El óxido nítrico (NO) es una molécula gaseosa, muy reactiva, que ha ganado un creciente interés en los últimos años debido a su reconocido papel en señalización. Sin embargo, tanto su biosíntesis como su señalización o su modo de acción siguen siendo, en gran medida, desconocidas, lo que limita el avance del conocimiento de las bases moleculares de su función en plantas. En la presente tesis, hemos identificado las principales rutas enzimáticas de biosíntesis de NO en la planta modelo Arabidopsis thaliana mediante una aproximación genética. En un segundo paso, hemos utilizado los mutantes generados para establecer el papel del NO, y de cada una de sus rutas de biosíntesis, en diferentes procesos de desarrollo y de respuesta a estrés. Así, hemos descrito el papel negativo del NO en la sensibilidad al ácido abscísico en la regulación de la dormición y la germinación de las semillas, el establecimiento de plántula y el cierre estomático. Por otro lado, hemos definido el mecanismo molecular por el que el NO promueve la fotomorfogénesis. Brevemente, la producción de NO tras la transición de oscuridad a luz regula la expresión de genes clave de la fotomorfogénesis, como SLY1 y los factores de transcripción de tipo PIF, lo que promueve la des-etiolación que se concreta en una inhibición de la elongación del hipocotilo en condiciones de iluminación. Finalmente, para avanzar en el conocimiento sobre el modo de acción del NO, hemos caracterizado una de las modificaciones post-traduccionales mediadas por NO mediante el desarrollo de un método proteómico que nos permite enriquecer e identificar proteínas nitradas en residuos de tirosina. El trabajo desarrollado en esta tesis doctoral ha ayudado a avanzar en el conocimiento de los mecanismos moleculares por los que el NO regula algunos procesos fisiológicos en Arabidopsis thaliana y ha abierto numerosas puertas para el posterior análisis de muchos otros.