaron fuertemente con las realizadas en el campo, por lo tanto el sistema propuesto pudo predecir lo que sucedió en el campo y funciona como un sistema modelo del estrés. La principal característica del estrés por temperaturas subóptimas fue la reducción del crecimiento de la plántula a nivel de vástago y a nivel de la hoja. El análisis de crecimiento de la cuarta hoja junto con los análisis del transcriptoma, proteoma y sistema redox coincidieron en que los procesos relacionados con la división celular estaban inhibidos y que ocurrió daño en la zona de división con lo cual se activaron sistemas antioxidantes enzimáticos en esta zona como respuesta. La disminución del crecimiento fue asociada con el daño del fotosistema II evidenciado en el análisis rápido de fluorescencia transitoria de la clorofila y que impactó, además, en la velocidad de fotosíntesis y la conductancia estomática. Por otra parte, la asimilación, almacenamiento y uso de carbono estuvieron comprometidos. Diferentes estudios comparativos entre cultivares tolerantes y sensibles nos permitieron distinguir algunas respuestas al estrés que estaban asociadas con su variabilidad en sensibilidad. Por lo tanto, vinculamos la tolerancia al estrés por temperaturas subóptimas con la capacidad de mantener un aparato fotosintético sano, la protección de la zona meristemática que realiza la división celular, y el balance entre la asimilación de carbono, su almacenamiento y uso. Por primera vez, aquí describimos los efectos más importantes del estrés por temperaturas subóptimas en plántulas de arroz y detectamos posibles mecanismos asociados a su tolerancia que deberían ser estudiados más ampliamente. Este trabajo ayudará en el diseño de futuras estrategias para apilar mecanismos de tolerancia que permitirán obtener cultivares de alto rendimiento con mejor desempeño bajo este estrés. La creación de nuevos programas de mejoramiento asistido por marcadores podría ser un buen modo para abordar esta problemática y, por lo tanto, los estudios basados en la asociación del genoma completo en base a los mecanismos descriptos podrían ayudar en encontrar nuevos marcadores.

Análisis de la respuesta del arroz a temperaturas subóptimas: un enfoque integrado