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[ES] El tomate (Solanum lycopersicum L.) es una de las hortalizas más producidas y consumidas a nivel mundial y desde su domesticación en América del Sur y Central ha sido empleado por multitud de culturas. Pero su uso no solo se limita a la alimentación, ya que el tomate es una especie muy usada en la investigación por sus características, como su facilidad de cultivo y la producción de un fruto carnoso. El cultivo in vitro es una herramienta clave en la investigación vegetal, ya que permite la obtención de plantas mutantes y el estudio de diferentes procesos, como la morfogénesis. Para favorecer su obtención se puede hacer uso de técnicas de mutagénesis, como la mutagénesis insercional, con trampas génicas. Por ello, el objetivo de este trabajo es la evaluación de plantas de tomate mutantes obtenidas mediante mutagénesis insercional y alteradas en el desarrollo de la parte aérea. Se presentan los resultados de seis líneas diferentes de mutantes de tomate. Todas estas líneas, previamente identificadas en nuestro grupo, presentan un fenotipo de menor desarrollo de la parte aérea, con una menor elongación del tallo que los controles wild type. En ellas se ha estudiado su desarrollo en condiciones in vitro e in vivo, además de su capacidad de regeneración adventicia. También se determinó el modo de herencia de la mutación, el número de insertos presentes y el posible fenómeno de cosegregación entre el inserto y la mutación. La finalidad última de estas líneas es la identificación del gen afectado por la mutación., [EN] Tomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the most produced and consumed vegetables worldwide and since its domestication in South and Central America, it has been used by plenty of cultures. However, its use is not only limited to food, as tomato is a species widely used in research due to its characteristics, such as its ease of cultivation and the production of a fleshy fruit. In vitro culture is a key tool in plant research, since it allows obtaining mutant plants and studying different procesess, such as morphogenesis. In order to obtain mutant plants, mutagenesis techniques can be used, for example insertional mutagenesis via enhancer traps. Therefore, the main objective of this work is the evaluation of tomato mutant plants obtained by insertional mutagenesis and altered in the development of the aerial part. The results of six different tomato mutant lines are presented. All this lines, previously identified in our group, show a phenotype of less aerial part development, with less stem elongation, than the wild type controls. Their development under in vitro and in vivo conditions has been studied, as well as their capacity for adventitious regeneration. The way of inheritance of the mutation, the number of inserts present and the possible cosegregation phenomenon between the insert and the mutation were also determined. The ultimate purpose of these lines is to identify the gene affected by the mutation.

[ES] El ácido salicílico (SA) es un compuesto fenólico involucrado en varios procesos fisiológicos y bioquímicos en plantas, siendo la activación de la respuesta defensiva su función mejor caracterizada. Las plantas mantienen la homeostasis del SA ajustando el equilibrio entre la biosíntesis y el catabolismo de esta fitohormona. De este modo, el SA puede modificarse químicamente en diferentes derivados bioactivos. En particular, la carboxil metiltransferasa del ácido salicílico (SAMT) cataliza la metilación del SA para formar salicilato de metilo (MeSA; Ding y Ding, 2020). Un análisis metabolómico no dirigido posibilitó la identificación de varios VOCs diferenciales, tales como el MeSA, emitidos por las plantas de tomate de la variedad `Rio Grande" en respuesta a una infección virulenta causada por la bacteria Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst; López-Gresa et al., 2017). Igualmente, en nuestro laboratorio se generaron plantas transgénicas RNAi_S5H, que silencian el gen S5H implicado en el catabolismo del SA y se comprobó que éstas acumulan mayores cantidades de este fenólico (Payá et al., 2022). En el presente Trabajo Final de Máster pretendemos estudiar el papel del salicilato de metilo en la señalización de la respuesta defensiva en la propia planta (señalización defensiva intra-planta) así como en la comunicación con sus vecinas (señalización defensiva inter-planta). Para ello, primeramente se estudió el perfil de VOCs de las plantas transgénicas de tomate RNAi_S5H, así como de las plantas transgénicas NahG -incapaces de acumular SA- tras una infección bacteriana causada por Pst, observándose que el silenciamiento de S5H lleva consigo una mayor emisión diferencial de MeSA así como una menor emisión de otros VOCs implicados en defensa. A continuación, se realizaron tratamientos farmacológicos con MeSA, para confirmar la activación de la respuesta defensiva en las plantas mediada por este compuesto volátil. Se analizó la inducción del cierre estomático y la expresión del gen relacionado con la patogénesis PR1, así como la resistencia frente a una infección bacteriana causada por Pst. Asimismo, se llevaron a cabo experimentos de comunicación entre plantas, analizando la respuesta defensiva en las plantas vecinas MM (r-plants) cohabitadas con plantas infectadas emisoras de distintos niveles de MeSA (e-plants), observándose que tras su cohabitación se inducía la respuesta defensiva en las plantas de tomate vecinas (r-plants). Por último, se llevó a cabo la caracterización química, molecular y fenotípica de plantas que sobreexpresan el gen SAMT, observándose una tendencia a la sobreemisión de su producto MeSA, así como una mayor resistencia frente a una infección bacteriana por Pst, que va acompañada de una mayor activación de las defensas (cierre estomático e inducción de la expresión de PR1). Los resultados del presente Trabajo Final de Máster parecen indicar que el salicilato de metilo, así como otros compuestos volátiles, juega un papel muy importante en la comunicación entre plantas en respuesta a una infección bacteriana., [EN] Salicylic acid (SA) is a phenolic compound involved in several physiological and biochemical processes in plants, being the activation of the defensive response in plants its best characterized function. Plants maintain SA homeostasis by adjusting the balance between biosynthesis and catabolism of this phytohormone. In this way, SA can be chemically modified into different bioactive derivatives. In particular, the salicylic acid carboxyl methyltransferase (SAMT) catalyses the methylation of SA to form methyl salicylate (MeSA; Ding and Ding, 2020). An untargeted metabolomic analysis enabled the identification of several differential VOCs, such as MeSA, emitted by 'Rio Grande' tomato plants in response to a virulent infection caused by the bacterium Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst; López-Gresa et al., 2017). Likewise, in our laboratory, RNAi_S5H transgenic plants were generated, which silence the S5H gene, involved in SA metabolism, and it was found that these accumulate higher amounts of this phenolic (Payá et al., 2022). In this Master's thesis we aim to study the role of methyl salicylate in the signalling of the defensive response in the plant itself (intra-plant defensive signalling) as well as in the communication with its neighbours (inter-plant defensive signalling). First, the VOC profile of RNAi_S5H transgenic tomato plants and NahG transgenic plants - unable to accumulate SA - was studied after a bacterial infection caused by Pst, showing that silencing of S5H leads to a higher differential emission of MeSA and a lower emission of other VOCs involved in defence. Next, pharmacological treatments with MeSA were performed to confirm the activation of the defence response in plants mediated by this volatile compound. The induction of stomatal closure and the expression of the pathogenesis-related gene PR1 were analysed, as well as the resistance to a bacterial infection caused by Pst. Furthermore, inter-plant communication experiments were carried out, analysing the defensive response in neighbouring MM plants (r-plants) cohabited with infected plants emitting different levels of MeSA (e-plants), observing that after their cohabitation the defensive response was induced in the neighbouring tomato plants (r-plants). Finally, the chemical, molecular and phenotypic characterisation of plants overexpressing the SAMT gene was carried out, observing a tendency to over-emitting of its MeSA product, as well as a greater resistance to bacterial infection by Pst, which is accompanied by a greater activation of the defences (stomatal closure and induction of PR1 expression). The results of this Master's thesis seem to indicate that methyl salicylate, as well as other volatile compounds, play a very important role in the communication between plants in response to bacterial infection. Keywords: tomato, bacteria, salicylic acid, methyl salicylate, VOCs, interplant communication.

[ES] La eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE) es un carácter agronómico complejo que engloba diferentes procesos fisiológicos como la captación de N, asimilación, almacenamiento, removilización y partición entre órganos. En la actualidad, con el fin de minimizar los requerimientos de fertilizantes nitrogenados manteniendo la producción, es necesario del desarrollo de cultivares con elevada NUE en condiciones de limitación de N. Estas reducciones requeridas implican cambios en el metabolismo y la fisiología de la planta, que están regulados a nivel de transcripción y traducción de los genes implicados. En respuesta a la deficiencia de N, se han identificado redes de factores de transcripción (FTs) en diferentes especies. Entre ellos, factores como NLP6/7, TCP20 o TGA1/4 controlan genes implicados en la captación, asimilación y metabolismo de N. Un mejor conocimiento de los FTs relacionados con la NUE permitiría optimizar los programas de mejora de los diferentes cultivos. El tomate (Solanum lycopersicum L.) es unos de los principales cultivos hortícolas a nivel mundial y también especie modelo en plantas con fruto carnoso. Aunque se están llevando a cabo avances en la fisiología de la NUE, se conoce muy poco sobre su regulación transcripcional. En un trabajo previo del grupo, se identificaron varios FTs que aumentaban su expresión en tomate Moneymaker, en condiciones de limitación del aporte de N, sugiriendo que podían estar implicados en las respuestas relacionadas con la NUE. En el presente trabajo, se pretende estudiar la expresión de varios de estos FTs en cultivares de tomate con alta y baja NUE para identificar aquellos que puedan estar mas relacionados con el control de este parámetro, tanto en condiciones de aporte suficiente como limitante de N., [EN] The growing demand for food from the world's exponentially growing population and the emergence of climate change make it necessary to maximize agricultural production under sustainable conditions. Currently, only 47% of the nitrogen provided by fertilization is assimilated by crops. This practice continuously pollutes the geosphere, hydrosphere and atmosphere, with serious consequences for the environment, such as the loss of water health and aquatic biodiversity, as well as the increase in greenhouse gases and global warming. Global data collected by FAO deny the existence of a direct relationship between fertilization and agricultural yield and highlight the need to prioritize improving the nitrogen use efficiency (NUE) of intensively cultivated species as the only sustainable pathway to superior agricultural yield. Physiological knowledge of NUE is restricted to a few species, mainly Arabidopsis thaliana. In tomato, one of the main horticultural species worldwide, this knowledge is scarce. The present work aims to analyze the relationship of the transcription factors NLP9 and TGA4, described in A. thaliana, for their role in the primary response to nitrate, with the tomato response to nitrogen deficiency. With this objective, its expression was analyzed by RT-qPCR in four entries of the germplasm bank (MM, CV32, CV70 and CV82) of the COMAV with differences in the NUE and production, after its cultivation in two levels of nitrogen fertilization, sufficient (100 N) and limiting (50 N) nitrogen supply. Likewise, the vegetative growth of the cultivars was evaluated, through the analysis of biomass, height, photosynthetic parameters (Fv/Fm and ΦPSII) and SPAD, to study their relationship with the differential expression of NLP9 and TGA4 between the two levels of fertilization. The different cultivars studied vary in the response to the limitation in nitrogen input. The MM and CV82 cultivars showed a smaller decrease in vegetative growth, while the CV32 cultivar was more affected by nitrogen deficiency. Great variation has been observed in the expression of the TGA4 and NLP9 genes between cultivars, and in response to nitrogen deficiency. No relationship has been observed between the expression of the NLP9 gene with biomass or the NUE of plants. Nitrogen induction of TGA4 has been observed in cultivars with higher NUE in production, MM and CV70, which could suggest its involvement in the processes involved in NUE and the possibility of using this gene as a marker for the selection of genotypes with superior NUE. Likewise, its expression has been related, at the environmental level, to the increase in the biomass of these cultivars.

[ES] El etileno es una fitohormona volátil multifuncional que desempeña un papel muy importante como regulador central del desarrollo de las plantas, así como en la resistencia al estrés biótico y abiótico. Trabajos anteriores de nuestro laboratorio han mostrado una posible relación entre los niveles de etileno, el desarrollo de síntomas y el estrés ribosomal de las plantas de tomate tras la infección del Viroide de la Exocortis de los Cítricos (CEVd). Con el fin de estudiar el papel que desempeña el etileno en la patogenicidad de este viroide, se emplearon tratamientos con agentes que alteran la fisiología del etileno en plantas: ácido 2- cloroetilfosofónico (etefón, un compuesto que se hidroliza a etileno) y 1-metilciclopropeno; (1- MCP, un inhibidor de la señalización del etileno (1-metilciclopropeno; 1-MCP). Para ello, en primer lugar, se utilizaron mutantes epi de tomate, cuyo origen guarda relación con el etileno y que presentan un fenotipo similar al que produce la infección con CEVd, y su correspondiente línea parental VFN8. Ambas líneas se infectaron y de forma paralela fueron tratadas con etefón, estudiando la producción de etileno y el estrés ribosomal en todos los casos. Los niveles de etileno únicamente aumentaron en aquellas plantas que habían sido tratadas con etefón al igual que ocurrió con el estrés ribosomal, medido mediante el gen marcador NAC082. En ausencia de tratamiento o infección, las plantas epi presentaban niveles más altos de NAC082, lo que sugiere que estas plantas están sometidas a un mayor estrés ribosomal de por sí. Con objeto de comprender la función del etileno en la sintomatología viroidal, se recurrió al cultivar Rutgers, con una destacada susceptibilidad al CEVd. Estas plantas fueron infectadas con CEVd para ser posteriormente tratadas con 1- MCP, efectuando a su vez los respectivos ensayos con plantas control. En este conjunto de experimentos, los niveles de etileno eran estadísticamente similares entre las plantas control, las plantas infectadas, que presentaban síntomas más severos y las plantas tratadas con 1- MCP, que no desarrollaban la sintomatología viroidal esperada. Niveles superiores de NAC082 se observaron tanto en las plantas tratadas con etefón como en las infectadas con CEVd, lo que sugiere que la inducción de estrés ribosomal tras la infección está relacionada con la susceptibilidad del cultivar. Nuestros resultados indican que el etileno capaz de provocar estrés ribosomico y que la señalización de esta hormona tras la infección con CEVd resulta necesaria para generar la sintomatología en tomate. Por último, con el objetivo de caracterizar el mutante epi, se empleó material vegetal de esta línea y su parental y se indujo en estas plantas la conversión del precursor directo de etileno (ACC, 1-aminociclopropano-1- carboxílico) a etileno. Así, se determinó que los niveles de etileno en epi eran significativamente superiores. Por tanto, los resultados de este trabajo parecen indicar que la causa del fenotipo mutante de las plantas epi reside en una mayor acumulación de ACC., [EN] Ethylene is a multifunctional volatile phytohormone that plays a very important role as a central regulator of plant development as well as in resistance to biotic and abiotic stresses. Previous work from our laboratory has shown a possible relation between ethylene levels, symptom development and ribosomal stress in tomato plants upon Citrus Exocortis viroid (CEVd) infection. With the purpose of studying the role of ethylene in the pathogenicity of this viroid, treatments with agents that alter ethylene physiology in plants were used: 2- chloroethylphosphonic acid (ethephon, a compound that converts to ethylene) and 1- methylcyclopropene; (1-MCP, an inhibitor of ethylene signalling (1-methylcyclopropene; 1- MCP). Firstly, tomato epi mutants, whose origin is ethylene-related and which have a phenotype similar to that produced by CEVd infection, and their corresponding parental line VFN8 were used. Both lines were infected and in parallel treated with ethephon, studying ethylene production and ribosomal stress in all cases. Ethylene levels increased only in those plants that had been treated with ethephon, as did ribosomal stress, analysed using the NAC082 marker gene. In the absence of treatment or infection, epi plants had higher levels of NAC082, suggesting that these plants are subject to higher ribosomal stress. To understand the role of ethylene in viroid symptomatology, we used the cultivar Rutgers, which is highly susceptible to CEVd. These plants were infected with CEVd and then treated with 1-MCP. In this set of experiments, ethylene levels were statistically similar between control plants, infected plants, which showed more severe symptoms, and plants treated with 1-MCP, which did not develop the expected viroid symptoms. Higher levels of NAC082 were observed in both ethephon-treated and CEVd-infected plants, suggesting that the induction of ribosomal stress after infection is related to cultivar susceptibility. Our results indicate that ethylene can induce ribosomal stress and that signalling of this hormone is necessary upon CEVd infection to generate symptomatology in tomato. Finally, to characterise the epi mutant, plant material from this line and its parental were used and the conversion of the direct ethylene precursor (ACC, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid) to ethylene was induced in these plants. Thus, it was determined that ethylene levels in epi were significantly higher. Therefore, the results of this work seem to indicate that the cause of the mutant phenotype of epi plants is due to an increased accumulation of ACC.

[ES] Uno de los retos principales de los biotecnólogos del siglo XXI es el desarrollo de cultivos más productivos y resistentes a condiciones ambientales adversas. Ante una situación de estrés las plantas desarrollan estrategias de defensa que van ligadas a una reducción del crecimiento. Las proteínas DELLA son reguladores clave de esta respuesta coordinada y, por tanto, han constituido desde su descubrimiento en una herramienta con la que mejorar diversos aspectos agronómicos. Sin embargo, modificar la actividad DELLA también puede provocar efectos secundarios no deseados en los cultivos como un descenso en la productividad o en la tolerancia al ataque por patógenos. Uno de los objetivos de nuestro grupo es generar nuevos alelos DELLA que mejoren específicamente caracteres de interés biotecnológico pero minimizando los efectos no deseados. En este TFM se han establecido ensayos con los que evaluar la tolerancia a estrés del mutante procera (pro) tomate, con pérdida de función DELLA. Estos ensayos son esenciales para poder evaluar en el futuro la actividad en un cultivo de los nuevos alelos DELLA generados. En concreto, se han optimizado ensayos de estrés salino moderado y de tratamiento con metil-jasmónico, como simulación de estrés biótico. Sorprendentemente, nuestro estudio indica que pro no es más sensible al estrés salino que el silvestre. Al contrario, la activación de respuestas defensivas dependientes de MeJA sí está afectada en pro, lo que apoya una menor tolerancia a estrés biótico., [EN] One of the main challenges for biotechnologists in the 21st century is the development of crops that are more productive and resistant to adverse environmental conditions. Under stress, plants develop defense strategies linked to a reduction in growth. DELLA proteins are critical regulators of this coordinated response and have been a tool to improve various agronomic aspects since their discovery. However, modifying DELLA activity can also lead to undesirable side effects in crops, such as decreased productivity or tolerance to pathogen attack. One of the objectives of our group is to generate new DELLA alleles that specifically improve traits of biotechnological interest while minimizing undesirable effects. In this Master¿s thesis, we have established assays to evaluate the stress tolerance of the procera (pro) tomato mutant with loss of DELLA function. These assays are essential to assess the activity of the new DELLA alleles generated in a crop. Specifically, moderate salt stress and methyl jasmonate treatment assays have been optimized to simulate biotic stress. Excitingly, our study indicates that pro tomato plants are not more sensitive to salt stress than wild-type. However, activation of MeJA-dependent defensive responses is impaired in pro plants, suggesting a lower tolerance to biotic stress

[ES] En la presente tesis doctoral nos hemos centrado en estudiar la variabilidad y aportar nuevos recursos útiles para la mejora de la calidad nutricional y organoléptica de los frutos de tomate, berenjena y pimiento, adaptando los cultivos a menores aportes de nitrógeno (N). Para lograr este propósito, llevamos a cabo una caracterización exhaustiva de la composición de los frutos, junto con importantes rasgos agronómicos, de un conjunto de recursos genéticos escasamente explorados hasta la fecha. En el primer capítulo de esta tesis, se llevó a cabo una caracterización exhaustiva de 36 compuestos y parámetros de composición del fruto, que incluían azúcares, ácidos orgánicos, antioxidantes y minerales, en un conjunto de 10 accesiones por cultivo de tomate, pimiento y berenjena, cultivados en las mismas condiciones y prácticas ecológicas. Los resultados mostraron un perfil de composición considerablemente distinto entre las tres especies, principalmente en el perfil antioxidante. Además, se encontró una gran variabilidad dentro de cada especie, lo cual es de interés para la selección de variedades con mejores perfiles nutricionales y organolépticos. En el segundo capítulo de esta tesis, se abordó la caracterización de un conjunto de líneas de introgresión (ILs) de berenjena con Solanum incanum L. como parental donante. El uso de las ILs en la mejora de la berenjena requiere asegurar que los niveles de glicoalcaloides del fruto están por debajo de los límites de seguridad. En un ensayo en dos ambientes, evaluamos 25 rasgos de composición del fruto, incluyendo composición proximal, azúcares, ácidos, compuestos fenólicos, glicoalcaloides y minerales en un conjunto de 16 ILs de berenjena con S. incanum, junto con los padres recurrente y donante, y el híbrido. Los resultados mostraron que los frutos producidos por las ILs eran seguros para el consumo, con una composición similar a la del parental recurrente. También evaluamos un conjunto de 10 de estas ILs, junto con el parental recurrente S. melongena, bajo dos dosis de fertilización de N suministradas con el sistema de riego (8.25 mM de NH4NO3 añadido al agua de riego, y ningún suministro de N externo al agua de riego). Aunque se produjo una limitación significativa en el crecimiento de la planta, en la distribución de N y C, en la carga de frutos y en la materia seca como respuesta a la minimización de los aportes de N, las ILs alcanzaron, en promedio, rendimientos finales similares bajo ambos tratamientos de N, así como produjeron frutos con similar morfología, peso y contenido en compuestos fenólicos. Estos resultados potencian las ILs como materiales de mejora útiles para la adaptación de la berenjena a bajos aportes de N. Gracias a la disponibilidad del genotipado de las ILs de berenjena, las investigaciones realizadas con esta población permitieron identificar varios QTLs asociados a caracteres morfo-agronómicos y de composición del fruto, lo que proporciona nueva información relevante para ampliar el conocimiento genético de la berenjena. En el último capítulo se presenta la primera evaluación de parámetros de calidad de fruto y rendimiento de una colección de 44 variedades del tomate resiliente 'de penjar' bajo dos niveles de fertilización de N (162 kg N ha-1 y 49 kg N ha-1). Se observó una gran variación. La reducción de los aportes de N tuvo un efecto significativo en el hue, cuya media aumentó ligeramente, y en los compuestos y parámetros relacionados con el dulzor, cuya media disminuyó en un 11-16%, mientras que el rendimiento y la mayoría de los rasgos de calidad no se vieron afectados. Estos son resultados prometedores que promueven la conservación del tomate 'de penjar' y a su utilización en programas de mejora. En definitiva, creemos que estos trabajos proporcionarán nuevos recursos fenómicos y genómicos útiles para futuros programas de mejora de las hortalizas de la familia Solanaceae., [CAT] En la present tesi doctoral ens hem centrat en estudiar la variabilitat i aportar nous recursos útils per a la millora de la qualitat nutricional i organolèptica dels fruits de tomaca, albergínia i pimentó, adaptant els cultius a menors aportacions de nitrogen (N). Per a aconseguir aquest propòsit, duem a terme una caracterització exhaustiva de la composició dels fruits, juntament amb importants trets agronòmics, d'un conjunt de recursos genètics escassament explorats fins hui. En el primer capítol d'aquesta tesi, es va dur a terme una caracterització exhaustiva de 36 compostos i paràmetres de composició del fruit, que incloïen sucres, àcids orgànics, antioxidants i minerals, en un conjunt de 10 accessions per cultiu de tomaca, pimentó i albergínia, cultivats en les mateixes condicions i pràctiques ecològiques. Els resultats van mostrar un perfil de composició considerablement diferent entre les tres espècies, principalment en el perfil antioxidant. A més, es va trobar una gran variabilitat dins de cada espècie, la qual cosa és d'interés per a la selecció de varietats amb millors perfils nutricionals i organolèptics. En el segon capítol d'aquesta tesi, es va abordar la caracterització d'un conjunt de línies de introgressió (ILs) d'albergínia amb Solanum incanum L. com a parental donant. L'ús de les ILs en la millora de l'albergínia requereix assegurar que els nivells de glucoalcaloides del fruit estan per davall dels límits de seguretat. En un assaig en dos ambients, avaluem 25 trets de composició del fruit, incloent composició proximal, sucres, àcids, compostos fenòlics, glucoalcaloides i minerals en un conjunt de 16 ILs d'albergínia amb S. incanum, juntament amb els pares recurrent i donant, i l'híbrid. Els resultats van mostrar que els fruits produïts per les ILs eren segurs per al consum, amb una composició similar a la del parental recurrent. També avaluem un conjunt de 10 d'aquestes ILs, juntament amb el parental recurrent S. melongena, sota dues dosis de fertilització de N subministrades amb el sistema de reg (8.25 mM de NH4NO3 afegit a l'aigua de reg, i cap subministrament de N extern a l'aigua de reg). Encara que es va produir una limitació significativa en el creixement de la planta, en la distribució de N i C, en la càrrega de fruits i en la matèria seca com a resposta a la minimització de les aportacions de N, les ILs van aconseguir, en mitjana, rendiments finals similars sota tots dos tractaments de N, així com van produir fruits amb similar morfologia, pes i contingut en compostos fenòlics. Aquests resultats potencien les ILs com a materials de millora útils per a l'adaptació de l'albergínia a baixes aportacions de N. Gràcies a la disponibilitat del genotipat de les ILs d'albergínia, les investigacions realitzades amb aquesta població van permetre identificar diversos QTLs associats a caràcters morf-agronòmics i de composició del fruit, la qual cosa proporciona nova informació rellevant per a ampliar el coneixement genètic de l'albergínia. En l'últim capítol es presenta la primera avaluació de paràmetres de qualitat de fruit i rendiment d'una col·lecció de 44 varietats de la tomaca resilient 'de penjar' sota dos nivells de fertilització de N (162 kg N ha-1 i 49 kg N ha-1). Es va observar una gran variació. La reducció de les aportacions de N va tindre un efecte significatiu en el hue, la mitjana del qual va augmentar lleugerament, i en els compostos i paràmetres relacionats amb la dolçor, la mitjana de la qual va disminuir en un 11-16%, mentre que el rendiment i la majoria dels trets de qualitat no es van veure afectats. Aquests són resultats prometedors que promouen la conservació de la tomaca 'de penjar' i a la seua utilització en programes de millora. En definitiva, creiem que aquests treballs proporcionaran nous recursos fenòmics i genòmics útils per a futurs programes de millora de les hortalisses de la família Solanaceae., [EN] In the present doctoral thesis, we have focused on studying the variability and providing new useful resources for the improvement of the nutritional and organoleptic quality of tomato, eggplant and pepper fruits, adapting crops to lower nitrogen (N) inputs. To achieve this purpose, we carried out a comprehensive characterization of fruit composition, together with important agronomic traits, of a set of genetic resources scarcely explored up to date. In the first chapter of this thesis, a comprehensive characterization of 36 compounds and fruit compositional parameters, including sugars, organic acids, antioxidants and minerals, was carried out on a set of 10 accessions per cultivar of tomato, pepper and eggplant, grown under the same organic farming practices. The results showed a considerably different composition profile among the three species, mainly in the antioxidant profile. In addition, a great variability was found within each species, which is of interest for the selection of varieties with better nutritional and organoleptic profiles. In the second chapter of this thesis, the characterization of a set of eggplant introgression lines (ILs) with Solanum incanum L. as the donor parent was addressed. The use of ILs in eggplant breeding requires ensuring that fruit glycoalkaloid levels are below safety limits. In a two-environment trial, we evaluated 25 fruit compositional traits, including proximal composition, sugars, acids, phenolic compounds, glycoalkaloids, and minerals in a set of 16 eggplant ILs with S. incanum, along with the recurrent and donor parents, and the hybrid. The results showed that the fruits produced by the ILs were safe for consumption, with a composition similar to that of the recurrent parent. We also evaluated a set of 10 of these ILs, along with the recurrent parent S. melongena, under two doses of N fertilization supplied with the irrigation system (8.25 mM NH4NO3 added to the irrigation water, and no external N supply to the irrigation water). Although there was a significant limitation in plant growth, N and C distribution, fruit load and dry matter in response to minimized N inputs, the ILs achieved, on average, similar final yields under both N treatments, as well as produced fruits with similar morphology, weight and phenolic content. These results enhance ILs as useful breeding materials for the adaptation of eggplant to low N inputs. Thanks to the availability of genotyping of eggplant ILs, the investigations carried out using this population enabled the identification of several QTLs associated with morpho-agronomic and fruit composition traits, providing new relevant information to expand the genetic knowledge of eggplant. The last chapter presents the first evaluation of fruit quality and yield parameters of a collection of 44 varieties of the resilient tomato 'de penjar' under two levels of N fertilization (162 kg N ha-1 and 49 kg N ha-1). A large variation was observed. Reduced N inputs had a significant effect on hue, whose mean increased slightly, and on sweetness-related compounds and parameters, whose mean decreased by 11-16%, while yield and most quality traits were unaffected. These are promising results that promote the conservation of the 'de penjar' tomato and its use in breeding programs. Ultimately, we believe that this work will provide new phenomic and genomic resources useful for future breeding programs of vegetables of the Solanaceae family., Elena Rosa Martínez is grateful to the Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO) for a pre-doctoral grant (no. BES-2016-077482), which has funded the doctoral thesis presented herein. This predoctoral grant is part of the research project “Mejora genética de la calidad funcional y aparente de la berenjena”, which has been funded by the Ministerio de Economía, Industria y Competitividad and the European Regional Development Fund (MINECO/FEDER) under grant no. AGL2015- 64755-R. The work presented in this thesis was also undertaken as part of the initiative “Adapting Agriculture to Climate Change: Collecting, Protecting and Preparing Crop Wild Relatives” (http://www.cwrdiversity.org/), which is supported by the Government of Norway and managed by the Global Crop Diversity Trust with the Millennium Seed Bank of the Royal Botanic Gardens, Kew; as part of three European projects, namely, G2PSOL (“Linking genetic resources, genomes and phenotypes of Solanaceous crops”) and BRESOV (“Breeding for resilient, efficient and sustainable organic vegetable production”), which have been funded by the European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Programme under grant agreements no. 677379 and no. 77424, respectively, and SOLNUE (“Tomato and eggplant nitrogen utilization efficiency in Mediterranean environments”), in the framework of the H2020 call SusCrop-ERA-Net; ID#47, which has been funded by the Spanish Agencia Estatal de Investigación under grant agreement no. PCI2019-103375; and finally as part of the national project “Las variedades tradicionales de tomate para el desarrollo de una horticultura biodiversa y sostenible en un contexto de cambio climático”, funded by Generalitat Valenciana (Conselleria d’Innovació, Universitats, Ciència I Societat Digital) under grant agreement no. AICO/2020/042.

[ES] En respuesta a un estrés biótico, las plantas sintetizan compuestos que limitan el crecimiento de los patógenos. Estos compuestos pueden actuar de forma indirecta, como moléculas señal activando las defensas vegetales. Tal es el caso de algunos compuestos orgánicos volátiles (VOCs). Un análisis metabolómico no dirigido permitió la identificación de varios VOCs diferenciales, tales como el monoterpenoide hidroxilado α-terpineol, emitidos por las plantas de tomate de la variedad ‘Rio Grande’ en respuesta a una infección avirulenta causada por la bacteria Pseudomonas syringae pv tomato (Pst; López-Gresa et al., 2017). Asimismo, se comprobó que plantas transgénicas 35S:MTS1, que sobre-expresan la monoterpeno sintasa MTS1, sobre-producen monoterpenoides hidroxilados, tales como el α-terpineol. A su vez, dichas plantas emiten menores niveles de metil-salicilato, un derivado del ácido salicílico (SA) que es la principal hormona implicada en estreses de tipo biótico (Minguillón, 2018). Dichos resultados sugerían una posible relación entre la ruta de los monoterpenoides y la del SA. En este Trabajo Fin de Máster hemos profundizado en el estudio del modo de acción del α-terpineol. Se ha comprobado que este compuesto es capaz de provocar el cierre estomático de forma independiente al SA, activar la transcripción de los genes encargados de codificar proteínas defensivas, aumentar la resistencia frente a infecciones con Pst y alterar los niveles de etileno en plantas de tomate. Estos resultados confirman el papel fundamental de los monoterpenoides en la activación de la respuesta defensiva en plantas de tomate y apoyan la importancia de los VOCs en la resistencia frente a enfermedades. Por otra parte, se ha comprobado que existe una conexión entre la vía del metileritrol fosfato (MEP), de la que derivan los monoterpenoides, y la ruta del SA, mediante estudios de expresión diferencial de genes, de acumulación de metabolitos, de apertura estomática y de resistencia frente a Pst en plantas transgénicas que presentan niveles alterados de emisión de α-terpineol (35S:MTS1 y RNAi:MTS1). Dicha conexión podría ocurrir a través del 2-C-metil-d-eritritol-2,4-ciclodifosfato (MEcPP), que produciría la activación del gen ICS, que codifica la enzima implicada en la biosíntesis del 90% del SA en las plantas, puesto que empleando un inhibidor de la ruta MEP se ha observado la inhibición de la expresión de dicho gen. Los resultados del presente Trabajo de Fin de Máster parecen indicar que existe un cross- talk negativo entre la respuesta defensiva mediada por los monoterpenoides y la mediada por SA. De esta forma, tratamientos exógenos con α-terpineol mejoran la resistencia de plantas de tomate frente a Pst, mientras que la modificación de la producción endógena de monoterpenoides lleva consigo una alteración en los niveles de SA, produciendo efectos contrarios sobre la respuesta defensiva., [En] Under biotic stress, plants synthesize compounds that interfere with pathogens growth. They can act indirectly as signaling molecules, triggering defensive responses. Volatile organic compounds (VOCs) belong to this group. Using a non targered metabolomic analysis we identified VOCs that were differentially emitted by ‘Rio Grande’ tomato variety in respond to an avirulent infection with Pseudomonas syringae pv tomato, including the hydroxylated monoterpenoid α-terpineol (Pst; López-Gresa et al., 2017). Furthermore, we confirmed that transgenic plants 35S:MTS1 overexpressing the monoterpene synthase MTS1 overproduced hydroxylated monoterpenoids such as α-terpineol. Besides, these plants emitted lower levels of methyl salicilate which is implicated in biotic strees (Minguillón, 2018). These results suggest a connection between the monoterpenoids and the salicylic acid (SA) biosynthesis pathway. This Project has the aim to identify the mode of action of α-terpineol. We observed that treatments with this compound close the stomata in a SA-independent manner, activate the transcription of defensive genes, and enhance the resistance upon a virulent infection with Pst. These results confirm the key role of monoterpenoids in the activation of the defensive respond and support the importance of VOCs in the resistance of plants. Moreover, we proved that there is a connection between the MEP pathway, leading to the production of monoterpenoids, and the biosynthesis of SA. For this purpose, we performed analysis of differential expression of genes, metabolomics analysis, stomata aperture analysis and resistance test in transgenic plants with altered levels of monoterpenoids (35S:MTS1 and RNAi:MTS1). This connection could be caused through the MEcPP-dependent activation of ICS, the key gene for SA biosynthesis. Thus, we observed a possible cross-talk between the production of monoterpenoids and the main hormone of the plants defensive response SA. Chemical treatment with α- terpineol improve the tomato plant resistance upon a virulent infection whilst the modification of the monoterpenoid endogenous production produces an alteration in SA levels causing contrary effects in the defensive response.

[EN] There is currently great concern about environmental problems. Among these problems is the excessive use of nitrogen fertilizers to maintain a high yield of crops, and to be able to feed the current population that grows exponentially every year. This overfertilization causes contamination of soils and aquifers and has contributed to climate change. In addition to improvements in crop management, in this context, the development of cultivars with greater efficiency in the use of nitrogen (NUE) is of great importance. Genetic improvement focused on the development of cultivars with high NUE requires knowledge of the molecular and physiological bases of the processes that make up the NUE, which can be grouped into absorption and use of nitrogen. The knowledge of the NUE available so far is restricted to a few species, mainly Arabidopsis thaliana and rice. Being the tomato one of the most demanded horticultural crops, both for fresh and canned consumption, it would be crucial to develop genotypes that require a lower contribution of nitrogen, thus increasing the NUE and being able to considerably reduce the use of nitrogen fertilizers. The uptake of N from the soil occurs mainly in the form of nitrates. Numerous nitrate transporters have been described in Arabidopsis, but little is known about those involved in the uptake of this molecule in tomato, and especially in mesophilic cells, where it is incorporated mostly in tomato for assimilation as amino acids. In a previous work of the laboratory, transporters of the NPF family were identified in Moneymaker tomato that varied their expression under conditions of limitation in the contribution of N, so they suggested that they could have an important role in the responses to the deficiency in this macronutrient. This project studies the existence of differences in vegetative growth between several tomato genotypes, selected for their differences in NUE, to relate it to the expression in leaves of nitrate transporters NPF1.17 and NPF2.11. As the most remarkable results of this work, it was obtained, in the first place, that the cultivars presented very different responses to the lack of nitrogen. It is noteworthy that N deficiency affected to a lesser extent the growth parameters in genotypes MM and 82 and that cultivar 32 was the cultivar that was most affected by the decrease in N. In addition, significant correlations were obtained between the NPF1.17 and NPF2.11 genes with the parameters studied by varying the contribution of N, being of special importance the positive correlations that both genes present with the biomass. The NPF2.11 gene showed correlation with biomass in three of the genotypes studied while the NPF1.17 gene, although its correlation with biomass was only significant for the MM and 70 genotypes, these have high NUE values and a high production., [ES] El tomate (Solanum lycopersicum L.) es uno de las principales cultivos hortícolas a nivel mundial, y que requiere grandes cantidades de fertilizantes nitrogenados para maximizar su producción. En el contexto actual de cambio climático, se está demandando una reducción del uso de estos fertilizantes, que además contribuirá a la disminución de la contaminación ambiental derivada de su uso masivo. Para minimizar el efecto negativo de esta reducción sobre la producción, se hace necesario el desarrollo de cultivares con elevada eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE). Para abordar este proceso de mejora, es necesario tener un mayor conocimiento de los procesos implicados en la asimilación y uso del N por la planta. La NUE es un parámetro fisiológico complejo que engloba procesos de transporte, metabolismo y partición de asimilados nitrogenados en la planta. La captación de N desde el suelo se produce principalmente en forma de nitratos en agricultura. Se han descrito numerosos transportadores de nitrato en Arabidopsis, pero se conoce poco acerca de los implicados en la captación de esta molécula en tomate, y especialmente en las células del mesófilo, donde se considera que es incorporado mayoritariamente en tomate para su asimilación como aminoácidos. En un trabajo previo del laboratorio, se identificaron en tomate Moneymaker unos transportadores de la familia NPF que aumentaban su expresión en condiciones de limitación en el aporte de N, por lo que sugerían que podían tener un papel importante en las respuestas a la deficiencia en este macronutriente. Para confirmar su papel, se pretende estudiar su expresión en diferentes cultivares de tomate que previamente se habían seleccionado como de alta y baja NUE, y con diferencias en su eficiencia en la captación de N. El estudio se realizará en condiciones de aporte suficiente y limitante para determinar su relación con la NUE.

[ES] El nitrógeno (N) es un macronutriente esencial para el crecimiento y desarrollo vegetal. El nitrato (NO3-) y el amonio (NH4+) son las dos formas principales de N absorbidas por las plantas. Sin embargo, ambas formas son escasas en los ecosistemas agrícolas. Para lograr los suficientes niveles de producción y satisfacer la demanda mundial de alimentos, más de 100 millones de toneladas de fertilizantes químicos nitrogenados son aplicados anualmente a los cultivos en todo el mundo. Sin embargo, menos de la mitad de este N aportado es absorbido por las plantas, perdiéndose el resto en el medio ambiente. Esta pérdida de N produce no solo problemas económicos, sino también graves problemas medioambientales como la acidificación del suelo, la eutrofización de las aguas o la contaminación del aire. Por lo tanto, para mantener un alto rendimiento de los cultivos y minimizar el aporte de N, un manejo eficiente de fertilizantes y la identificación de genotipos de alta eficiencia en el uso de N (NUE) son esenciales. Sin embargo, la segunda estrategia es considerada la más desafiante. NUE es un rasgo complejo, difícil de evaluar, y regulado por muchos factores genéticos y ambientales que interactúan. En este marco, el proyecto europeo SOLNUE (¿Tomato and eggplant N utilization efficiency in Mediterranean environments¿) tiene como objetivo generar conocimiento sobre la genética de la respuesta al estrés por N y desarrollar genotipos de tomate y berenjena con una NUE elevada. Este trabajo, como parte del proyecto SOLNUE, busca la identificación de loci de rasgos cuantitativos (QTLs) implicados en la respuesta al estrés por N en una población de generación avanzada por entrecruzamiento multiparental (MAGIC) de tomate previamente creada, compuesta por alrededor de 300 líneas, y ya genotipada con 1350 marcadores SNP. Esta población derivó del cruce de ocho líneas parentales de tomate cultivado con una amplia diversidad genética. a demostró su potencial para descifrar la base genética de la respuesta del tomate a diferentes estreses abióticos. Un ensayo en invernadero se está ya llevando a cabo, y dos concentraciones diferenciales de NO3- se están aplicando a las plantas: 2 mM (estrés por N) y 10 mM (control). Como NUE es un rasgo muy difícil de evaluar en un número tan grande de líneas, distintos rasgos secundarios relacionados se utilizarán para los estudios de mapeo de QTLs. Rasgos relacionados con la fenología, el vigor de la planta, la calidad de la fruta, y el contenido en N serán evaluados, y diferentes análisis estadísticos serán establecidos para la detección de QTLs involucrados en la respuesta al estrés por N (QTL por condición y para la respuesta relativa al estrés). Además, la disponibilidad de la secuencia del genoma de todos los progenitores permitirá la identificación de genes candidatos dentro de los QTL identificados. 40 QTLs con un intervalo de confianza menor a 2 Mpb fueron mapeados, 8 de ellos siendo QTLs interactivos (QTLxE). Dentro de estos QTLs interactivos, se encontraron algunos genes candidatos descritos previamente en otros cultivos como objetivos potenciales para mejorar la respuesta al estrés por bajas concentraciones de N. Los resultados aquí presentados abrirán perspectivas interesantes para el desarrollo de variedades de tomate adaptadas a un bajo suministro de N., [EN] Nitrogen (N) is an essential macronutrient for plant growth and development. Nitrate (NO3-) and ammonium (NH4+) are the two major forms of N that are absorbed by plants. Nevertheless, both forms are in short supply in agricultural ecosystems. To achieve enough crop production levels and satisfy the global food demand, more than 100 million tons of chemical N fertilizers are applied annually to crops worldwide. However, less than half of this is absorbed by plants and converted into harvested products, the rest being lost in the environment. This loss of N produces not only economic problems, but also serious environmental problems such as soil acidification, water eutrophication, or air pollution. Therefore, to sustain high crop yield and minimize N input, an efficient fertilizer management and the identification of high N-use efficient (NUE) genotypes are requested. However, the second strategy is considered as the most challenging one. NUE is a complex trait, difficult to assess, and regulated by many interacting genetic and environmental factors. In this framework, the European SOLNUE project (¿Tomato and eggplant N utilization efficiency in Mediterranean environments¿) aims to generate knowledge about the genetic control of N stress response and develop genotypes with a high NUE using tomato and eggplant as target species. This work, as part of the SOLNUE project, aims at identifying quantitative trait loci (QTLs) involved in the N stress response using a multi-parental advanced generation inter-cross (MAGIC) tomato population, composed of about 300 lines, previously created and already genotyped with 1350 SNP markers. This segregating population derived from the cross of eight cultivated tomato parental lines covering a wide range of genetic diversity. It has already demonstrated its potential to suitably decipher the genetic basis of tomato response to different abiotic stresses. A trial has been conducted in a greenhouse applying two contrasted NO3- concentrations to the plants: 2 mM (N stress) and 10 mM (control). As NUE is a very difficult trait to assess in such a large number of lines, correlated secondary traits were used for QTL mapping studies. Phenology, plant vigor, fruit quality, and N status-related traits were recorded, and different statistical analysis were performed for the detection of QTLs involved in the N stress response (QTL per condition and for the relative stress response). In addition, the availability of the genome sequence of all the parents allowed the identification of candidate genes under the identified QTLs. 38 QTLs with a confidence interval lower than 2 Mbp were mapped, eight of them being interactive QTLs (QTLxE). Under these interactive QTLs, some candidate genes previously reported in other crops to be potential targets to improve plant N response were found. The results here presented will open interesting perspectives for the development of tomato varieties adapted to low N supply.

[ES] La importancia de las raíces para las plantas se debe a una amplia variedad de procesos, como la absorción de agua y nutrientes, el anclaje y soporte mecánico, el almacenamiento de diversos compuestos, y la tolerancia a diversos factores tanto bióticos como abióticos que se encuentran en el suelo. En los últimos años, el sistema radicular ha despertado el interés de muchos investigadores por dos motivos principales: 1) a nivel básico, la arquitectura del sistema radicular es un excelente ejemplo de plasticidad del desarrollo, donde las estructuras de los órganos dependen de una interacción entre vías de desarrollo genéticamente programadas y señales ambientales que de forma colectiva activan y modelan grupos de células madre; y 2) a nivel práctico, por los desafíos a los que tiene que enfrentarse la agricultura moderna como consecuencia del cambio climático, es decir, el mantenimiento o aumento de la producción de los cultivos en suelos con menores recursos hídricos. Al respecto, las plantas con sistemas radiculares más vigorosos suelen ser más eficientes en situaciones de escasez de recursos hídricos. Por tanto, el desarrollo de nuevos cultivares con caracteres radiculares mejorados para la adquisición de agua en condiciones de estrés hídrico podría tener un impacto significativo en la seguridad alimentaria mundial. El sistema radicular se compone de, al menos, dos tipos de raíces: la raíz primaria, que se forma durante la embriogénesis, y las raíces laterales, que se desarrollan en una etapa post-embriogénica a partir de la raíz primaria. Además, las plantas pueden desarrollar raíces adventicias que emergen a partir de órganos de la parte aérea de la planta, como hipocótilo, tallo u hoja, de forma natural o como respuesta a una herida. Este tipo de enraizamiento es esencial en horticultura para la supervivencia de los esquejes que se emplean para la propagación de las variedades élite. En este Trabajo Final de Grado se han caracterizado tres líneas de tomate afectadas en el desarrollo radicular, a saber, un mutante somaclonal y dos líneas generadas mediante tecnología CRISPR-Cas9 en las que se ha editado el gen responsable del fenotipo mutante. En este contexto, en el primer objetivo nos hemos centrado en la caracterización fenotípica in vitro, poniendo un particular énfasis en el desarrollo tanto de la raíz primaria como de la raíz adventicia. Los resultados obtenidos en el contexto de este objetivo indican que el mutante y las dos líneas CRISPR exhiben severas alteraciones tanto en la raíz embrionaria como en las raíces adventicias. El segundo objetivo ha consistido en la caracterización del desarrollo vegetativo y reproductivo en condiciones de invernadero, lo que ha puesto de manifiesto importantes cambios en el patrón de desarrollo vegetativo y reproductivo de las tres líneas., [EN] The importance of roots for plants is due to various processes, such as the absorption of water and nutrients, anchoring and mechanical support, storage of multiple compounds, and tolerance to different biotic and abiotic factors found in the soil. In recent years, the root system has aroused the interest of many researchers for two main reasons: 1) at a basic level, the architecture of the root system is an excellent example of developmental plasticity, where organ structures depend on an interaction between genetically programmed development pathways and environmental signals that collectively activate and model groups of stem cells; and 2) at a practical level, due to the challenges that modern agriculture has to face as a result of climate change, that is, the maintenance or increase of crop production in soils with lower water resources. In this regard, plants with more robust root systems tend to be more efficient in water scarcity situations. Therefore, the development of new cultivars with improved root characteristics for the acquisition of water under water stress conditions could significantly impact global food security. The root system is composed of at least two types of roots: the primary root, which is formed during embryogenesis, and the lateral roots, which develop in a post-embryogenic stage from the primary root. In addition, plants can develop adventitious roots that emerge from organs in the aerial part of the plant, such as hypocotyl, stem, or leaf, naturally or in response to a wound. This type of rooting is essential in horticulture for the survival of the cuttings that are used for the propagation of elite varieties. In this Final Degree Project, three tomato lines affected in root development have been characterized: a somaclonal mutant and two lines generated by CRISPR-Cas9 technology in which the gene responsible for the mutant phenotype has been edited. In this context, in the first objective, we have focused on phenotypic characterization in vitro, emphasizing the development of both the primary root and the adventitious root. The results obtained in the context of this objective indicate that the mutant and the two CRISPR lines exhibit severe alterations in both the embryonic root and the adventitious roots. The second objective consisted of the characterization of vegetative and reproductive development in greenhouse conditions, which revealed significant changes in the vegetative and reproductive development pattern of the three lines.

[ES] El uso de la urea como fuente de nitrógeno en sistemas de cultivo hidropónico es muy limitado, debido a que se considera que la absorción de nitrógeno se realiza casi exclusivamente en forma nítrica. Resultados previos sugieren que el producto Nitroplus de la empresa Stoller, que combina una fuente de nitrógeno en forma de urea con aporte de calcio (urea-calcio), supone una forma más eficiente para su absorción y asimilación por las plantas, y permite un mayor crecimiento de las mismas, en comparación con la fertilización por separado de urea y calcio. El presente trabajo tiene como objetivo determinar el efecto de diferentes concentraciones (10 y 7,5 mmol/L) y formas de nitrógeno (NO3-, urea y urea-calcio) en un cultivo de tomate en hidroponía bajo condiciones de invernadero. Para ello, se utilizó un diseño factorial de bloques al azar con dos repeticiones por solución, en el que las plantas se desarrollaron durante 30 días. De forma semanal se recogieron parámetros tales como la altura y peso de la planta, diámetro del tallo, biomasa, contenido en clorofilas, fluorescencia de las clorofilas del fotosistema II y relación C/N para evaluar los efectos de la limitación y disponibilidad del nitrógeno sobre los diferentes tratamientos. Como resultado de la reiterada afección de Fusarium de las plantas en los experimentos realizados, sobre todo en las fases avanzadas del desarrollo, no se sacaron conclusiones claras de los resultados obtenidos con respecto a la influencia de las distintas formas nitrogenadas y/o concentraciones de las mismas estudiadas, aun habiendo detectado relaciones variables entre ellas en los parámetros evaluados. A pesar de ello, el trabajo realizado en los distintos experimentos ha permitido obtener una información valiosa en cuanto a la metodología a aplicar en este tipo de estudio. Estas observaciones van a ser de gran utilidad en la reformulación de un nuevo experimento que permita acometer los objetivos inicialmente planteados., [EN] The use of urea as a nitrogen source in hydroponic growing systems is very limited, because nitrogen uptake is considered to be almost exclusively in nitric form. Previous results suggest that the product Nitroplus from Stoller, which combines a nitrogen source in the form of urea with calcium (urea-calcium), is a more efficient way for its absorption and assimilation by plants, and allows for greater plant growth, compared to the separate fertilization of urea and calcium. The objective of the present work was to determine the effect of different concentrations (10 and 7.5 mmol/L) and forms of nitrogen (NO3-, urea and urea-calcium) on a tomato crop in hydroponics under greenhouse conditions. For this purpose, a randomized block factorial design with two replicates per solution was used, in which plants were grown for 30 days. Parameters such as plant height and weight, stem diameter, biomass, chlorophyll content, photosystem II chlorophyll fluorescence and C/N ratio were collected weekly to evaluate the effects of nitrogen limitation and availability on the different treatments. As a result of the repeated affection of plants by Fusarium in the experiments carried out, especially in the advanced stages of development, no clear conclusions were drawn from the results obtained with respect to the influence of the different nitrogen forms and/or concentrations of the same studied, even though variable relationships between them were detected in the parameters evaluated. In spite of this, the work carried out in the different experiments has made it possible to obtain valuable information regarding the methodology to be applied in this type of study. These observations will be very useful in the reformulation of a new experiment that will allow us to achieve the objectives initially proposed.

[ES] El tomate es considerado una de las hortalizas más consumidas en todo el mundo y con un alto valor económico. Su demanda ha ido aumentando con el paso del tiempo y con ella su cultivo y posterior comercio. Una parte de la producción se destina al consumo en fresco, desempeñando una importante función en la dieta alimentaria al ser una de las fuentes de vitamina C, vitamina E y carotenoides más importantes. En el sector de la agricultura, el cultivo del tomate además tiene una gran repercusión directa en el mantenimiento del medio rural y el medio ambiente, donde además se pretende fomentar una agricultura competitiva, pero a la vez sostenible, de bajos insumos, obteniendo más con menos. Con el paso de las décadas, diferentes programas de mejora genética del tomate han sido sucediéndose, siendo algunos de ellos: mayor resistencia a plagas, mayor producción o mayor vida postcosecha del producto debido a la comercialización global de éste. Todos estos objetivos dejaban de lado la calidad organoléptica del producto, relacionada directamente con la cantidad de azúcares y ácidos presentes, que se vuelve a demandar actualmente en el mercado. Debido a ello, existen proyectos como el proyecto BRESOV, a nivel Europeo, que se han concebido con la intención de encontrar cultivos que se adapten a condiciones climatológicas nuevas en cortos plazos de tiempo (como problemas de sequía, poca fertilización, salinidad, altas temperaturas),para luchar frente nuevas plagas y enfermedades y además, tener en cuenta la reciente demanda de los consumidores, por productos con más sabor y ecológicos, con lo que los programas de mejora vegetal a nivel mundial han tenido que reinventarse. El objetivo principal del presente trabajo de investigación se centra en la evaluación de la calidad organoléptica de 25 variedades de tomate estudiando su contenido en azúcares reductores (glucosa y fructosa) y los principales ácidos orgánicos presentes en el fruto (ácido málico y cítrico). También se evaluó la influencia del ambiente (las variedades ensayadas fueron cultivadas en Valencia, España y Nápoles, Italia) y la influencia de la escasez de nitrógeno y riego sobre los componentes estudiados. Los resultados obtenidos muestran una gran variabilidad en el contenido de azúcares (glucosa y fructosa) y ácidos orgánicos (cítrico y málico) para las variedades estudiadas en este ensayo, distinguiendo perfectamente los perfiles más ácidos de los más dulces. Además, mostraron una clara influencia del ambiente en el que fueron cultivadas, dando perfiles significativamente más dulces en las variedades cultivadas en Italia. También se pudo observar cómo las concentraciones de azúcares y ácidos aumentan en condiciones de sequía, y se mantienen sin cambios significativos en las condiciones de menor fertilización y estándar., [EN] Tomato is considered one of the most consumed vegetables in the world and with a high economic value. Human consumption has been increasing over time and therefore its cultivation and trade. A part of the production is intended for fresh consumption, playing an important role in the human diet as it is one of the most important sources of vitamin C, vitamin E and carotenoids. In the agriculture sector, tomato cultivation also has a great direct impact on the maintenance of the rural environment, where it is also intended to promote competitive agriculture, but at the same time sustainable, with low inputs. Over the decades, different tomato genetic improvement programs have been taking place, some of them being: greater resistance to pests, greater production or longer post-harvest life of the product due to its global commercialization. All these objectives did not focus the organoleptic quality of the product, directly related to the amount of sugars and acids present, which is currently important on the market. As a result, there are projects such as the BRESOV project, at the European level, which have been conceived with the intention of finding crops that adapt to new weather conditions in short periods of time (such as problems of drought, low fertilization, salinity, high temperatures), to fight against new pests and diseases and also take into account the recent consumer demand for more flavorful and ecological products, with which plant improvement programs worldwide have had to reinvent themselves. The main objective of this research work is focused on the evaluation of the organoleptic quality of 25 tomato varieties studying their content in reducing sugars (glucose and fructose) and the main organic acids present in the fruit (malic and citric acid). The influence of the environment was also evaluated (the tested varieties were cultivated in Valencia, Spain and Naples, Italy) and the influence of nitrogen shortage and irrigation on the studied components. The results obtained show a great variability in the content of sugars (glucose and fructose) and organic acids (citric and malic) for the varieties studied in this test, perfectly distinguishing the most acidic profiles from the sweetest ones. In addition, they showed a clear influence of the environment in which they were grown, giving significantly sweeter profiles in the varieties grown in Italy. It was also possible to observe how the concentrations of sugars and acids increase in drought conditions, and remain without significant changes in the conditions of lower fertilization and standard.

[ES] La mutagénesis se ha empleado ampliamente para la identificación de los genes responsables de múltiples caracteres. Entre las alternativas posibles para generar mutantes (e.g. radiaciones, productos químicos como EMS, etc.), la mutagénesis insercional es la más adecuada para abordar este objetivo ya que, si se produce la disrupción de un gen endógeno, éste queda etiquetado por el T-DNA y se puede llegar a la clonación del gen mediante métodos basados en la PCR (Anchor-PCR o Tail-PCR) y obtener una valiosa información sobre el papel de ese gen en el carácter evaluado. En nuestro grupo hemos desarrollado un protocolo eficaz de transformación genética en tomate y otras especies silvestres relacionadas. Esto nos ha permitido la obtención de más de 7.000 líneas T-DNA en el contexto de varios proyectos en colaboración con otros grupos. Tras llevar a cabo la búsqueda de mutantes en estas colecciones se han identificado y caracterizado mutantes alterados en múltiples caracteres: desarrollo radicular, morfología de la hoja, regeneración adventicia, desarrollo del fruto, tolerancia a estreses abióticos como la salinidad y la sequía, etc. Algunos de los mutantes identificados tienen alterada la arquitectura de la parte aérea de la planta, es decir, presentan un patrón del desarrollo vegetativo diferente dando, habitualmente, plantas con un porte más compacto. En el presente trabajo se pretende llevar a cabo la caracterización fenotípica, tanto in vitro como in vivo, de algunos de los mutantes previamente identificados en el grupo y que tiene alteraciones en este carácter. Además, también se va a avanzar en el análisis genético que nos permita, en última instancia, identificar el gen responsable del fenotipo observado., [EN] Mutagenesis has been widely used to identify genes responsible for multiple traits. Among the possible alternatives to generate mutants (eg radiation, chemicals such as EMS, etc.), insertional mutagenesis is the most appropriate to address this objective since, if an endogenous gene is disrupted, it is tagged by the T -DNA and the cloning of the gene can be achieved by methods based on PCR (Anchor-PCR or Tail-PCR) and obtain valuable information on the role of this gene in the evaluated trait. In our group we have developed an effective protocol for genetic transformation in tomato and other related wild species. This has allowed us to obtain more than 7,000 T-DNA lines in the context of various projects in collaboration with other groups. After carrying out the search for mutants in these collections, altered mutants have been identified and characterized in multiple characters: root development, leaf morphology, adventitious regeneration, fruit development, tolerance to abiotic stresses such as salinity and drought, etc. Some of the identified mutants have altered the architecture of the aerial part of the plant, that is, they present a different vegetative development pattern, usually giving plants with a more compact bearing. The present work aims to carry out the phenotypic characterization, both in vitro and in vivo, of some of the mutants previously identified in the group and that have alterations in this character. Furthermore, progress will also be made in genetic analysis that will ultimately allow us to identify the gene responsible for the observed phenotype.

[ES] En nuestro grupo se han obtenido una gran cantidad de líneas T-DNA de tomate y especies silvestres relacionadas en el contexto de varios proyectos en colaboración con el grupo del Dr. Rafael Lozano de la Universidad de Almería y la Dra. Mari Carmen Bolarín del CEBAS de Murcia. Se ha realizado el escrutinio de estas colecciones de líneas T-DNA para identificar mutantes alterados, entre otros, en caracteres del desarrollo vegetativo. Para ello, se han cultivado en el invernadero tanto las plantas transgénicas (se podrían identificar alteraciones de carácter dominante) como un número suficiente de plantas TG2 (obtenidas tras la autofecundación de las plantas transgénicas y en las que se podrían detectar mutaciones recesivas). Además de otras muchas alteraciones, se han identificado diferentes líneas que presentan respuestas necróticas alteradas a lo largo de su ciclo vital. Los mecanismos subyacentes a este carácter pueden tener gran interés en aspectos como tolerancia a estreses, tanto del tipo biótico (resistencia a patógenos) como abiótico y en la modificación del patrón de desarrollo. La ventaja principal del empleo de este tipo de material, cuando se pretende llegar a conocer cuál es el gen responsable del fenotipo mutante, es que el gen endógeno queda etiquetado por el T-DNA y se puede llegar a la clonación del gen mediante métodos basados en la PCR y que son mucho menos costosos en tiempo y recursos que otras técnicas como el mapeo por secuenciación. En este contexto, en el presente trabajo se pretende caracterizar fenotípicamente con mayor profundidad algunos de los mutantes con alteraciones en la respuesta necrótica previamente identificados en nuestro grupo. Además, se va a iniciar el análisis funcional de alguno de los genes identificados previamente en estos mutantes., [EN] A large number of T-DNA lines of tomato and related wild species have been obtained in our group in the context of several projects in collaboration with the group of Dr. Rafael Lozano from the University of Almeria and Dr. Mari Carmen Bolarín from CEBAS in Murcia. These collections of T-DNA lines have been screened to identify mutants altered, among others, in vegetative development traits. For this purpose, both transgenic plants (dominant trait alterations could be identified) and a sufficient number of TG2 plants (obtained after self-fertilisation of the transgenic plants and in which recessive mutations could be detected) have been grown in the greenhouse. In addition to many other alterations, different lines have been identified that show altered necrotic responses throughout their life cycle. The mechanisms underlying this trait may be of great interest in aspects such as tolerance to stresses, both biotic (resistance to pathogens) and abiotic, and in the modification of the development pattern. The main advantage of using this type of material, when trying to find out which gene is responsible for the mutant phenotype, is that the endogenous gene is labelled by the T-DNA and the gene can be cloned using PCR-based methods, which are much less costly in terms of time and resources than other techniques such as mapping by sequencing. In this context, the present work aims to further phenotypically characterise some of the mutants with alterations in the necrotic response previously identified in our group. In addition, the functional analysis of some of the genes previously identified in these mutants will be initiated.

[ES] La exposición a diferentes tipos de estrés activa gran cantidad de mecanismos de defensa en las plantas. Estos mecanismos de defensa son de gran complejidad y se basan en la síntesis de compuestos de diferente naturaleza que pretenden sortear los potenciales daños producidos por el estrés. Entre estos metabolitos secundarios implicados en la respuesta defensiva, es posible encontrar algunos de naturaleza volátil, denominados Volatile Organic Compounds (VOCs) (Holopainen & Gershenzon, 2010). En estudios anteriores del laboratorio, mediante un análisis metabolómico, se identificaron algunos de estos VOCs en plantas de tomate infectadas por Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (López-Gresa et al., 2017). Entre todos ellos destacó el butanoato de (Z)-3-hexenilo (HB), una molécula con capacidad de inducir el cierre estomático y, por ende, proporcionar cierta resistencia a estrés biótico (López-Gresa et al., 2018). Posteriormente, se estudiaron sus propiedades defensivas directas e indirectas y se comenzó a elucidar su mecanismo de acción. De esta manera se descubrió que el HB era independiente del ácido salicílico (SA) y que, además, parecía otorgar cierta tolerancia a la sequía (Payá, 2019). No obstante, en la actualidad, aún se desconoce parte de su modo de acción. En el presente trabajo, por tanto, se pretende clarificar el modo de acción del HB estudiando el papel de una fitohormona clásicamente implicada en el cierre estomático: el ácido abscísico (ABA). Para ello, se proponen dos experimentos con plantas de tomate mutantes que tienen alterada la ruta de biosíntesis de ABA (flacca, flc) y su correspondiente parental (Rheinlands Ruhm, RR): (i) el estudio de la respuesta a estrés biótico en plantas tratadas y no tratadas, y (ii) el estudio de la respuesta a la sequía en plantas tratadas y no tratadas. Este diseño experimental permite el estudio de la implicación del ABA en la señalización mediada por HB., [EN] Exposure to different types of stress activates a large number of defence mechanisms in plants. These defence mechanisms are highly complex and are based on the synthesis of compounds of different nature that aim to avoid the potential damage caused by stress. Among these secondary metabolites involved in the defensive response, it is possible to find some volatile ones, called Volatile Organic Compounds (VOCs) (Holopainen & Gershenzon, 2010). In previous studies, some of these VOCs were identified in tomato plants infected by Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000, by means of a metabolomic analysis (López-Gresa et al., 2017). Among them, (Z)-3-hexenyl butanoate (HB) was the one which shew a greater physiologic change. This molecule was able to induce stomatal closure and, thus, provide some resistance to biotic stresses (López-Gresa et al., 2018). Subsequently, its direct and indirect defensive properties were studied and its mechanism of action started to be investigates. In this way, it was discovered that HB was independent of salicylic acid (SA) and it was also able to confer drought tolerance (Payá, 2019). However, part of its mode of action is still unknown nowadays. Therefore, the aim of this project is to clarify the mode of action of HB by studying the role of a phytohormone classically involved in stomatal closure: abscisic acid (ABA). For this purpose, two experiments with mutant tomato plants (flacca, flc) are proposed: (i) the study of the response to biotic stress in treated and untreated plants, and (ii) the study of the response to drought in treated and untreated plants. As a result, this project will allow revealing the implication of ABA in the HB signaling.

[ES] El tomate es uno de los cultivos hortícolas más importantes del mundo. Su producción se ha basado en una sobrefertilización, especialmente nitrogenada, para maximizar las cosechas. Esto ha llevado a una contaminación de los suelos y los acuíferos, y ha contribuido al cambio climático. Los objetivos que se plantean para el desarrollo de una agricultura sostenible requieren una disminución del aporte de nitrógeno a los cultivos, evitando a su vez una reducción significativa de la producción. Además de mejoras en el manejo de los cultivos, en este contexto es de gran importancia la obtención de cultivares con mayor eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE), especialmente en condiciones de aporte reducido de nitrógeno. El desarrollo de estos cultivares se ha de basar en un mejor conocimiento de los procesos fisiológicos implicados. La NUE está fundamentalmente definida por procesos de captación y asimilación de nitrógeno (N), así como de distribución y movilización de los compuestos nitrogenados al órgano cosechado, en este caso el fruto. Cabe destacar la estrecha relación del metabolismo del carbono (C), como fuente de esqueletos carbonados para su asimilación, con el de N. En este trabajo se pretende caracterizar la asimilación y partición de C y N en cultivares de tomate que en estudios previos han mostrado una NUE diferencial. Se determinará la captación de ambos elementos midiendo la tasa fotosintética, así como el contenido en C y N elementales en los diferentes órganos durante el desarrollo de la planta. Además, se medirá el contenido en carbohidratos metabolizables (azúcares y almidón), aminoácidos y proteínas totales. Dado que la NUE de las plantas depende del aporte de N, los estudios se realizarán en plantas fertilizadas tanto con niveles de nitrógeno suficientes como subóptimas. Este trabajo permitirá relacionar la capacidad de captación, asimilación y distribución de C/N con su NUE en distintas condiciones de disponibilidad de N., [EN] Tomato is one of the most important horticultural crops in the world. Intensive production systems have been based on an elevated use of fertilizers, especially nitrogenous, to maximize harvests. This has led to pollution of soils and aquifers and has contributed to climate change. The objectives set for the development of sustainable agriculture require a reduction in the nitrogen input to crops, while avoiding a significant reduction in production. In addition to improvements in crop management, in this context it is of great importance to obtain crops with greater nitrogen use efficiency (NUE), especially under conditions of reduced nitrogen supply. The development of these cultivars must be based on a better understanding of the physiological processes involved. The NUE is fundamentally defined by nitrogen (N) uptake and assimilation processes, as well as the distribution and mobilization of nitrogenous compounds to the harvested organ, in this case the fruit. It is worth highlighting the close relationship between the metabolism of carbon (C), as a source of carbon skeletons for their assimilation, with that of N. This work has characterized the assimilation and partition of C and N in tomato crops that in previous studies have shown a differential NUE. The uptake of both elements has been determined by measuring the photosynthetic rate, as well as the content of elemental C and N in the different organs during the development of the plant. In addition, the content of metabolizable carbohydrates (soluble sugars and starch) and free amino acids has been measured. Given that the NUE of the plants depends on the input of N, the studies will be carried out in fertilized plants with both sufficient and suboptimal levels. In this study, the capacity for uptake, assimilation and distribution of C / N has been related to its NUE in different genotypes under different conditions of availability of N. It has been determined that genotype CV70 is of particular interest due to its favorable partition towards the fruits and because of its minimal response to suboptimal nitrogen conditions.

[ES] Además de por su valor ornamental, el color de las hojas es importante por la influencia que puede tener en la eficacia fotosintética de las plantas. La deteccción de mutantes afectados en el color de las hojas es la mejor estrategia para identificar los genes que controla este carácter. Para lograr esto, la mutagénesis insercional es una de las herramientasla más adecuada entre todas las alternativas metodológicas disponibles. Con esta estrategia, tras la obtención de un gran número de plantas transgénicas, se evalúa su fenotipo para poder detectar alteraciones causadas por la integración del T-DNA. Si se produce la disrupción de un gen endógeno se suele obtener un mutante de anulación de función, mientras que la inserción del T-DNA en una región de control o en la vecindad del mismo puede provocar una alteración de su nivel de expresión. En cualquier caso, como el gen endógeno queda etiquetado por el T-DNA, se puede llegar a la clonación del gen mediante métodos poco exigentes en tiempo y recursos. El desarrollo de un protocolo eficaz de transformación genética en tomate y especies silvestres relacionadas (Solanum pimpinellifolium, S. pennellii, S. galapagense) ha permitido la obtención de más de siete mil líneas T-DNA en el contexto de varios proyectos. Se ha realizado el escrutinio de estas colecciones de líneas T-DNA para identificar mutantes alterados en caracteres del desarrollo vegetativo y reproductivo, así como en el nivel de tolerancia a estreses abióticos, principalmente salinidad y sequía. La frecuencia de mutantes (dominantes o recesivos) para los caracteres evaluados está en torno al 10% y los análisis Southern revelan que el número medio de insertos por línea es moderado (1.7), lo que facilita la identificación del inserto de T-DNA que genera el fenotipo mutante. En el marco de estos proyectos, se ha conseguido la identificación de varios genes a partir de mutantes seleccionados para diversos caracteres. En el presente TFM lo que planteamos es la identificación de los genes responsables de las alteraciones presentes en varios mutantes con diferencias en el color de las hojas previamente identificados en nuestro grupo. Además, se pretende llevar a cabo el análisis funcional de alguno de esos genes identificados mediante el empleo de herramientas de edición génica que anulen la expresión del gen candidato., [EN] In addition to its ornamental value, the color of the leaves is important due to the influence it can have on the photosynthetic efficiency of plants. The detection of mutants affected in the color of the leaves is the best strategy to identify the genes that control this trait. To achieve this, insertional mutagenesis is one of the most suitable tools among all the methodological alternatives available. With this strategy, after obtaining a large number of transgenic plants, their phenotype is evaluated in order to detect alterations caused by the integration of T-DNA. If an endogenous gene is disrupted, a knock-out mutant is usually obtained, while the insertion of T-DNA in a control region or in the vicinity of it can cause an alteration in its expression level. In any case, as the endogenous gene is tagged by the T-DNA, the cloning of the gene can be achieved by methods that are not very demanding in time and resources. The development of an efficient protocol for genetic transformation in tomato and related wild species (Solanum pimpinellifolium, S. pennellii, S. galapagense) has allowed the obtaining of more than seven thousand T-DNA lines in the context of various projects. These collections of T-DNA lines have been screened to identify mutants altered in characters of vegetative and reproductive development, as well as in the level of tolerance to abiotic stresses, mainly salinity and drought. The frequency of mutants (dominant or recessive) for the evaluated characters is around 10% and Southern analyzes reveal that the average number of inserts per line is moderate (1.7), which facilitates the identification of the T-DNA insert that generates the mutant phenotype. In the framework of these projects, the identification of several genes from mutants selected for various characters has been achieved. In the present TFM what we propose is the identification of the genes responsible for the alterations present in several mutants with differences in the color of the leaves previously identified in our group. In addition, it is intended to carry out the functional analysis of some of those genes identified through the use of gene editing tools that cancel the expression of the candidate gene.

[ES] El tobamovirus del mosaico moteado del tomate (Tomato mottle mosaic virus, ToMMV) fue descrito por primera vez en 2013 infectando cultivos de tomate (Solanum lycopersicum L.) en México. Posteriormente se detectó en América, Asia y Europa causando infecciones en los cultivos de tomate y pimiento (Capsicum annuum L.). También se detectó en 2019 en semillas de pimiento para siembra importadas por Australia y procedentes de los Países Bajos. Al igual que otros tobamovirus, ToMMV es un virus altamente contagioso que se transmite mecánicamente de una planta a otra a través de prácticas culturales comunes y por abejorros, y pueden permanecer viable en el suelo durante largos períodos en los residuos de cultivos. Hasta ahora, la transmisión de ToMMV por semilla no se ha demostrado claramente, pero las observaciones sugieren que las semillas podrían desempeñar un papel en la dispersión del virus por todo el mundo. Durante muchos años, el virus del mosaico del tabaco (Tobacco mosaic virus, TMV) y el virus del mosaico del tomate (Tomato mosaic virus, ToMV) han sido los principales tobamovirus que infectaban los cultivos de tomate, pero se pudieron controlar con el empleo de cultivares resistentes y lotes de semillas libres de virus. Sin embargo, la reciente aparición de nuevos tobamovirus como el ToMMV y el virus del fruto marrón rugoso del tomate (Tomato brown rugose fruit virus, ToBRFV) que pueden superar la resistencia de estos cultivares, podría representar una seria amenaza para la industria del tomate y pimiento. Un estudio reciente concluyó que ToMMV podría representar un alto riesgo para la producción de tomate y pimiento en los estados miembros de la UE, cultivos considerados muy importantes para la región EPPO (European and Mediterranean Plant Protection Organization). Por lo tanto, ToMMV se ha incluido recientemente en la lista de alertas de la EPPO. Se necesitan más estudios sobre ToMMV para determinar mejor su distribución geográfica, rango de hospedadores, epidemiología e impacto económico, pero mientras tanto, parece deseable evitar su mayor propagación dentro de la región de la EPPO y para ello es necesario el control sanitario de las semillas. El objetivo de este Trabajo Fin de Máster es analizar la presencia de ToMMV en lotes de semillas de tomate y pimiento importados por empresas españolas comercializadoras de semillas y procedentes de países de fuera de la UE entre 2019 y 2021. La detección de ToMMV en semillas se realizó mediante la técnica molecular RT-PCR empleando cebadores específicos para este virus y realizando previamente la extracción de RNA de cada una de las muestras. Se analizaron un total de 215 muestras de semilla de tomate y pimiento (130 muestras de semillas de tomate y 85 de pimiento) de distintos orígenes (Chile, China, India, Israel, Estados Unidos, Tailandia y Turquía) y se amplificó un fragmento de 625 pares de bases (pb) correspondiente al tamaño esperado para ToMMV en 6 muestras de semillas de tomate (1 de origen Israel, 3 de origen China y 1 de origen USA). La secuenciación directa de estas secuencias confirmó que se trataba de ToMMV, ya que la secuencia de los aislados detectados presentaba una identidad nucleotídica (nt) superior al 99% con aislados de ToMMV recogidos en la base de datos del NCBI (National Center of Biotechnology Information)., [EN] Tomato mottle mosaic virus, ToMMV was first described in 2013 infecting tomato (Solanum lycopersicum) crops in Mexico. It was subsequently detected in America, Asia and Europe causing infections in tomato and pepper (Capsicum annuum) crops. This virus was also detected in 2019 in pepper seeds imported from Australia proceeded from Netherlands. Like other tobamovirus, ToMMV is a highly contagious virus that is mechanically transmitted from plant to plant through common cultural practices and by bumblebees,and can remain viable in soil for long periods in crop residues. So far, transmission of ToMMV by seed has not been cleary demonstrated, but observations suggest that seeds could play a role in the spread of the virus around the world. For many years, tobacco mosaic virus (TMV) and the tomato mosaic virus (ToMV) have been the principal tobamovirus that infected tomato crops but controlled with resistant varieties and virus-free seeds. However, the recent emergence of new tobamovirus such as ToMMV and ToBRFV (Tomato brown rugose fruit virus), which can overcome the resistance of these cultivars, could pose a serious threat to the tomato and pepper industry. A recent study concluded that ToMMV could pose a high risk for tomato and pepper production in EU which are considered very important crops for the EPPO region (European and Mediterranean Plant Protection Organization). Therefore, ToMMV has been recently added to the EPPO alert list. Further studies on ToMMV are needed to better determine the geographic distribution, host range, epidemiology, and economic impact, but in the meantime, it seems desirable to prevent its further spread within the EPPO region through controlling the seeds. The objective of this work was to analyze the presence of ToMMV in different batches of tomato and pepper seeds imported by Spain companies from third countries between 2019 and 2021.The detection of ToMMV in seeds was carried out by the molecular technique RT-PCR using specific primers of ToMMV prior extraction of RNA from each sample. A total of 215 tomato and pepper seed samples (130 tomato and 85 pepper) from different origins (Chile, China, India, Israel, the United States, Thailand and Turkey) were amplified a fragmet of 625 base pairs (bp) that it was corresponded to the expected size for ToMMV in 5 tomato seed samples (1 of Israel origin, 3 of Chinese origin and 1 of US origin). Direct sequencing of these amplicons confirmed the infection with ToMMV, and the sequences show more than 99%nucleotide identity with ToMMV isolates retrieved from the Gen Bank database from the NCBI (National Center of Biotechnology Information).

[ES] El uso de fertilizantes nitrogenados en la agricultura ha traído un importante aumento en la producción de alimentos a nivel mundial. Sin embargo, la aplicación excesiva, ha traído como consecuencia impactos negativos sobre el medio ambiente. La reducción de las aportaciones de nitrógeno y la mejora de la eficiencia de uso del nitrógeno es un objetivo fundamental de la agricultura sostenible, donde la identificación de material vegetal adaptado a condiciones limitadas de nitrógeno es un primer paso para desarrollar nuevas variedades con mayor eficiencia en el uso del nitrógeno. En este trabajo se realizó un cribado de 30 accesiones de tomate que se cultivaron en un sustrato con bajo contenido en nitrógeno (fibra de coco y perlita) y se regaron con dos soluciones con dosis de nitrógeno diferentes (0.5 mM N y 5 mM N). Para cada una de las accesiones y tratamientos se tomaron parámetros de crecimiento y biomasa, contenido en clorofilas y flavonoides, y la eficiencia del uso del nitrógeno. Los resultados obtenidos indican un aumento en el peso de las plantas, debido a un aumento en tallo, hoja y raíz, al aumentar la disponibilidad de nitrógeno. Los pigmentos de las plantas se vieron afectados por los tratamientos donde la clorofila disminuyó y los flavonoides aumentaron en condiciones de bajo nitrógeno. En relación a la eficiencia del uso del nitrógeno, este aumentó significativamente ante la disminución de la disponibilidad de nitrógeno, debido a un aumento de la eficiencia de utilización del nitrógeno. Se identificaron accesiones adaptadas tanto para condiciones de alto nitrógeno como para bajo nitrógeno., [EN] The use of nitrogen fertilizers in agriculture has brought a significant increase in food production worldwide, However, excessive application has resulted in negative impacts on the environment. Reducing nitrogen inputs and improving the efficiency of nitrogen use is a fundamental objective of sustainable agriculture, where the identification of plant material adapted to limited nitrogen conditions is a first step to develop new varieties with greater efficiency in the use of nitrogen In this work, a screening of 30 tomato accessions was carried out that were grown in a substrate with low nitrogen content (coconut fiber and perlite) and watered with two solutions with different nitrogen doses (0.5 mM N and 5 mM N). For each of the accessions and treatments, growth and biomass parameters, chlorophyll and flavonoid content, and the efficiency of nitrogen use were taken. The results obtained indicate an increase in the weight of the plants, due to an increase in stem, leaf and root, as the availability of nitrogen increases. Plant pigments were affected by treatments where chlorophyll decreased and flavonoids increased under low nitrogen conditions. In relation to the efficiency of the use of nitrogen, this increased significantly due to the decrease in nitrogen availability, due to an increase in the efficiency of nitrogen use. Accessions adapted for high and low nitrogen conditions were identified.

[ES] Ante una situación de estrés, las plantas frenan el crecimiento y simultáneamente activan los mecanismos de defensa. Esta respuesta está coordinada por diferentes rutas de señalización hormonal entre las que destaca la establecida por las giberelinas (GAs), un grupo de hormonas vegetales que promueven el crecimiento cuando las condiciones ambientales son óptimas, y sus reguladores negativos, las proteínas DELLA. Por tanto, las GAs y los inhibidores de su biosíntesis son una herramienta biotecnológica de interés para mejorar determinados aspectos agronómicos; por ejemplo, la aplicación de GAs sincroniza la fructificación. Sin embargo, el uso de estos compuestos provoca otros efectos secundarios no deseados como hipersensibilidad frente a estrés biótico y abiótico. Este trabajo de final de máster (TFM) forma parte del proyecto Prometeo TECNODELLA cuyo objetivo es modificar la ruta de señalización GAs-DELLA para desacoplar en plantas de tomate (Solanum lycopersicum) el freno del crecimiento de la activación de respuestas defensivas. Es decir, buscamos plantas donde las GAs puedan seguir ejerciendo su papel positivo en procesos de interés biotecnológico sin penalizar la tolerancia de las mismas al estrés. El objetivo particular de este TFM ha sido optimizar ensayos de estrés por salinidad en líneas de tomate, cultivar MicroTom, en las que la ruta de señalización por GAs está activada constitutivamente. Estas líneas se han cultivado en condiciones óptimas de crecimiento (condiciones control) y bajo concentraciones crecientes de sal en el suelo. La respuesta de las mismas a estas condiciones se ha evaluado mediante una serie de abordajes complementarios: (1) caracterización fenotípica del desarrollo vegetativo y reproductivo en presencia y ausencia de sal, (2) cuantificación de los niveles de diferentes hormonas que regulan el crecimiento y la defensa y (3) análisis de la expresión de genes que protegen a la planta del estrés salino., [EN] Upon stress, plants restrain growth and simultaneously activate defense mechanisms. This response is coordinated by different hormone signaling pathways, including the one established by gibberellins (GAs), a group of plant hormones that promote growth when environmental conditions are optimal, and their negative regulators, the DELLA proteins. Therefore, GAs and their biosynthesis inhibitors are biotechnological tools of interest to improve certain agronomic traits; for instance, GAs application synchronizes fruit set. However, the use of these compounds causes other undesired side effects such as hypersensitivity to biotic and abiotic stress. This master's final project (TFM) is part of the Prometeo tecnodella project, whose objective is to modify the GAs-DELLA signaling pathway to uncouple the growth brake from the activation of defensive responses in tomato plants (Solanum Lycopersicum). In other words, we are looking for plants where GAs can continue to exercise their positive role in processes of biotechnological interest without penalizing their tolerance to stress. The particular objective of this TFM has been to optimize salinity stress assays in tomato lines, cultivar MicroTom, with constitutively activated GA signaling. These lines have been cultivated under optimal growing conditions (control conditions) and under increasing concentrations of salt in soil. Their response to these conditions has been evaluated through a series of complementary approaches: (1) phenotypic characterization of vegetative and reproductive development in the presence and absence of salt, (2) quantification of the levels of different hormones that regulate growth and defense and (3) analysis of the expression of genes that protect the plant from salt stress., [CA] Davant una situació d'estrés, les plantes frenen el creixement i simultàniament activen els mecanismes de defensa. Aquesta resposta està coordinada per diferents rutes de senyalització hormonal entre les quals destaca l'establida per les giberelines (GAs), un grup d'hormones vegetals que promouen el creixement quan les condicions ambientals són òptimes, i els seus reguladors negatius, les proteïnes DELLA. Per tant, les GAs i els inhibidors de la seua biosíntesi són una eina biotecnològica d'interés per a millorar determinats aspectes agronòmics; per exemple, l'aplicació de GAs sincronitza la fructificació. No obstant això, l'ús d'aquests compostos provoca altres efectes secundaris no desitjats com a hipersensibilitat enfront d'estrés biòtic i abiòtic. Aquest treball de final de màster (TFM) forma part del projecte Prometeu TECNODELLA l'objectiu del qual modificar la ruta de senyalització GAs-DELLA per a desacoblar en plantes de tomaca (Solanum lycopersicum) el fre del creixement de l'activació de respostes defensives. És a dir, busquem plantes on les GAs puguen continuar exercint el seu paper positiu en processos d'interés biotecnològic sense penalitzar la tolerància de les mateixes a l'estrés. L'objectiu particular d'aquest TFM ha sigut optimitzar assajos d'estrés per salinitat en línies de tomaca (Solanum lycopersicum), cultivar MicroTom, on s'ha modificat la senyalització per GAs. Aquestes línies s'han cultivat en condicions òptimes de creixement (condiciones control) i sota concentracions creixents de sal al sòl. La resposta de les mateixes a aquestes condicions s'ha avaluat mitjançant una sèrie d'abordatges complementaris: (1) caracterització fenotípica del desenvolupament vegetatiu i reproductiu en presència i absència de sal, (2) quantificació dels nivells de diferents hormones que regulen el creixement i la defensa i (3) anàlisi de l'expressió de gens que protegeixen la planta de l'estrés salí.

[ES] El tomate es uno de los cultivos hortícolas más importantes a nivel mundial tanto para consumo en fresco como para la industria agroalimentaria. Esta especie se ha convertido en los últimos años en un excelente modelo para el estudio de los procesos de desarrollo de las plantas, incluido el desarrollo de frutos carnoso. Entre las ventajas de este cultivo, cabe destacar que es una planta diploide autopolinizable (2n = 24), con un ciclo de vida corto, alto potencial reproductivo, fácil polinización y propagación vegetativa. También se encuentran disponibles protocolos de alta eficiencia para la transformación de plantas. El genoma del tomate se publicó en Nature el 31 de mayo de 2012, culminando años de trabajo del Consorcio del Genoma del Tomate, formado por un equipo multinacional de científicos de 14 países (The Tomato Genome et al., 2012). Los estambres, la parte reproductiva masculina de las plantas angiospermas, contienen granos de polen y, por lo tanto, desempeñan un papel importante en la reproducción sexual de las plantas. El proceso de iniciación ocurre de manera similar para los gametos masculinos y femeninos con la diferenciación de las células arqueosporiales y el inicio de la meiosis. Se requiere un gen único, SPOROCYTELESS (SPL) / NOZZLE (NZZ) para el inicio de la esporogénesis en los órganos masculinos y femeninos (Yang et al., 1999). En tomate, los ortólogos del gen SPL han sido identificados recientemente en nuestro laboratorio y en otro (Hao et al., 2017; Rojas-Gracia et al., 2017). El principal objetivo del proyecto TFM es la identificación de genes candidatos implicados en la gametogénesis masculina en tomate. La gametogénesis masculina en tomate es un campo poco investigado y solo se ha identificado y estudiado un número reducido de genes involucrados en el proceso. Identificaremos y caracterizaremos genes reguladores implicados en el control genético de la formación de gametofitos masculinos. Para la producción de plantas mutantes utilizaremos la tecnología CRISPR / Cas9. Nuestro objetivo es generar el conocimiento básico e identificar los genes candidatos necesarios para apuntar a pasos específicos del desarrollo del polen., [EN] Tomato is one of the most important horticultural crops worldwide both for fresh consumption and for the processing industry. This species became in recent years an excellent model for the study of development processes in plants including the development of berry-type fleshy fruits. Among the advantages of this crop, it should be noted that it is a self-flowing diploid plant (2n = 24), with a short life cycle, high reproductive potential, easy pollination and vegetative propagation. High efficiency protocols for plant transformation are also available. The tomato genome was published in Nature on May 31, 2012, culminating years of work by the Tomato Genome Consortium, a multi-national team of scientists from 14 countries (The Tomato Genome et al., 2012). Stamens, the male reproductive part of flowering plants, bear pollen grains for producing sperm cells and thus play important roles in plant sexual reproduction. The initiation process occurs in a similar manner for both male and female gametes with the differentiation of archesporial cells and initiation of meiosis. A single gen, SPOROCYTELESS (SPL)/NOZZLE (NZZ) gene is required for the initiation of sporogenesis in both male and female organs (Yang et al., 1999). In tomato, the orthologous of the SPL gene have been recently identified in our laboratory and other (Hao et al., 2017; Rojas-Gracia et al., 2017). The main objective of the TFM project is the identification of candidate genes involved in male gametogenesis in tomato. Male gametogenesis in tomato is a poorly investigated field and only a reduced number of genes involved in the process had been identified and studied. We will identify and characterize regulatory genes involved in the genetic control of male gametophyte formation. For the production of mutant plants, we will use the CRISPR/Cas9 technology. Our aim is to generate the basic knowledge and identify the required candidate genes for targeting specific developmental steps of pollen development.

[ES] Los metabolitos secundarios juegan un papel muy importante en la defensa de las plantas. Estos compuestos sintetizados por las plantas incluyen terpenos, alcaloides y compuestos fenólicos. Los compuestos fenólicos provienen de la ruta del shikimato e incluyen a los fenilpropanoides, compuestos que participan en la respuesta defensiva de plantas frente a patógenos e insectos. Los ácidos hidroxicinámicos (HCA) y los flavonoides son dos tipos de fenilpropanoides que resultan importantes para este trabajo. Se ha descrito que plantas transgénicas de tomate que sobre-expresan el enzima tiramina hidroxicinamoil transferasa (35::THT), que participa en la ruta de biosíntesis de amidas del ácido hidroxicinámico (HCAAs), son más resistentes a la bacteria Pseudomonas syringae pv tomato (Campos et al., 2014). Las HCAAs, derivadas de los HCA, tienen un papel importante en la defensa de la planta, al igual que los flavonoides. La mayoría de los flavonoides en plantas superiores se pueden acumular en forma de glicoconjugados. La glicosilación es una de las modificaciones más comunes de los metabolitos secundarios y se lleva a cabo mediante unas enzimas denominadas glicosiltransferasas. Se ha demostrado que la glicosiltransferasa de tomate inducida por herida, Twi1 (Tomato Wound Induced 1) muestra actividad in vitro frente a los flavonoides quercetina y kaempferol. Asimismo, plantas transgénicas de tomate que tienen silenciada esta glicosiltransferasa (RNAi_Twi1) presentan una acumulación diferencial de sustratos y una mayor susceptibilidad al virus del bronceado del tomate (Campos et al., 2019). Puesto que tanto THT como Twi1 se inducen en plantas de tomate en respuesta a herida, en este Trabajo fin de Máster se estudia el papel que ambos genes, y sus correspondientes metabolitos asociados, pueden jugar en la respuesta de las plantas de tomate a este tipo de estrés. Para ello, se han llevado a cabo metodologías de caracterización fenotípica, molecular y química de las plantas transgénicas de tomate 35::THT y RNAi_Twi1 en respuesta a la herida. Con los resultados obtenidos, se sugiere que las plantas 35S::THT activan en menor medida la respuesta defensiva tras herir, ya que podrían ser más resistentes al daño mecánico mediante el refuerzo de la pared celular por parte de las HCAAs. Por otro lado, las plantas de tomate RNAi_Twi1 presentan una mayor inducción de genes en respuesta a herida, sugiriendo que la glicosilación de los sustratos de Twi1, como la quercetina, podría reprimir esta respuesta. El estudio de los niveles de acumulación de quercetina sugiere que la herida produce una disminución de los niveles de quercetina libre y total en plantas de tomate, mientras que el silenciamiento de Twi1 produce su aumento. Nuestros resultados parecen indicar que los genes THT y Twi1, que participan en el metabolismo de las HCAAs y los flavonoides, respectivamente, parecen jugar un papel en la respuesta defensiva a la herida., [EN] Secondary metabolites play a very important role in the defense of plants. These compounds synthesized by plants include terpenes, alkaloids and phenolic compounds. Phenolic compounds come from the shikimate pathway and include phenylpropanoids, compounds that participate in the defensive response of plants against pathogens and insects. Hydroxycinnamic acids (HCA) and flavonoids are two types of phenylpropanoids important for this work. It has been described that transgenic tomato plants overexpressing the enzyme tyramine hydroxycinnamoyl transferase (35::THT), which participates in the hydroxycinnamic acid amide biosynthesis pathway (HCAAs), are more resistant to the bacterium Pseudomonas syringae pv tomato (Campos et al., 2014). HCAAs, derived from HCAs, and flavonoids play an important role in plant defense. Most of the flavonoids in higher plants can be accumulated as glycoconjugates. Glycosylation is one of the most common modifications of secondary metabolites and is carried out by enzymes called glycosyltransferases. It has been shown that the wound induced tomato glycosyltransferase, Twi1 (Tomato Wound Induced 1) shows in vitro activity against the flavonoids quercetin and kaempferol. Also, transgenic tomato plants silencing this glycosyltransferase (RNAi_Twi1) show differential accumulation of substrates, and increased susceptibility to tomato wilt virus (Campos et al., 2019). Since both THT and Twi1 are induced in tomato plants in response to injury, this work studies the role that both genes, and their corresponding associated metabolites, can play in the response of tomato plants in this type of stress. To this aim, phenotypic, molecular and chemical characterizations of 35::THT and RNAi_Twi1 tomato transgenic plants in response to injury have been carried out. Our results suggest that 35S::THT plants activate to a lesser extent the defensive response after wounding, since they could be more resistant to mechanical damage through the reinforcement of the cell wall by HCAAs. On the other hand, RNAi_Twi1 tomato plants showed a higher induction of genes in response to injury, suggesting that glycosylation of Twi1 substrates, such as quercetin, could suppress this response. The analysis of the quercetin levels appeared to suggest that wounding produces a decrease in the levels of free and total quercetin, while Twi1 silencing produces its increase. Our results suggest that THT and Twi1 genes, which are involved in the metabolism of HCAAs and flavonoids, respectively, seem to play a role in the defensive response to the wounding.

[ES] Los estreses abióticos se encuentran entre las limitaciones más comunes para la producción de cultivos alimenticios a nivel mundial, provocando pérdidas desde el 50 hasta el 70%. Heladas, altas temperaturas, sequía y salinidad del suelo, afectan los procesos fisiológicos y bioquímicos de las plantas. En condiciones de laboratorio, los estreses abióticos suelen ser estudiados de forma aislada. Sin embargo, en el campo, éstos suelen presentarse en conjunto, por ejemplo, de altas temperaturas y sequía, que afectan a todo el sistema de las plantas, especialmente al radicular. El resultado de estos factores puede ser muy negativo en un escenario de cambio climático. En respuesta a señales de estrés moderadas, las plantas modifican su fisiología a fin de reducir el daño. Así, cuando las temperaturas ambientales son elevadas, se promueve el crecimiento de los brotes y así conseguir el enfriamiento de los mismos. Al mismo tiempo, se induce la elongación de la raíz, para incrementar las oportunidades de encontrar agua. Este proceso es denominado "termomorfogénesis", aquellos cambios morfológicos que experimentan las plantas para su aclimatación. Las plantas poseen la habilidad para medir la cantidad de luz y temperatura mediante los fotorreceptores, como por ejemplo el fitocromo B, encargado de controlar diferentes aspectos del proceso de termomorfogénesis. Así mismo, existe una base molecular detrás de estos cambios, donde participan los factores de transcripción PIF (PHYTOCHROME INTERACTING FACTORS) en la elongación de los hipocotilos, mediante la activación de genes que responden a la hormona auxina. Detrás del proceso de aclimatación de las plantas también se encuentra la señalización hormonal. Una de las hormonas más importantes activadas en situaciones de estrés son los brasinoesteroides. Los brasinoesteroides controlan la división y elongación celular, y son importantes en respuesta a la sequía. Diversos estudios, especialmente en Arabidopsis thaliana, demostraron que esta hormona puede actuar de forma individual o conjuntamente con otras hormonas vegetales como el ácido abscísico, cuando en el ambiente se presenta sequía y altas temperaturas. Importantes factores de transcripción como BZR1 (BRASSINAZOLE RESISTANT 1) y BES1 (BRASSINAZOLE-RESISTANT 2) son activados para promover la expresión de diversos genes que responden a la señal de los brasinoesteroides. De esta manera, se permite la elongación radicular, además de otros cambios morfológicos necesarios para superar la situación de estrés. Estas adaptaciones suelen ocurrir entre 24-30°C, basados en los estudios realizados en Arabidopsis thaliana. Sin embargo, aún no es claro si dichos resultados pueden ser observados en otros cultivos de importancia, como el tomate. El tomate es uno de los vegetales más importantes cultivados en diferentes partes del mundo, debido a su alto valor nutricional, pudiendo ser consumido en fresco o destinado a la industria. Sin embargo, este cultivo es susceptible a las altas temperaturas, sequía y otros estreses del tipo abiótico. De acuerdo con bases de datos genómicos de la familia de las solanáceas, se han encontrado en tomate, genes relacionados a BZR1/BES1, encontrados en Arabidopsis thaliana, los cuales fueron denominados SlBES1.5 y SLBES1.9. Ello podría sugerir que este cultivo también podría tener la capacidad de adaptarse a situaciones de sequía moderada y altas temperaturas. En este estudio, buscamos investigar el efecto de la interacción entre una sequía moderada y temperatura en tomate. Para ello, usaremos diversos métodos fisiológicos y farmacológicos a fin de investigar el rol de la ruta de los brasinoesteroides en esta respuesta adaptativa. Finalmente, mediante la clonación de los genes SlBES1.5 y SLBES1.9, determinaremos la conservación de esta ruta metabólica en esta especie. Con estos hallazgos, esperamos una mejor comprensión del comportamiento del tomate en condiciones desfavorables (sequía y altas temperaturas), y los mecanismos moleculares detrás de su respuesta, que pueden ser la base para generar plantas más resistentes a los estreses abióticos., [EN] Abiotic stresses are among the most common limitations for crop production worldwide, causing around 50 to 70% of losses. Cold, heat, drought, and salinity affect physiological and biochemical processes in plants. In laboratory settings, abiotic stresses are usually studied in isolation. In natural systems, however, stresses often appear in combinations of two or more. For example, high temperatures and drought affect the whole plant system, especially the root system. The outcome of these factors can be worse in a climate change scenario. In response to mild stress cues, plants alter physiology in order to reduce severe damage. For example, warm ambient temperatures promote shoot growth in order to enhance plant cooling. At the same time, this condition can also induce root elongation to increase the chances of encountering water. This process is called ¿thermomorphogenesis¿, or morphological changes for plant acclimation. Plants have the ability to measure light and temperature through a wide range of photoreceptors, like the phytochrome B, which controls different aspects of thermomorphogenesis. There is also a molecular basis behind this process, where the transcription factors PIFs (PHYTOCHROME INTERACTING FACTORS) play an important role in promoting hypocotyl elongation by the activation of auxin-responsive genes. The modulation of hormone signal cascades is also behind the process of plant acclimation under stress situations. One of the most important classes of stress hormones is brassinosteroids. Brassinosteroids control cell division and elongation and are particularly important in the response to drought. Several studies, especially with Arabidopsis thaliana, demonstrated that Brassinosteroids (BR) could act individually or together with other plant hormones, such as ABA (abscisic acid), when stressors like drought or high temperatures are co-occurring. Important transcription factors like BZR1 (BRASSINAZOLE RESISTANT 1) and BES1 (BRASSINAZOLE-RESISTANT 2) are activated to promote the expression of several BR-responsive genes, enhancing root elongation or other morphological changes needed to overcome an unfavorable situation. These adaptations usually occur at 24-30°C, based on studies made with Arabidopsis thaliana. However, it is unclear whether these results can be extrapolated to other crops, like tomatoes. Tomato is one of the most important vegetables cultivated in many parts of the world due to its high valuable nutritious content, consumed like fresh vegetables, or used in the industry. However, tomato is susceptible to warm temperatures, drought, and other abiotic stresses. According to genomic datasets from the Solanaceae family, related transcription factors to Arabidopsis thaliana BZR1/BES1 (SlBES1.5 and SLBES1.9) have also been found in tomatoes, suggesting a potential favorable adaptation against mild droughts and warm temperatures. We aim to investigate the interaction between mild drought and temperature signaling in tomatoes. This study will be performed by using a variety of physiological and pharmacological approaches to investigate the potential role of brassinosteroid signaling in this response. By cloning the tomato genes SlBES1.5 and SLBES1.9, we will also investigate the conservation of BR signaling in this species. With these findings, we expect a better understanding of the behavior of tomatoes under unfavorable conditions (drought and high temperatures), and the molecular mechanisms behind its response, which can be the basis of generating more resistant plants to abiotic stresses.

[ES] El tomate (Solanum lycopersicum L.) es una de las especies hortícolas de mayor relevancia económica y, además, se ha convertido en la especie modelo para el estudio de la genética del desarrollo de frutos de tipo carnoso. Por estas razones, el descubrimiento de nuevos genes implicados en diferentes procesos suscita un enorme interés, tanto desde un punto de vista científico como aplicado, ya que permite establecer las bases para la mejora específica de caracteres de relevancia comercial en esta especie. El análisis genético de mutantes constituye una de las estrategias más exitosas tanto para la identificación como para el análisis de la función de nuevos genes. En efecto, la caracterización de un mutante aporta una información valiosa sobre la función del gen mutado y puede ser el paso previo a la clonación y análisis funcional de dicho gen. La ventaja de este tipo de aproximaciones estriba en que permite identificar los genes clave que intervienen en un proceso complejo, ya que la identificación de estos depende del efecto fenotípico que produce su alteración. Además, la caracterización de un mutante de T-DNA aporta una ventaja adicional ya que, si el gen queda etiquetado por un inserto, su clonaje es más elemental y se logra en un periodo relativamente breve. Nuestro grupo está empleando la mutagénesis insercional en tomate para la identificación de genes que controlan caracteres del desarrollo, así como los responsables de la tolerancia a estrés abiótico. El objetivo central que persigue este Trabajo Final de Máster, enmarcado en el contexto del programa de mutagénesis insercional del grupo y continuación del Trabajo Fin de Grado titulado Caracterización Genética y Fenotípica del Mutante de T-DNA de Tomate ‘2702-MM’, es concluir la caracterización del mutante ‘2702- MM’, renombrado a posteriori como Sed2702. La caracterización in vivo de este mutante reveló que el patrón del desarrollo vegetativo de las plantas heterocigóticas para la mutación es idéntico al del WT, y que no hay diferencias significativas en caracteres relacionados con la producción, pero sus frutos son de morfología diferente, con una maduración que no es uniforme y con un número significativamente menor de semillas. El análisis de co-segregación entre el inserto y la mutación, y la caracterización fenotípica de la progenie, permitieron determinar que el mutante Sed2702 está ocasionado por la inserción de un T-DNA que promueve efectos de tipo aditivo, toda vez que las plantas heterocigóticas para la mutación exhiben un fenotipo menos severo que las homocigóticas. Además, los fenotipos de menor senescencia de las plantas heterocigóticas y de exceso de brotación axilar de las homocigóticas parecían sugerir que la mutación promueve un incremento de expresión de un gen de tomate implicado en la síntesis de citoquininas. En el contexto de este Trabajo Final de Máster se ha determinado el nivel endógeno de citoquinina de las plantas heterocigóticas para la mutación, se ha analizado la región etiquetada por el T-DNA y se ha realizado un estudio de las funciones génicas delecionadas como consecuencia de la inserción del T-DNA., [EN] Tomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the most economically important horticultural species and, In addition, it has become the model species for the study of the genetics of the development of fruits of type fleshy. For these reasons, the discovery of new genes involved in different processes raises a enormous interest, both from a scientific and applied point of view, since it allows to establish the foundations for the specific improvement of traits of commercial relevance in this species. Genetic analysis of mutants is one of the most successful strategies for both identification and analysis of the function of new genes. Indeed, the characterization of a mutant provides valuable information about the function of the mutated gene and can be the previous step to the cloning and functional analysis of said gene. The The advantage of this type of approach is that it enables the key genes involved in a complex process, since the identification of these depends on the phenotypic effect produced by their disturbance. Furthermore, the characterization of a T-DNA mutant provides an additional advantage since, if the gene it is tagged by an insert, its cloning is more elementary and is achieved in a relatively short period of time. Our group is using insertional mutagenesis in tomato to identify genes that they control developmental characters, as well as those responsible for tolerance to abiotic stress. The central objective pursued by this Final Master's Thesis, framed in the context of the Insertional mutagenesis of the group and continuation of the Final Degree Project entitled Genetic Characterization and Phenotypic of the Tomato T-DNA Mutant '2702-MM', is to conclude the characterization of the mutant '2702- MM ', later renamed Sed2702. In vivo characterization of this mutant revealed that the pattern The vegetative development of plants heterozygous for the mutation is identical to that of WT, and that there is no significant differences in characters related to production, but their fruits are of morphology different, with a maturation that is not uniform and with a significantly lower number of seeds. The analysis of co-segregation between the insert and the mutation, and the phenotypic characterization of the progeny, allowed to determine that the Sed2702 mutant is caused by the insertion of a T-DNA that promotes Additive-type effects, since plants heterozygous for the mutation exhibit a phenotype less severe than homozygous. In addition, the less senescent phenotypes of heterozygous plants and of excess axillary sprouting of the homozygous ones seemed to suggest that the mutation promotes a increased expression of a tomato gene involved in the synthesis of cytokinins. In the context of this Final Master's Thesis has determined the endogenous level of cytokinin of heterozygous plants for the mutation, the region labeled by the T-DNA has been analyzed and a study of the gene functions deleted as a consequence of T-DNA insertion.

[ES] En el contexto actual de aumento de la población mundial y de cambio climático, se hace necesario del desarrollo de nuevos cultivares que permitan incrementar las cosechas bajo condiciones de producción sostenible. Esto es de especial relevancia en el caso del nitrógeno, ya que el sobreabonado realizado para maximizar las cosechas está provocando importantes problemas de contaminación de suelos y atmósfera. El tomate es el principal cultivo hortícola en España, con una producción cercana a los 5 millones de toneladas anuales. Desde su introducción, la mejora de esta especie se ha dirigido a la obtención de variedades tolerantes a enfermedades, con alto índice de cosecha, y más recientemente, con mejor calidad organoléptica. S. pimpinellifolium es una especie antecesora del tomate cultivado que se ha empleado en diversos trabajos de mejora para la introducción en tomate, mediante ILs, de caracteres relacionados con la resistencia a enfermedades y calidad del fruto. Estudios recientes en una colección de ILs de S. pimpinellifolium y tomate han mostrado algunos genotipos con mayor vigor de crecimiento. Además, resultados preliminares del grupo de investigación sugieren que esta especie muestra una menor reducción de crecimiento en condiciones de limitación en el suministro de nitrógeno. En este contexto, el objetivo principal del presente trabajo es la identificación de caracteres de S. pimpinellifolium relacionados con la producción en condiciones de limitación en el aporte de nitrógeno. Para ello, se estudiará el crecimiento, producción y calidad de fruto en una colección de ILs de esta especie silvestre en tomate comercial. Se seleccionarán para su estudio genético y fisiológico posterior aquellas líneas que muestren una mayor eficiencia en la acumulación de biomasa y partición de asimilados al fruto, manteniendo su calidad bajo aporte reducido de nitrógeno., [EN] In the current context of increasing world population and climate change, it is necessary to develop new cultivars that allow increasing yields under sustainable production conditions. This is specially relevant in the case of nitrogen due to over-fertilization carried out to maximize harvests, which is causing important problems of contamination of soils and atmosphere. Tomato is the main horticultural crop in Spain, with a production close to 5 million tons per year. Since its introduction, the improvements of this species has been aimed to obtain varieties that are tolerant to diseases, with a high harvest index and more recently with better organoleptic quality. S.pimpinellifolium is an ancestor species of the cultivated tomato that has been used in various breeding Works for the introduction into tomato by ILs of characters related to resistance to diseases and fruit quality. Recent studies in a collection of S.pimpinellifolium and tomato ILs have shown some genotypes with greater growth vigor. In addition, preliminary results from the research group suggest that this species shows a lower growth reduction under conditions of limited nitrogen supply. In this context, the main goal of this project is the identification os S.pimpinellifolium characters related to production under conditions of limited nitrogen suppley. Therefore, the growth production and quality of fruit will be studied in a collection of ILs of this wild species in commercial tomato. Those lines that show greater efficiency in the accumulation of biomass and partition of assimilates to the fruit will be selected for theis subsequent genetic and physiological study, keeping their quality under reduced nitrogen uptake.