En este trabajo se ha estudiado la posibilidad de desarrollar un método de regeneración y transformación para producir plantas transgénicas de albaricoquero con cotiledones y secciones de hipocotilo a partir de semillas maduras de las variedades de albaricoquero ‘Canino’, ‘Moniquí’ y ‘Dorada’ y de la subespecie de albaricoquero, Prunus armeniaca L. var. ansu Maxim, cuyas semillas se utilizan para producir patrones paraalbaricoquero y otros frutales en China. Se ha conseguido establecer un protocolo de regeneración con los cotiledones de semillas de ‘Canino’ y del patrón, Prunus armeniaca L. var. ansu Maxim obteniendo porcentajes de regeneración muy elevados (66%) que no se vieron afectados por el genotipo. Sin embargo, la falta de coincidencia de las células que regeneran con las células que son transformadas por Agrobacterium ha impedido la obtención de plantas transformadas hasta el momento. Utilizando los explantos de secciones de hipocotilos de semillas maduras de tres variedades comerciales de albaricoquero, ‘Dorada’, ‘Moniquí’ y ‘Canino’, se ha establecido un protocolo de regeneración eficiente, con un mínimo del 32% de regeneración para las tres variedades estudiadas, que ha permitido abordar experimentos de transformación. Además, se han conseguido plantas transgénicas de las variedades ‘Dorada’ y ‘Moniquí’. El principal interés de la transformación genética de especies frutales reside en la posibilidad de transformar variedades comerciales con interés agronómico y ampliamente aceptadas. Sin embargo, para que la transformación genética se convierta en una herramienta de uso común en los programas de mejora de frutales leñosos se requiere que los procedimientos sean reproducibles, de elevada eficiencia e independientes del genotipo. La utilización de material adulto garantiza la identidad genética del material vegetal y evita los problemas de juvenilidad en aquellas especies en las que estos periodos son muy largos. Con el fin de explorar la posibilidad de desarrollar un protocolo de transformación independiente del genotipo, en esta tesis se ha estudiado el desarrollo de una nueva metodología basada en la transformación de células con capacidad meristemática. Se ha conseguido transformar cuatro variedades de albaricoquero, ‘Helena’, ‘Canino’, ‘Rojo Pasión’ y ‘Lorna’, con eficiencias de transformación que se encuentran entre las más elevadas descritas en especies de Prunus. Las ventajas de esta metodología son la sencillez del protocolo utilizado, su consistencia y rapidez. Sin embargo, hemos detectado que con mucha frecuencia se producen plantas quiméricas al transformar las células meristemáticas. Otro inconveniente en los protocolos de transformación es la utilización de genes marcadores de resistencia a antibióticos o herbicidas. Estos genes producen un rechazo social e incluso existe una directiva europea (2001/18/CE) que regula las plantas transformadas con genes de resistencia a antibióticos. El uso del gen pmi como marcador de selección podría reducir el rechazo de la opinión pública y facilitar los trámites legales para la comercialización de plantas transgénicas, ya que la proteína que codifica este gen no representa un riesgo para la salud humana ni para el medio ambiente. En la presente tesis se ha estudiado el desarrollo de un protocolo de transformación genética de albaricoquero que utiliza el sistema pmi/manosa para seleccionar las plantas transformadas. Con este sistema se ha conseguido producir plantas transgénicas de albaricoquero con una eficiencia similar a la obtenida con genes marcadores de selección que confieren resistencia a antibióticos, demostrando que puede ser un sistema de selección alternativo al uso de antibióticos. / In this Ph.D. thesis a methodology to develop such a procedure has been studied, based in cells with meristematic capability. We have transformed the apricot cultivars ‘Helena’, ‘Canino’, ‘Rojo Pasión’ and ‘Lorna’, with transformation efficiencies, based on PCR analysis, among the highest reported after transformation of other Prunus species. The advantages of this methodology are that is simple, fast and consistent. However, a large frequency of chimerical plants has been detected when transforming meristematic cells. Another problem of most transformation procedures is that they use antibiotic resistance marker genes. These genes produce a social rejection and there is an European law that neither allow deliberate release of plants carrying antibiotic resistance genes, used in veterinary or medicine, after 2004 nor their commercialisation after 2008 (Directive 2001/18/EEC of the European Parliament and the Council of the European Union). Since the PMI protein has revealed no adverse effects on human health and on the environment, the use of the pmi gen as a selectable marker could reduce the social rejection, facilitating legalisation and commercialisation of transgenic plants. In this Ph.D. thesis we have evaluated a transformation procedure using the pmi/mannose system for selecting apricot transgenic plants. Transformation efficiencies were similar to those obtained using antibiotic selection, demonstrating that this system could be an alternative for producing apricot transgenic plants under safe conditions for human health and the environment.

La bacteria Myxococcus xanthus, responde a la luz azul produciendo carotenoides que la protegen del daño fotooxidativo. En oscuridad la transcripción de la mayoría de los genes implicados en la síntesis de estos pigmentos es reprimida por las proteínas CarA y CarH, parálogas y funcionalmente redundantes. Ambas contienen un dominio N-terminal y otro C-terminal de unión al DNA y a cobalaminas respectivamente. Sorprendentemente, CarH, pero no CarA, depende de B12 para llevar a cabo su función represora. En este trabajo se ha demostrado que CarH y su homólogo en Thermus thermophilus (TtCarH) son fotorreceptores que utilizan la adenosilcobalmina (forma de cobalamina) como grupo cromóforo. La luz desmantela la oligomerización de estas proteínas y su unión al DNA inducidas por la adenosilcobalamina, lo que activa la expresión de los genes implicados en la carotenogénesis. Este hallazgo ha sido publicado en la prestigiosa revista PNAS (Ortiz-Guerrero et al. 2011). / The bacteria Myxocccus xanthus responds to light by producing carotenoid, protecting itself against photooxidative damage. In the dark, most of the genes involved in carotenoid synthesis are repressed by the paralogous and functionally redundant proteins CarA and CarH. Both of them contain a DNA-binding N-terminal domain and a cobalamin-binding C-terminal domain. Surprisingly, CarH, but not CarA, repressive depends on B12. In this work we showed that CarH and its homologous in Thermus thermophilus (TtCarH) are photoreceptors in which adenosylcobalamin plays the role of a chromophore. Light dismantles CarH and TtCarH adenosylcobalamine-induced oligomerization and DNA binding, activating structural genes involved in carotenoid. This finding has been reported in the prestigious journal PNAS (Ortiz-Guerrero et al. 2011)

La calidad de la carne y en concreto la terneza, que es el parámetro más importante para el consumidor, puede verse afectada por numerosos factores, por lo que conseguir un mayor grado de homogeneidad en los productos, es una de las mayores preocupaciones de la industria cárnica. Esto requiere un estudio de las características de cada producto y de los procesos que afectan a la calidad y a la tenderización de la carne.Asturias es una región que se distingue por la producción de carne de calidad, amparada por la Indicación Geográfica Protegida (IGP) "Ternera Asturiana", que engloba distintos productos de las razas autóctonas "Asturiana de los Valles" (AV) y "Asturiana de la Montaña" (AM) y sus cruces. La raza AV presenta diferentes genotipos dependiendo de la presencia de una mutación en el gen de la miostatina que produce hipertrofia muscular, generando diferencias en los parámetros productivos y en la calidad de los distintos productos amparados por la IGP.La presente Tesis Doctoral tiene como objetivos estudiar la evolución post-mortem de parámetros indicativos de calidad en la carne de vacuno de machos añojos de las razas AV y AM, así como desarrollar herramientas analíticas que permitan una predicción "on-line" de la calidad de los productos.Como la terneza final depende del grado de alteración de la estructura muscular, se estudiaron los principales sistemas proteolíticos del músculo, encontrándose un papel relevante de las catepsinas y las calpaínas en el proceso de tenderización de la carne. Además, la evolución post-mortem de estos sistemas enzimáticos mostró paralelismo con las diferencias de dureza instrumental observadas, y con la evolución de los perfiles electroforéticos de las proteínas miofibrilares y sarcoplásmicas, siendo significativamente más rápidos todos estos procesos en la carne de los biotipos con presencia de la mutación en el gen de la miostatina (mh/mh y mh/+). Parece por tanto que la hipertrofia muscular adelanta en el tiempo el proceso de tenderización, probablemente debido a que promueve un metabolismo más glicolítico, que a su vez parece ir ligado a un agotamiento más temprano de los sistemas proteolíticos, de modo que estos procesos también terminan antes, ya que el aumento del tiempo de maduración reduce las diferencias entre genotipos.Otros parámetros de calidad de la carne tales como el pH, la capacidad de retención de agua, la composición química o el color mostraron diferencias entre los distintos biotipos estudiados, haciendo que la percepción de los principales atributos sensoriales permita distinguir dos tipos de productos. Por un lado, carne que muestra valores altos de aceptabilidad a tiempos de maduración intermedios (entre los 7 y los 14 días post-mortem), caracterizada por altas pérdidas de jugo, mayor luminosidad y menor engrasamiento intramuscular y que coincide con la carne de los biotipos con hipertrofia muscular (mh/mh y mh/+) de la raza AV, y por otro lado carne de los biotipos sin presencia de hipertrofia muscular (+/+) de las razas AV y AM y su cruce (AVxAM) que muestra mayor contenido graso, mayor nivel de pigmentos hemínicos y procesos de tenderización más lentos, requiriendo tiempos de maduración más largos para alcanzar su óptimo de maduración.También se analizó la evolución del perfil electroforético de la fracción miofibrilar y sarcoplásmica del músculo, con el fin de identificar cambios relacionados con el proceso de maduración post-mortem de la carne y poder determinar la presencia de biomarcadores de calidad. Se encontraron correlaciones significativas entre fragmentos miofibrilares de troponina T y troponina I con algunos enzimas metabólicos, como la creatina kinasa y la gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa, observándose que dichos cambios ocurren paralelos a la actividad de las micro-calpaínas y se correlacionan significativamente con la dureza instrumental. La determinación de estos biomarcadores parece servir para indicar el estadio de maduración e incluso permitir clasificar los productos según la tasa de tenderización. Debido a las desventajas (complejidad, alto coste.) de los métodos analíticos precisos para determinar los parámetros de calidad indicados, se hace necesario desarrollar herramientas que permitan un análisis rápido y fiable de la calidad de la carne, así como la caracterización "on-line" de los productos. Por ese motivo, se analizó la capacidad de la espectroscopia en el infrarrojo cercano (NIRS) para la predicción de parámetros de calidad en los productos, tales como la composición química y el perfil de ácidos grasos en la carne, consiguiéndose predicciones adecuadas para la determinación del contenido en humedad, grasa, proteína, mioglobina y la proporción de ácidos grasos saturados, ramificados y monoinsaturados. Por todo ello se propone este método como herramienta fácil y rápida para determinar la calidad de los productos en la industria.Por último, a partir de la información obtenida y como línea de investigación a desarrollar en el futuro, se proponen nuevas estrategias para la comprensión del proceso de conversión del músculo en carne, a través del estudio de los procesos de muerte celular que tienen lugar en las primeras horas tras el sacrificio del animal (período pre-rigor) y cuyos mecanismos biológicos pueden tener gran influencia sobre la evolución de la tenderización de la carne y sobre la calidad final del producto, pudiendo proporcionar marcadores tempranos de calidad.

La micropropagación de familias de Pinus pinea L. mediante organogénesis adventicia es una herramienta biotecnológica que permite la obtención de individuos clonales así como establecer un sistema experimental adecuado para el estudio de las bases fisiológicas del proceso caulogénico. El objetivo de la Tesis Doctoral ha sido la optimización del protocolo de micropropagación de 6 familias seleccionadas, evaluando su respuesta organogénica y certificando la estabilidad genética de los individuos obtenidos mediante distintos marcadores moleculares (RAPD, AFLP, ISSR y SAMPL), resultados que también apoyan la baja variabilidad genética descrita para esta especie. Además, ensayos de transferencia de medios e histológicos han permitido establecer etapas discretas durante el periodo de inducción caulogénica.

Els autoanticossos contra receptors de folat (AuAc-RF), que impedeixen el transport transmembranal de folat per aquesta ruta, s'han associat amb anomalies del desenvolupament neuronal. S'ha investigat les prevalences de portadors d'AuAc-RF i l'estat en folats a la població i a l'embaràs, la causa de la seva producció i l'efecte sobre la subfertilitat femenina.El 7.2% de la població i 6.3% de gestants eren portadors, sense perjudicar l'estat en folats. Peró el folat plasmàtic major dels cordons, indicava presència d'un mecanisme de compensació. Les portadores tenien 4.6 vegades major risc de tenir un nadó amb un pes al n¨¦ixer ¡ÜP25. AuAc-RF al cordó (7.5%) no sassociava amb presència materna, estat en folats del cordó ni amb pes de naixement. Alts consumidors de llet tenien 2.4 major risc de ser portadors respecte la resta de consumidors .Les portadores a la preconcepció, tenien 12 vegades major risc per subfertilitat respecte les no-portadores. / Folate receptor blocking autoantibodies (FR-AuAb), that impede transmembranal folate transport by this route, have been associated with neuronal developmental anomalies.The prevalences of FR-AuAb in the population and in pregnant women, their association with folate status, the cause of their production and effect on female subfertility were investigated.7.2% of the population and 6.3% of pregnant women were carriers, but folate status was not impaired. However higher cord folate status indicated the presence of a compensatory mechanism. Birth weight of carriers' offspring was 4.6 times more likely to be below the 25th percentile. The presence of FR-AuAb in the cord (7.5%) was not associated with maternal presence, cord folate status, or birth weight. High milk consumers had 2.4 times more risk of having FR-AuAb than the rest of consumers.FR-AuAb carriers at preconception were 12 times more likely to have subfertility than non-carriers.

La tesi esta basada en l'adaptació de l'ús de codons a genomes procariotes, especialment l'adaptació de l'ús de codons a una alta expressió. Hi ha un grup de genomes procariotes, els quals estan sota una selecció traduccional, que tenen un grup de gens amb un ús de codons esbiaixat de la resta de gens del genoma i adaptats a l'abundància dels tRNA. Hem desenvolupat un nou algoritme per a avaluar si un genoma esta sota selecció traduccional i predir els gens altament expressat de tots els genomes sota selecció traduccional. Aquestes prediccions són públiques a la base de dades HEG-DB (http://genomes.urv.cat/HEG-DB), la qual s'ha publicat a la revista Nucleic Acids Research. Les prediccions de gens altament expressats s'han fet servir com a filtre en les prediccions de gens adquirits per transferència horitzontal, ja que els gens altament expressats molts cops son predits com a falsos positius en la predicció de gens adquirits. Amb les dades de la predicció de gens altament expressats, també hem desenvolupat una nova eina Bioinformàtica, anomenada OPTIMIZER (http://genomes.urv.cat/OPTIMIZER) i publicada al Nucleic Acids Research, per tal d'optimitzar l'ús de codons d'un gen per a incrementar la seva expressió en experiments d'expressió heteròloga de proteïnes. També hem estudiat un cas particular d'adaptació de l'ús de codons. El cas de l' 'amelioration', que és l'adaptació de l'ús de codons que pateix un gen inserit en un genoma hoste. Aquest cas l'hem estudiat amb els gens mitocondrials que varen saltar al genoma nuclear i varen haver d'adaptar el seu us de codons mitocondrial a l'ús de codons del genoma nuclear. Per tal d'estudiar l''amelioration', hem desenvolupat un nou índex anomenat CAI esperat (eCAI) i una nova eina Bioinformàtica anomenada CAIcal (http://genomes.urv.cat/CAIcal), que està en procés de revisió a la revista BMC Bioinformatics. Analitzant l'anàlisi de l'ús de codons dels genomes completament sequenciats vàrem realitzar una troballa que s'aparta una mica del tema central de la tesi. Vàrem veure que els genomes que estan adaptats a la (hiper)termofília tenen un patró de l'ús de codons i d'aminoàcids diferent a la resta de genomes (mesòfils). Aquest fet ens ha permès descobrir casos de guany i pèrdua (recents i antics) de la capacitat d'adaptació termofílica en genomes procariotes. Aquests resultats han donat lloc a una publicació a la revista Trends in Genetics. Durant la tesi he realitzat una estada de 4 mesos (Febrer - Juny, 2006) en el laboratori de bioinformàtica del departament de biologia de la universitat nacional d'Irlanda a Maynooth sota la supervisió del Dr James McInerney on vaig desenvolupar un nou programa per a la comparació d'arbres filogenètics anomenat TOPD/FMTS (http://genomes.urv.cat/topd) el qual està publicat a la revista Bioinformatics. / This thesis is based in codon usage adaptation in prokaryotic genomes, especially the codon usage adaptation to a high expression. In genomes under translational selection, the group of highly expressed genes has a codon usage adapted to the most abundant tRNA species. We have developed a new iterative algorithm which predicts a group of highly expressed genes in genomes under translational selection by using the Codon Adaptation Index and the group of ribosomal protein genes as a seed. We have developed a new genomic database, called HEG-DB, to store genes that are predicted as highly expressed in prokaryotic complete genomes under strong translational selection. The database is freely available at http://genomes.urv.cat/HEG-DB and it has been published in Nucleic Acids Research. The predicted highly expressed genes are used as an initial filter to reduce the number of false positives of the Horizontal Gene Transfer Database, due to highly expressed genes are usually false positive in predictions of acquired genes. We have developed a new web sever, called OPTIMIZER (http://genomes.urv.cat/OPTIMIZER), which has been published in Nucleic Acids Research, to optimize the codon usage of DNA or RNA sequences. This new web server can be used to predict and optimize the level expression of a gene in heterologous gene expression or to express new genes that confer new metabolic capabilities in a given species. We have also analyzed an especial case of codon usage adaptation, which is called 'amelioration'. The 'amelioration' is the adaptation of foreign genes to a new genome. This is the case of mitochondrial genes encoded in the human nuclear genome and originally encoded in the proto-mitochondria. To test the 'amelioration' process we have developed an expected value of CAI (eCAI) to find out whether the differences in the CAI are statistically significant or whether they are the product of biased nucleotide and/or amino acid composition and a new bioinformatics tool called CAIcal (http://genomes.urv.cat/CAIcal). We have also analyzed the evolution of thermophilic adaptation in prokaryotes and we suggest that the amino acid composition signature in thermophilic organisms is a consequence of or an adaptation to living at high temperatures, not its cause. Our findings suggest that there have been several cases where the capacity for thermophilic adaptation has been gained or lost throughout the evolution of prokaryotes. These results have been published in Trends in Genetics. During my thesis I have worked for four months in the Bioinformatics Laboratory of the Biology Department at the National University of Ireland under the supervision of Dr James O. McInerney where I developed a new software program to compare phylogenetic trees called TOPD/FMTS (http://genomes.urv.cat/topd), that has been published in Bioinformatics.

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Aquesta tesi tracta la jerarquia i l'heterogeneïtat dels sistemes fluvials que afecten l'estructura de les comunitats bentòniques de diatomees. A nivell regional, es van buscar diferents grups de punts i les seves espècies indicadores, es va estudiar la resposta de les comunitats de diatomees als gradients ambientals, es va avaluar la utilitat de diferents índexs de diatomees i es va buscar el millor sistema de classificació per a condicions de referència. A nivell de conca, es volien definir els factors que determinen la distribució longitudinal de la diversitat de les comunitats de diatomees. Finalment, a nivell d'hàbitat es van determinar quins factors afecten les algues i els cianobacteris a aquesta escala i es va examinar la contribució relativa de l'ambient i l'espai en la distribució de la biomassa i composició d'algues i cianobacteris. Per tant, els diferents capítols d'aquesta tesi han estat desenvolupats seguint aquest esquema. / This thesis deals with the hierarchy and heterogeneity of stream systems affecting the structure of benthic diatom communities. At a regional level, I search for different groups of sites and their indicator taxa, I studied the responses of the diatom communities to the gradients of environmental variables, I tested the usefulness of diatom indices and I searched for the best classification system for reference conditions. At a watershed level my interest was to define the factors that determined the longitudinal distribution of diversity of diatom communities. Finally, at a habitat level it was interesting to determine the factors affecting algae and cyanobacteria at this scale and examine the relative effects of environmental factors and space on the distribution of biomass and composition of benthic algae and cyanobacteria. Thus, the different chapters of the thesis had been approached following this scheme.

Bovine pancreatic ribonuclease A (RNase A, EC 3.1.27.5) has been extensively studied from the structural, mechanistic and functional points of view. Within the protein folding context, it constitutes a good model of study although a rather complicated one due to the presence in the native state of four disulphide bonds and the existence of two X-proline peptide bonds in cis conformation. Most of these studies has focused on the alteration of cysteine or proline residues to study, from a kinetic point of view, the formation of the disulphide bonds or the characterization of the species present in the heterogeneous non-reduced unfolded state, respectively. In these work we have used site-directed mutagenesis to change the characteristics of a postulated chain folding initiation site (CFIS) in RNase A / La ribonucleasa A de pàncrees boví (RNasa A, EC 3.1.27.5) ha estat extensament estudiada des de punts de vista estructurals, mecanístics i funcionals. Dins del marc del plegament proteic, la RNasa A ha estat un bon model per als estudis de plegament/desplegament proteic, malgrat que força complicat a causa de la presència en l'estat natiu de quatre enllaços disulfur i l’existència de dos enllaços peptídics X-prolina en conformació cis. La major part d'aquests estudis s'han centrat en l'alteració de residus de cisteïna o de prolina per estudiar, des d'un punt de vista cinètic, la formació dels enllaços disulfur o la caracterització de les espècies presents en l'heterogeni estat desplegat de la proteïna amb els enllaços disulfur intactes, respectivament. En aquest treball hem utilitzat la mutagènesi dirigida per oligonucleòtid per canviar les característiques d'una regió de la RNasa A postulada com a iniciadora del plegament

Blast of pear caused by Pseudomonas syringae pv. syringae is one of the bacterial disease that limit pear production throughout the world. Symptoms are characterized by blast of buds and blossoms wich causes significant loss of fruit production, and necrotic spots on leaves or fruits. Control of bacterial blast of pear with chemicals is difficult and is based on copper compounds and antibiontics. However, its use is limited by the low efficacy, phytotoxicity to the plant or emerging resistance of the pathogen. The activity of several phosphonates (fosetil-Al, potassium phosphonate, etephon and fosfomycin) for control of P. syringae pv. syringae infection on pear was determined in this work, and laboratory models for studying P. syringae pv. syringae-pear interaction were developed / Pseudomonas syringae pv. syringae és un bacteri que ha estat descrit com agent causant de diverses malalties en més de 200 especies vegetals. En perera causa la necrosi bacteriana, que afecta la majoria de zones productores de pera del món, provocant un debilitament dels arbres i una disminució de la productivitat. En el treball que es presenta s'ha determinat l’activitat de diversos fosfonats (fosetil-AI, fosfonat potàssic, etefon i fosfomicina) en el control de la infecció per P. syringae pv. syringae en perera. Per això s'han desenvolupat models d'estudi de la interacció P. syringae pv. Syringae-perera i s'han determinat els factors que afecten la interacció. Aquests models de laboratori, com que han permès conèixer aspectes concrets de la interacció hoste-patogen i definir de forma clara el tipus d'interacció, s'han aplicat a l'estudi de l'activitat dels fosfonats en la interacció P. syringae pv. syringae -perera i en el control de la malaltia