Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is an important food crop for subsistence farmers in the Altiplano (high plains) of Peru, Bolivia, and Argentina. Saponins are part of a diverse family of secondary metabolites that are found in high concentrations in the pericarp of many varieties of quinoa. Due to their bitter taste and anti-nutritive properties, saponins must be removed before the quinoa grain is consumed. There are ‘sweet’ varieties of quinoa that have significantly reduced levels of saponin. Previous research suggests saponin production is controlled by a single locus. The major objective of this research was to elucidate the genetic components in the saponin biosynthesis pathway. Thus, we report the development and annotation of the first large scale expressed sequence tag (EST) collection for quinoa based on Sanger and 454 pyrosequencing of maturing seed tissue expressing saponins. Sanger sequencing produced 18,325 reads with an average read length of 693 nucleotides, while 454 GS-FLX pyrosequencing generated 295,048 reads with an average read length of 202 nucleotides. A hybrid assembly of all sequences generated 39,366 unigenes, consisting of 16,728 contigs and 22,638 singletons. Repeat sequence analysis of the unigene set identified 291 new microsatellite markers. From the unigene set, a custom microarray was developed and used to assay transcriptional changes in developing seeds of saponin-containing and saponin-free quinoa lines. The microarray consisted of 102,834 oligonucleotide probes representing 37,716 sequences of the unigenes set. Three different statistical comparisons, based on comparisons of ‘sweet’ vs. ‘bitter’ seed tissue at two developmental stages, were assayed on the custom array. Using a p-value cutoff threshold of 0.01, we identified a list of 198 significantly differentially expressed candidate genes common to all three comparisons. We also identified a list of candidate genes (p-value ≤ 0.05) that are known to be associated with identified triterpenoid (saponin) biosynthetic pathways that were differentially expressed in all three comparisons. Included in this list are candidate genes that share homology to cytochrome P450s (20), cytochrome P450 monooxygenases (10), and glycosyltransferases (49) suggesting that transcriptional differences in the saponin biosynthesis pathway possibly responsible for the absence or presence of saponin in quinoa are determined after the formation of the β-amyrin skeleton. These candidate genes are suggested for use in future studies in the production of saponin in quinoa.

Big sagebrush (Artemisia tridentata) is one of the ecologically most important shrub species in western North America. The species serves as a major source of food and habitat for the near-threatened sage grouse and various other fauna. Habitat loss due to a combination of disturbances followed by establishment of invasive plant species is considered as a serious threat to sustainability of the big sagebrush ecosystem. Because of its importance, restoration of this species is very crucial to those dependent on big sagebrush community. However, restoration of big sagebrush carried out by using diverse seed source can lead to imbalance and degradation in the native ecosystem. Therefore, restoration works aided by understanding of adaptive traits of big sagebrush using molecular markers will aid successful restoration. The major objective of this research was to create a substantial resource of nuclear sequence data and identify markers that can be used in future studies in big sagebrush. We report the development and annotation of the first expressed sequence tag (EST) collection for big sagebrush based on 454 sequencing of leaf tissue. Expressed genes of subspecies tridentata and vaseyana were sequenced using the 454 GS-FLX titanium platform, which produced 823,392 reads with an average read length of 404 bp and 702,001 reads with an average read length of 333 bp for sspp. tridentata and vaseyana, respectively. Assembly of the reads resulted in 212,102 consensus sequences in ssp. tridentata and 199,439 in ssp. vaseyana. A combined assembly of both subspecies sequences generated 29,541 contigs with an average length of 796 bp and 275,866 singletons with an average length of 370 bp. A BLASTx search against the non-redundant (NR) protein database using the contigs obtained from a combined assembly resulted in 21,436 sequences with significant blast alignments (≤ 1e-15). Gene Ontology (GO) IDs were assigned to 18,397 sequences. A total of 20,952 SNPs were detected between the two subspecies and 1,182 SNPs were confirmed in tetraploid ssp. wyomingensis. In addition, 1,003 and 507 SSRs were detected in ssp. tridentata contigs and ssp. vaseyana contigs, respectively.

O trigo (Triticum aestivum L.) é uma importante cultura no Brasil. Poucas cultivares são recomendadas para produção do tipo sequeiro no Bioma Cerrado onde a escassez de água limita o rendimento de grãos. Aqui reportamos uma análise de transcriptoma do MGS1 Aliança (cultivar de trigo adaptada ao Cerrado) sob estresse de seca. Um grupo de 4.422 transcritos diferencialmente expressos foi encontrado em raízes e folhas. O número de transcritos reprimidos em raiz (1.102) foi menor que os transcritos induzidos (1.706), enquanto o oposto ocorreu em folhas (1,017 induzidos e 647 reprimidos). O número de transcritos comuns entre ambos órgaõs foi 1.249, enquanto 2.124 foram específicos para raíz e 1.049 específicos para folhas. Análises de RT-qPCR de 35 transcritos selecionados ao acaso revelou uma correlação de 0,78 com os dados de transcriptoma. Os transcritos diferencialmente expressos foram distribuídos por todos os cromossomos e componentes do genoma. O número de transcritos no genoma B foi maior do que nos genomas A e D. Ainda, um grande número de transcritos relacionados à seca foi mapeado nos cromossomos 3B, 5B e 2B. Quando consideramos ambos órgãos, 116 diferentes rotas metabólicas foram alteradas. Uma rota em comum, entre as três mais alteradas em ambos órgãos, foi o metabolismo do amido e da sacarose. A comparação de transcritos derivados de raiz e de folha permite a identificação de transcritos importantes relacionados à respota ao estresse de seca em cada um destes órgãos. Os dados obtidos, também, abrem caminho para o desenvolvimento de futuros marcadores e seleção de genes candidatos ligados à característica. Estes resultados são úteis para o entendimento de rotas metabólicas envolvidas na tolerância à seca em trigo. A informação gerada será usada, a mais longo prazo, para propósitos de transgenia. Para isto, a metodologia de duplo-haploides é desejável e uma primeira investigação sobre a eficiência de protocolo se mostrou necessária. Micrósporos são células gaméticas com capacidade de dar origem a uma nova planta via embriogênese in vitro. Plantas duplo-haploides geradas pela cultura de micrósporos isolados são completamente homozigotas e representam uma importante ferramenta para estudos genéticos e melhoramento de plantas O processo androgenético é desencadeado por diferentes pré-tratamentos de estresse, os quais são empregados para mudar os micrósporos da rota gametofítica para a rota esporofítica. Embora a cultura de micrósporos isolados tenha inúmeras vantagens, importantes limitações tem impedido sua apliação em larga escala. Diferenças genotípicas na resposta androgenética e na formação de plantas albinas ainda constituem desafios. Embora o albinismo seja principalmente uma característica genética, pré-tratamentos e meios de cultura apropriados podem evitar este fenômeno até certo ponto. A resposta androgenética de cinco genótipos de trigo brasileiro foi avaliada no presente estudo. Dois pré-tratamentos foram testados: frio (4°C) e ácido 2-hidroxinicotinico (100 mg/L). O frio foi melhor que o pré-tratamento químico, produzindo mais plantas verdes em quatro de cinco genótipos. Somente dois genótipos brasileiros tratados com ácido 2-hidroxinicotinico produziram plantas, e um deles apenas uma única planta albina. Nossos reultados mostram, também, que o meio semilíquido (contendo 10% de Ficoll) promoveu uma maior resposta androgenética que o meio líquido, aumentando o número de embriões e plantas regeneradas. / Wheat (Triticum aestivum L.) is an important crop cultivated in Brazil. Few cultivars are recommended for rainfed production in the Cerrado Biome where water scarcity limits grain yield. Here we report a transcriptome analysis of MGS1 Aliança (a wheat cultivar adapted to the Cerrado) under drought stress. A set of 4,422 differentially expressed transcripts was found in roots and leaves. The number of down-regulated transcripts in roots (1,102) was lower than the up-regulated transcripts (1,706), while the opposite occurred in leaves (1,017 induced and 647 repressed). The number of common transcripts between the two tissues was 1,249, while 2,124 were specific to roots and 1,049 specific to leaves. Quantitative RT-PCR analysis of 35 randomly selected transcripts revealed a 0.78 correlation with the transcriptome data. The differentially expressed transcripts were distributed across all chromosomes and component genomes. The number of transcripts on the B genome was greater than on the A and D genomes. Additionally, a greater number of drought related transcripts was mapped on chromosomes 3B, 5B and 5D. When considering both tissues, 116 different metabolic pathways were changed. One common pathway, among the top three changed pathways in both tissues, was starch and sucrose metabolism. The comparison of root- and leaf-derived transcripts allows the identification of important transcripts related to water stress response in each of these tissues. It also paves the way for future marker development and selection of candidate genes linked to that trait. These results are useful for understanding the metabolic pathways involved in wheat drought response. The information generated will be used for transgenic wheat purposes. For this the doubled-haploid method is desirable and an investigation about the protocol eficiency is needed. Microspores are gametic cells with capacity to give rise to a new plant via in vitro embryogenesis. Doubled haploid plants generated by isolated microspore culture are completely homozygous and represent an important tool for plant genetics and breeding research. This process is triggered by different stress pretreatments, which are employed to switch microspores from gametophytic to a sporophytic pathway. Although isolated microspore culture has innumerous advantages, important limitations have prevented its application on a large scale. Genotypic differences in androgenic response and the formation of albino plants remain great challenges. Although albinism is a major genetic characteristic, appropriated pretreatments and culture medium can avoid this phenomenon to some extent. The androgenic response of five Brazilian wheat genotypes was evaluated in the present study. Two pretreatments were tested: cold (4°C) and 2-hydroxynicotinic acid (100 mg/L). Cold was better than chemical pretreatment, producing more green plants in four out of five genotypes. Only two Brazilian genotypes treated with 2-hydroxynicotinic acid produced plants, and one of them produced a single albino plant. Our results also show that semi-liquid medium (containing 10% Ficoll) promoted a higher androgenic response than did liquid medium, increasing the number of embryos and regenerated plants.

O trigo (Triticum aestivum L.) é uma importante cultura no Brasil. Poucas cultivares são recomendadas para produção do tipo sequeiro no Bioma Cerrado onde a escassez de água limita o rendimento de grãos. Aqui reportamos uma análise de transcriptoma do MGS1 Aliança (cultivar de trigo adaptada ao Cerrado) sob estresse de seca. Um grupo de 4.422 transcritos diferencialmente expressos foi encontrado em raízes e folhas. O número de transcritos reprimidos em raiz (1.102) foi menor que os transcritos induzidos (1.706), enquanto o oposto ocorreu em folhas (1,017 induzidos e 647 reprimidos). O número de transcritos comuns entre ambos órgaõs foi 1.249, enquanto 2.124 foram específicos para raíz e 1.049 específicos para folhas. Análises de RT-qPCR de 35 transcritos selecionados ao acaso revelou uma correlação de 0,78 com os dados de transcriptoma. Os transcritos diferencialmente expressos foram distribuídos por todos os cromossomos e componentes do genoma. O número de transcritos no genoma B foi maior do que nos genomas A e D. Ainda, um grande número de transcritos relacionados à seca foi mapeado nos cromossomos 3B, 5B e 2B. Quando consideramos ambos órgãos, 116 diferentes rotas metabólicas foram alteradas. Uma rota em comum, entre as três mais alteradas em ambos órgãos, foi o metabolismo do amido e da sacarose. A comparação de transcritos derivados de raiz e de folha permite a identificação de transcritos importantes relacionados à respota ao estresse de seca em cada um destes órgãos. Os dados obtidos, também, abrem caminho para o desenvolvimento de futuros marcadores e seleção de genes candidatos ligados à característica. Estes resultados são úteis para o entendimento de rotas metabólicas envolvidas na tolerância à seca em trigo. A informação gerada será usada, a mais longo prazo, para propósitos de transgenia. Para isto, a metodologia de duplo-haploides é desejável e uma primeira investigação sobre a eficiência de protocolo se mostrou necessária. Micrósporos são células gaméticas com capacidade de dar origem a uma nova planta via embriogênese in vitro. Plantas duplo-haploides geradas pela cultura de micrósporos isolados são completamente homozigotas e representam uma importante ferramenta para estudos genéticos e melhoramento de plantas O processo androgenético é desencadeado por diferentes pré-tratamentos de estresse, os quais são empregados para mudar os micrósporos da rota gametofítica para a rota esporofítica. Embora a cultura de micrósporos isolados tenha inúmeras vantagens, importantes limitações tem impedido sua apliação em larga escala. Diferenças genotípicas na resposta androgenética e na formação de plantas albinas ainda constituem desafios. Embora o albinismo seja principalmente uma característica genética, pré-tratamentos e meios de cultura apropriados podem evitar este fenômeno até certo ponto. A resposta androgenética de cinco genótipos de trigo brasileiro foi avaliada no presente estudo. Dois pré-tratamentos foram testados: frio (4°C) e ácido 2-hidroxinicotinico (100 mg/L). O frio foi melhor que o pré-tratamento químico, produzindo mais plantas verdes em quatro de cinco genótipos. Somente dois genótipos brasileiros tratados com ácido 2-hidroxinicotinico produziram plantas, e um deles apenas uma única planta albina. Nossos reultados mostram, também, que o meio semilíquido (contendo 10% de Ficoll) promoveu uma maior resposta androgenética que o meio líquido, aumentando o número de embriões e plantas regeneradas. / Wheat (Triticum aestivum L.) is an important crop cultivated in Brazil. Few cultivars are recommended for rainfed production in the Cerrado Biome where water scarcity limits grain yield. Here we report a transcriptome analysis of MGS1 Aliança (a wheat cultivar adapted to the Cerrado) under drought stress. A set of 4,422 differentially expressed transcripts was found in roots and leaves. The number of down-regulated transcripts in roots (1,102) was lower than the up-regulated transcripts (1,706), while the opposite occurred in leaves (1,017 induced and 647 repressed). The number of common transcripts between the two tissues was 1,249, while 2,124 were specific to roots and 1,049 specific to leaves. Quantitative RT-PCR analysis of 35 randomly selected transcripts revealed a 0.78 correlation with the transcriptome data. The differentially expressed transcripts were distributed across all chromosomes and component genomes. The number of transcripts on the B genome was greater than on the A and D genomes. Additionally, a greater number of drought related transcripts was mapped on chromosomes 3B, 5B and 5D. When considering both tissues, 116 different metabolic pathways were changed. One common pathway, among the top three changed pathways in both tissues, was starch and sucrose metabolism. The comparison of root- and leaf-derived transcripts allows the identification of important transcripts related to water stress response in each of these tissues. It also paves the way for future marker development and selection of candidate genes linked to that trait. These results are useful for understanding the metabolic pathways involved in wheat drought response. The information generated will be used for transgenic wheat purposes. For this the doubled-haploid method is desirable and an investigation about the protocol eficiency is needed. Microspores are gametic cells with capacity to give rise to a new plant via in vitro embryogenesis. Doubled haploid plants generated by isolated microspore culture are completely homozygous and represent an important tool for plant genetics and breeding research. This process is triggered by different stress pretreatments, which are employed to switch microspores from gametophytic to a sporophytic pathway. Although isolated microspore culture has innumerous advantages, important limitations have prevented its application on a large scale. Genotypic differences in androgenic response and the formation of albino plants remain great challenges. Although albinism is a major genetic characteristic, appropriated pretreatments and culture medium can avoid this phenomenon to some extent. The androgenic response of five Brazilian wheat genotypes was evaluated in the present study. Two pretreatments were tested: cold (4°C) and 2-hydroxynicotinic acid (100 mg/L). Cold was better than chemical pretreatment, producing more green plants in four out of five genotypes. Only two Brazilian genotypes treated with 2-hydroxynicotinic acid produced plants, and one of them produced a single albino plant. Our results also show that semi-liquid medium (containing 10% Ficoll) promoted a higher androgenic response than did liquid medium, increasing the number of embryos and regenerated plants.

O trigo (Triticum aestivum L.) é uma importante cultura no Brasil. Poucas cultivares são recomendadas para produção do tipo sequeiro no Bioma Cerrado onde a escassez de água limita o rendimento de grãos. Aqui reportamos uma análise de transcriptoma do MGS1 Aliança (cultivar de trigo adaptada ao Cerrado) sob estresse de seca. Um grupo de 4.422 transcritos diferencialmente expressos foi encontrado em raízes e folhas. O número de transcritos reprimidos em raiz (1.102) foi menor que os transcritos induzidos (1.706), enquanto o oposto ocorreu em folhas (1,017 induzidos e 647 reprimidos). O número de transcritos comuns entre ambos órgaõs foi 1.249, enquanto 2.124 foram específicos para raíz e 1.049 específicos para folhas. Análises de RT-qPCR de 35 transcritos selecionados ao acaso revelou uma correlação de 0,78 com os dados de transcriptoma. Os transcritos diferencialmente expressos foram distribuídos por todos os cromossomos e componentes do genoma. O número de transcritos no genoma B foi maior do que nos genomas A e D. Ainda, um grande número de transcritos relacionados à seca foi mapeado nos cromossomos 3B, 5B e 2B. Quando consideramos ambos órgãos, 116 diferentes rotas metabólicas foram alteradas. Uma rota em comum, entre as três mais alteradas em ambos órgãos, foi o metabolismo do amido e da sacarose. A comparação de transcritos derivados de raiz e de folha permite a identificação de transcritos importantes relacionados à respota ao estresse de seca em cada um destes órgãos. Os dados obtidos, também, abrem caminho para o desenvolvimento de futuros marcadores e seleção de genes candidatos ligados à característica. Estes resultados são úteis para o entendimento de rotas metabólicas envolvidas na tolerância à seca em trigo. A informação gerada será usada, a mais longo prazo, para propósitos de transgenia. Para isto, a metodologia de duplo-haploides é desejável e uma primeira investigação sobre a eficiência de protocolo se mostrou necessária. Micrósporos são células gaméticas com capacidade de dar origem a uma nova planta via embriogênese in vitro. Plantas duplo-haploides geradas pela cultura de micrósporos isolados são completamente homozigotas e representam uma importante ferramenta para estudos genéticos e melhoramento de plantas O processo androgenético é desencadeado por diferentes pré-tratamentos de estresse, os quais são empregados para mudar os micrósporos da rota gametofítica para a rota esporofítica. Embora a cultura de micrósporos isolados tenha inúmeras vantagens, importantes limitações tem impedido sua apliação em larga escala. Diferenças genotípicas na resposta androgenética e na formação de plantas albinas ainda constituem desafios. Embora o albinismo seja principalmente uma característica genética, pré-tratamentos e meios de cultura apropriados podem evitar este fenômeno até certo ponto. A resposta androgenética de cinco genótipos de trigo brasileiro foi avaliada no presente estudo. Dois pré-tratamentos foram testados: frio (4°C) e ácido 2-hidroxinicotinico (100 mg/L). O frio foi melhor que o pré-tratamento químico, produzindo mais plantas verdes em quatro de cinco genótipos. Somente dois genótipos brasileiros tratados com ácido 2-hidroxinicotinico produziram plantas, e um deles apenas uma única planta albina. Nossos reultados mostram, também, que o meio semilíquido (contendo 10% de Ficoll) promoveu uma maior resposta androgenética que o meio líquido, aumentando o número de embriões e plantas regeneradas. / Wheat (Triticum aestivum L.) is an important crop cultivated in Brazil. Few cultivars are recommended for rainfed production in the Cerrado Biome where water scarcity limits grain yield. Here we report a transcriptome analysis of MGS1 Aliança (a wheat cultivar adapted to the Cerrado) under drought stress. A set of 4,422 differentially expressed transcripts was found in roots and leaves. The number of down-regulated transcripts in roots (1,102) was lower than the up-regulated transcripts (1,706), while the opposite occurred in leaves (1,017 induced and 647 repressed). The number of common transcripts between the two tissues was 1,249, while 2,124 were specific to roots and 1,049 specific to leaves. Quantitative RT-PCR analysis of 35 randomly selected transcripts revealed a 0.78 correlation with the transcriptome data. The differentially expressed transcripts were distributed across all chromosomes and component genomes. The number of transcripts on the B genome was greater than on the A and D genomes. Additionally, a greater number of drought related transcripts was mapped on chromosomes 3B, 5B and 5D. When considering both tissues, 116 different metabolic pathways were changed. One common pathway, among the top three changed pathways in both tissues, was starch and sucrose metabolism. The comparison of root- and leaf-derived transcripts allows the identification of important transcripts related to water stress response in each of these tissues. It also paves the way for future marker development and selection of candidate genes linked to that trait. These results are useful for understanding the metabolic pathways involved in wheat drought response. The information generated will be used for transgenic wheat purposes. For this the doubled-haploid method is desirable and an investigation about the protocol eficiency is needed. Microspores are gametic cells with capacity to give rise to a new plant via in vitro embryogenesis. Doubled haploid plants generated by isolated microspore culture are completely homozygous and represent an important tool for plant genetics and breeding research. This process is triggered by different stress pretreatments, which are employed to switch microspores from gametophytic to a sporophytic pathway. Although isolated microspore culture has innumerous advantages, important limitations have prevented its application on a large scale. Genotypic differences in androgenic response and the formation of albino plants remain great challenges. Although albinism is a major genetic characteristic, appropriated pretreatments and culture medium can avoid this phenomenon to some extent. The androgenic response of five Brazilian wheat genotypes was evaluated in the present study. Two pretreatments were tested: cold (4°C) and 2-hydroxynicotinic acid (100 mg/L). Cold was better than chemical pretreatment, producing more green plants in four out of five genotypes. Only two Brazilian genotypes treated with 2-hydroxynicotinic acid produced plants, and one of them produced a single albino plant. Our results also show that semi-liquid medium (containing 10% Ficoll) promoted a higher androgenic response than did liquid medium, increasing the number of embryos and regenerated plants.

Tesis por compendio / [ES] Antecedentes: Los patrones de colonización microbiana alterados durante la infancia pueden ser en parte responsables del aumento de enfermedades alérgicas en los países desarrollados. La microbiota intestinal difiere en composición y diversidad durante los primeros meses de vida en niños que luego desarrollan o no una enfermedad alérgica. Sin embargo, poco se sabe sobre la importancia de las respuestas inmunitarias tempranas de la mucosa a la microbiota intestinal en el desarrollo de alergias infantiles. Además, los estudios con respecto al efecto protector de la microbiota de la leche materna en el riesgo de desarrollar alergias no han sido concluyentes. Aunque la cavidad bucal es el primer lugar de encuentro entre la mayoría de los antígenos exógenos y el sistema inmunológico, no existen datos sobre la influencia de las bacterias orales en el desarrollo de alergias durante la infancia. Objetivos: El objetivo general de esta tesis fue evaluar la composición y diversidad microbiana en muestras orales, intestinales y de leche materna, junto con su interacción con IgA, para estudiar el papel de la colonización microbiana durante edades tempranas de la vida en condiciones de salud y de enfermedad alérgica. Sujetos: Los bebés y las madres incluidas en este estudio forman parte del ensayo aleatorio doble ciego más grande de Suecia, entre 2001 y 2003, donde se evaluaron los posibles efectos preventivos sobre la alergia de Lactobacillus reuteri ATCC 55730 hasta los 2 y 7 años. En esta tesis, utilizamos muestras de heces recogidas a los 1 y 12 meses, y muestras orales de bebés, obtenidas longitudinalmente a los 3, 6, 12, 24 meses y 7 años. Además, analizamos muestras de leche materna, recogidas a un mes después del parto de las madres correspondientes. Métodos: Se utilizaron tecnologías de secuenciación de segunda generación dirigidas al gen 16S rARN, en combinación con citometría de células marcadas por fluorescencia, para abordar las respuestas de IgA de la mucosa hacia las bacterias intestinales y de la leche materna. Además, se utilizó la secuenciación del gen 16S para describir la colonización oral de la microbiota, en muestras de saliva, de niños que desarrollaron alergias o de aquellos que se mantuvieron sanos. Los niveles de carga bacteriana en diferentes hábitats microbianos se obtuvieron mediante la metodología de qPCR y los niveles totales de IgA de las muestras de heces se determinaron mediante inmuno-ensayo ELISA. Resultados y conclusión: La colonización de la cavidad bucal durante la infancia temprana es progresiva, aumenta en complejidad con el tiempo, y varios factores externos parecen influir en gran medida en la maduración de la microbiota oral, ya sea con un impacto a corto o largo plazo. Los cambios tempranos en la composición microbiana oral parecen influir en la maduración inmune y el desarrollo de alergias en la infancia, y la presencia de especies bacterianas específicas puede ser importante para este proceso. Además, las respuestas de IgA alteradas hacia la microbiota intestinal durante la infancia precedieron a las manifestaciones de asma y alergia durante los primeros 7 años de vida, y el consumo de leche materna con una riqueza microbiana reducida en el primer mes de vida puede aumentar el riesgo de desarrollar alergia durante la infancia. Los hallazgos observados en la presente tesis deben confirmarse en cohortes más grandes y la importancia de los factores ambientales postnatales para el desarrollo temprano de la microbiota debe abordarse más a fondo. Las investigaciones futuras deben ir más allá de la caracterización de la composición de la comunidad bacteriana e investigar los mecanismos funcionales entre los microorganismos colonizadores tempranos, la maduración inmunitaria y la alergia, así como el desarrollo del asma durante la infancia. / [CA] Antecedents: S'ha proposat que els patrons de colonització microbiana alterats durant la infància podrien ser en part els responsables de l'augment de malalties al·lèrgiques als països desenvolupats. La microbiota intestinal difereix en composició i diversitat durant els primers mesos de vida en els nens que després van desenvolupar una malaltia al·lèrgica. No obstant això, poc es sap sobre la importància de les respostes immunes de la mucosa a la microbiota intestinal en el desenvolupament d'al·lèrgies infantils. A més, les investigacions amb relació a l'efecte protector de la microbiota de la llet materna en el risc de desenvolupar al·lèrgies no han sigut concloents. Encara que la cavitat bucal és el primer lloc de trobada entre la majoria dels gèneres externs i el sistema immunològic, encara no s'ha descobert la influència dels bacteris en el desenvolupament d'una al·lèrgia durant la infància. Objectius: L'objectiu general d'aquesta tesi va ser avaluar la composició microbiana i la diversitat de mostres orals, fecals i llet materns, juntament amb la seva interacció amb IgA, per estudiar el paper del desenvolupament microbià durant el període de la infància primerenca a la salut i la malaltia al·lèrgica. Subjectes: Les mares i xiquets inclosos en aquest estudi formen part d'un estudi aleatori doble-cec a Suècia, entre el 2001 i el 2003, on es van avaluar els possibles efectes preventius de la suplementació amb Lactobacillus ATCC 55730 fins als 2 i 7 anys. En aquesta tesi, s'utilitzaren mostres de bebès arreplegades longitudinalment, obtinguts a 1 i 12 mesos, 3, 6, 12, 24 mesos i 7 anys, respectivament. A més, s'analitzaren les mostres de llet materna, arreplegades a un mes postpart de les corresponents mares. Mètodes: S'han utilitzat tecnologies de seqüenciació de nova generació dirigides al ARNr 16S, en combinació amb la classificació de les cèl·lules activades, per abordar les respostes de la mucosa cap als bacteris intestinals i de la llet materna. A més, s'utilitzà la seqüenciació d'Illumina MiSeq del gen 16S per descriure la colonització microbiana oral, i es van obtenir mostres longitudinals de saliva de menuts que varen desenvolupar al·lèrgies i d'alguns que es van mantenir saludables. Els nivells de càrrega bacteriana en diferents nínxols microbians s'han obtingut mitjançant la metodologia de qPCR i els nivells totals d'IgA de les mostres fecals es determinaren mitjançant l'immunoassaig ELISA. Resultats i conclusions: La colonització de la cavitat bucal durant la primera infància és transitòria, augmenta la seva complexitat amb el temps, i diversos factors externs influeixen en gran mesura el procés de maduració de la microbiota oral, amb un impacte a curt i llarg termini. Els canvis primerencs en la composició microbiana oral pareixen influir en la maduració del sistema immunològic i el desenvolupament d'al·lèrgies a la infància, així com la presència d'espècies bacterianes específiques pot ser important per a aquest progrés. A més, les respostes d'IgA alterades cap a la microbiota intestinal durant la infància precedeixen a les manifestacions relatives a la malaltia asmàtica i al·lèrgiques durant els primers 7 anys de vida. Per altra banda, el consum de llet materna amb una microbiota de riquesa reduïda al primer mes de vida podria augmentar el risc de desenvolupar al·lèrgia durant la infància. Els resultats observats en aquest estudi haurien de confirmar-se en cohorts humanes més grans i la importància dels factors ambientals post natals que influeixen en el desenvolupament de la microbiota primerenca han de ser més estudiats. Les investigacions futures deuen anar més enllà de la caracterització de la composició de la comunitat bacteriana i investigar els mecanismes funcionals entre els microorganismes colonitzadors primerencs, la maduració del sistema immunològic i el desenvolupament de l'al·lèrgia i l'asma durant la in / [EN] Background: It has been proposed that altered microbial colonization patterns during infancy may be partly responsible for the increase of allergic diseases in developed countries. The gut microbiota differs in composition and diversity during the first months of life in children who later do or do not develop allergic disease. However, little is known about the significance of early mucosal immune responses to the gut microbiota in childhood allergy development, and the findings regarding the protective effect of breastmilk microbiota in the risk of allergy development have been inconclusive. Furthermore, even though the oral cavity is the first site of encounter between a majority of foreign antigens and the immune system, the influence of oral bacteria on allergy development during childhood has not yet been reported. Objectives: The general aim of this thesis was to assess the microbial composition and diversity of oral, fecal and breastmilk samples, together with its interaction with IgA, in order to study the role of microbial development during early childhood in health and allergic disease. Subjects: The infants and mothers included in this study were part of a larger randomized double-blind trial in Sweden, between 2001 and 2003, where potential allergy preventive effects of Lactobacillus reuteri ATCC 55730 were evaluated until 2 and 7 years of age. In this thesis, we used longitudinally collected stool and oral samples from infants, obtained at 1 and 12 months and 3, 6, 12, 24 months and 7 years of age, respectively. Furthermore, we analyzed breastmilk samples, collected at one month post partum, from the corresponding mothers. Methods: Next-generation sequencing technologies targeting the 16S rRNA gene, in combination with cell activated cell sorting, were used in order to address mucosal IgA responses towards gut and breastmilk bacteria. Furthermore, sequencing of the 16S rRNA gene was used in order to describe oral microbiota colonization, in longitudinally obtained saliva samples, from children developing allergy or staying healthy. Bacterial load levels in different microbial habitats were obtained by qPCR methodology and total IgA levels of stool samples were determined by ELISA immunoassays. Results and conclusion: Colonization of the oral cavity during early childhood is transitional, increasing in complexity with time, and several external factors appear to greatly influence oral microbiota maturation, having either a short or a long-term impact. Early changes in oral microbial composition seem to influence immune maturation and allergy development in childhood, and the presence of specific bacterial species may be important for this progress. Furthermore, altered IgA responses towards the gut microbiota during infancy preceded asthma and allergy manifestations during the first 7 years of life, and consumption of breastmilk with a reduced microbial richness in the first month of life may increase the risk for allergy development during childhood. Findings observed here need to be confirmed in larger cohorts and the importance of postnatal environmental factors for early microbiota development should be addressed further. Future research should go beyond characterization of bacterial community composition and investigate the functional mechanisms between early colonizing microorganisms, immune maturation and allergy and asthma development during childhood. / Dzidic, M. (2019). Microbiota development and mucosal IgA responses during childhood in health and allergic disease [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/125479 / Compendio