The infection process of Meloidogyne arenaria, M. incognita and M. javanica was compared on zucchini squash, cucumber, melon, pumpkin and watermelon in a growth chamber. All cucurbits were susceptible to the three isolates although M. javanica showed higher invasion rates, faster development and egg production than M. arenaria. Differences among cucurbits were primarily due to root invasion rates and formation of egg masses. Cucumber and melon were better hosts for nematode invasion and reproduction than zucchini followed by watermelon. The suitability of five zucchini, three cucumber, eight watermelon and seven cucurbit rootstocks genotypes to M. incognita (MiPM26) and M. javanica (Mj05) was determined. The number of egg masses did not differ among the genotypes of zucchini or cucumber, but the reproduction factor did slightly. A marked differenced was observed between the nematode isolates; M. incognita MiPM26 showed lower reproduction traits than M. javanica Mj05, and, in zucchini, only 22% of the females of M. incognita produced egg masses compared to 95% of the M. javanica females. In cucumber, 86% of the M. incognita and 99% of the M. javanica females produced egg masses. Also, populations of the three Meloidogyne species were tested on zucchini and cucumber. A greater parasitic variation was observed on zucchini than cucumber. Zucchini responded as a poor host for M. incognita MiPM26, MiAL09 and MiAL48, but as a good host for MiAL10 and MiAL15. Cucumber was a good host for all the tested populations. The watermelon cultivars did not differ in host status within each nematode isolate, supporting lower reproduction than the cucurbit rootstocks. The top development of field-grown non-grafted watermelon plants was significantly delayed in plots where the nematodes were detected at planting. However, no differences were observed in plots with grafted plants. In plots with nematodes, non-grafted and Titan-grafted plants had similar yield, which was higher than that of RS841-grafted plants. The Titan-Sugar Baby combination was tolerant to M. javanica. The relationship between the Pi and final (Pf) population densities of M. javanica in response to increasing initial inoculum levels and the effect on yield in zucchini cv. Amalthee were determined using a geometric series of 12 Pi from 0 to 51,200 eggs/100 cm3 of soil. The maximum multiplication rate of the nematode was 425, and the equilibrium density was 701,951 eggs/100 cm3 soil. The relative yield, represented as dry top weight, fitted the Seinhorst damage function model and the minimum relative yield (m) was 0.82 and the tolerance limit (T) was 402 J2/100 cm3 soil. Regression analyses indicated a negative relationship between the Pi and the leaf chlorophyll content, fitting the Seinhorst damage-function model. Zucchini cv. Dyamant was planted in a plastic greenhouse with a range of M. javanica Pi from 0 to 861 J2/100 cm3 soil. The maximum multiplication rate of M. javanica under field conditions was 3,093, and the equilibrium density was 1,485 J2/100 cm3 soil. The relationship between Pi and relative yield, represented as fruit weight, fitted the Seinhorst damage function model and m was 0.48, and T was 0.02 J2/100 cm3 soil. The relationship between the Pi and Pf of M. javanica in response to increasing initial inoculum levels and the effect on yield in watermelon cv. Sugar Baby were determined. The maximum reproduction rate of the nematode was 14, and the equilibrium density 49,400 eggs/100 cm3 of soil. Yield data represented as fresh top weight fitted the Seinhorst damage function, and m was 0.65 and T was 74 eggs/100 cm3 of soil. In the field experiments (2011 and 2012), the maximum reproduction rate was 73 and 70, and the equilibrium density 32 and 35 J2/100 cm3 soil. Yield data, represented as fruit weight, fitted the Seinhorst damage function in 2011 and the m and T values were 0.63 and 20 J2/100 cm3 of soil, respectively / Se estudió el proceso infectivo y el desarrollo post-infeccional de Meloidogyne arenaria, M. incognita y M. javanica en calabacín, pepino, melón, calabaza y sandía. Como resultado indicar que todas las cucurbitáceas ensayadas fueron susceptibles a los tres aislados, aunque M. javanica mostró mayor tasa de invasión, desarrollo más rápido y mayor producción de huevos que M. arenaria. El pepino y el melón presentaron mayor tasa de invasión y reproducción que el calabacín y la calabaza, seguidos de la sandía. La susceptibilidad de cinco genotipos de calabacín, tres de pepino, ocho de sandia y siete de patrones de cucurbitáceas a dos poblaciones de Meloidogyne: M. incognita (MiPM26) y M. javanica (Mj05). El calabacín proporciona condiciones inadecuadas para el desarrollo de M. incognita, ya que sólo el 22% de las hembras produjo masas de huevos en comparación con el 95% de las hembras de M. javanica. En pepino, el 86% de las hembras de M. incognita y el 99% de M. javanica produjeron masas de huevos. Además, poblaciones de tres especies de Meloidogyne se estudiaron en calabacín y pepino. En calabacín se observo una mayor variación parasitaria que en pepino, comportándose como huésped pobre para las poblaciones de M. incognita MiPM26, MiAL09 y MiAL48, mientras que respondía como buen huésped para las poblaciones MiAL10 y MiAL15. M. incognita mostró mayor reproducción que M. javanica en los cultivares de sandía y patrones de cucurbitáceas. Los cultivares de sandía no difirieron en la idoneidad del huésped para cada aislado del nematodo y soportaron menos reproducción que los patrones de cucurbitáceas. Las sandías no injertadas mostraron un retrasó significativo en su desarrollo aéreo en las parcelas donde se detecto el nematodo al inicio del cultivo. Sin embargo, no se observo tal efecto en las sandías injertadas. En las parcelas donde se detectó en el nematodo al inicio del cultivo, las sandías no injertadas y las injertadas sobre Titan mostraron un producción similar, mayor que la de las plantas injertadas sobre RS841 en parcelas con presencia del nematodo al inicio del cultivo. El injerto de la sandía sobre Titan proporciono tolerancia frente a M. javanica. La relación entre Pi y Pf de M. javanica en respuesta a niveles crecientes de Pi, y el efecto sobre la producción de calabacín cv. Amalthee utilizando una serie geométrica de 12 Pi crecientes comprendidas entre 0 y 51.200 huevos/100 cm3 de suelo. La tasa máxima de multiplicación del nematodo fue 425, y la densidad de equilibrio fue 701.951 huevos/100 cm3 suelo. La producción se ajustó al modelo de daño de Seinhorst, dando como resultado una producción mínima (m) de 0,82 y un límite de tolerancia (T) de 402 J2/100 cm3 de suelo. El calabacín cv. Dyamant se plantó en un invernadero infestado con M. javanica con Pi que oscilaba entre 0 y 861 J2/100 cm3 de suelo. La tasa máxima de multiplicación fue 3093, y la densidad de equilibrio fue de 1485 J2/100 cm3 de suelo. La relación entre la Pi y la producción se ajustó al modelo de daño de Seinhorst; el valor de m fue 0,48, y el de T fue 0,02 J2/100 cm3 de suelo. La relación entre la Pi y la Pf de M. javanica en respuesta inóculos iniciales crecientes y el efecto en producción de sandía cv. Sugar Baby se determinó en experimentos en maceta y en campo. En maceta, la tasa máxima de reproducción del nematodo fue de 14, y la densidad de equilibrio fue de 49.400 huevos/100 cm3 de suelo. Los datos de producción, representados como peso fresco de la biomasa aérea, se ajustaron al modelo de daño de Seinhorst, siendo m igual a 0,65 y T igual a 74 huevos/100 cm3 de suelo. En los experimentos de campo (años 2011 y 2012), la tasa máxima de reproducción fue de 73 y 70, y la densidad de equilibrio de 32 y 35 J2/100 cm3 de suelo. Los datos de producción, expresada en peso de los frutos/ parcela elemental, se ajustó a la función de daño de Seinhorst en 2011, siendo los valores m y T 0,63 y 20 J2/100 cm3 de suelo, respectivamente.

Els calçots, tiges florals immadures de la ceba (Allium cepa L.), són un cultiu típic de Catalunya i juguen un paper important en l’agricultura catalana. Es calcula que la producció de la campanya 2012-2013 va ser d’uns 48 milions d’unitats, amb un creixement constant els últims anys. Aproximadament el 15% d’aquesta producció es comercialitza sota el segell de qualitat europeu “Indicació Geogràfica Protegida Calçot de Valls”. La varietat més comunament usada per a la producció de calçots és la ceba Blanca Tardana de Lleida (CBTL), que va començar, segons la opinió dels productors, una progressiva disminució del nombre de calçots per planta, ara fa uns 8 anys. L’objectiu principal d’aquesta tesi és, doncs, obtenir nous cultivars més productius, però l’escassa informació sobre la base genètica dels caràcters comercialment importants i les tècniques de maneig més eficients ha obligat a desenvolupar eines metodològiques per avançar en la millora del calçot. Així doncs, la tesi s’articula en cinc articles publicats en revistes indexades i on és recullen com a principals resultats: a) Un mètode estandarditzat de preparació de calçots per anàlisis sensorials i químiques consistent en la cocció al forn durant 18 minuts a 270oC, i la transformació en puré; b) La formulació de l’idiotip sensorial dels calçots basat en una dolçor elevada, baixa fibrositat i absència de sabors atípics; c) El valors elevats de variabilitat sensorial i agromorfològica inter-varietal estimada en calçots produïts per diverses varietats espanyoles de prestigi, algunes de les quals podrien incorporar-se a programes de millora; d) La modelització de poblacions de calçots mitjançant la funció de Gompertz pel que fa a l’evolució del nombre de calçots per planta al llarg del cultiu, la qual cosa permet fer comparacions i facilita la presa de decisions sobre el moment de collita; e) Les similituds en el fons genètic de les varietats tradicionals espanyoles de ceba estimada mitjançant AFLPs i microsatèl•lits, abonant un considerable flux genètic entre varietats i la diferenciació morfològica per pocs loci; f) El desenvolupament d’equacions de regressió eficients que permeten estimar el nombre de calçots de la planta a partir del nombre d’ulls que es detecten en l’estadi de ceba, i determinació de la influència de les dimensions mínimes que ha de tenir la ceba perquè s’expressi el potencial genètic de producció de calçots; g) Finalment, com a resultat del programa de millora, s’han desenvolupat els cultivars Roquerola, amb un desenvolupament primerenc i un nombre mitjà de calçots (4.6 calçots comercials per planta al Gener), i el cultivar Montferri amb un desenvolupament més tardà i que assoleix una mitjana de 8 calçots comercials per planta al Març. / ‘Calçots’, the floral stems of second-year onion (Allium cepa L.) resprouts, are a typical crop from Catalonia and they play and important role in Catalan agriculture. In the last season (2012-2013), 48 millions of units were produced and this number is constantly increasing. Around 15% of this production is commercialized under the European quality label ‘Protected Geographical Indication Calçot de Valls’. The landrace ‘Ceba Blanca Tardana de Lleida’ (CBTL), the most commonly used variety in the production of ‘calçots’, has undergone a gradual decreasing of the ‘calçots’ number per plant in the last 8 years. Therefore, the main aim of this thesis is to obtain more productive cultivars for ‘calçots’ production. However, the lack of information about the genetic basis of the main commercial traits and the most efficient handling techniques, made it necessary to develop methodological tools to move forward in ‘calçots’ breeding. As a result, the thesis is articulated in five indexed peer-reviewed papers, with the following main results: a) A standardized protocol for the preparation of samples for sensory and chemical analysis where 50 commercial-size ‘calçots’ per entry are roasted at 270oC for 18 minutes, and then pureed; b) The design of a sensory ideotype for ‘calçots’ based on high sweetness, low fiber perception, and low off flavors perception; c) The finding of high sensory and agromorphological intervariety variability for 'calçots’ produced by different prestigious Spanish onion landraces, which could be incorporated in breeding programs; d) The modeling of ‘calçots’ populations through the determination of the ‘calçots’ number per plant at different stages of the crop, using a Gompertz function, which allows establishing comparisons and clarifying the optimum harvest time; e) The report of a high similarity in the Spanish onion landraces genetic background, estimated using SSR and AFLP, suggesting an important genetic flow among varieties and the implication of few loci in morphological differentiation; f) The development of efficient regression equations enabling good estimations of the number of ‘calçots’ per plant from the number of gemmae measured in the bulb phase, and the determination of the minimum size of the onion bulb that enables a non-limited expression of the genetic potential for ‘calçots’ production; g) Finally, as a result of a breeding program, we have developed the new cultivars ‘Roquerola’, with an early development and an medium number of ‘calçots’ (4.6 commercial ‘calçots’ per plant in January), and ‘Montferri’, with a late development and 8 commercial ‘calçots’ in March on average.

La documentació més antiga i extensa sobre la viticultura i l'elaboració del vi prové d'Egipte. on des de fa sis mil anys la vinya ja es cultivava al Delta del Nil. Malgrat això, el seu estudi històric i arqueològic encara presenta aspectes desconeguts. Amb el desenvolupament de les tècniques analítiques, tenim les eines per intentar conèixer les llacunes d'una part de la cultura de la civilització mediterrània més antiga: la cultura del vi a l'antic Egipte.El vi era un producte de prestigi a Egipte que consumien les classes benestants i la família reial. Des del Període Pre-dinàstic [4.000-3.150 aC] a les tombes egípcies s'hi dipositaven àmfores de vi com a ofrena per tal que el mort en pogués disposar també en el Més Enllà. Gràcies a què l'elaboració del vi es troba representada en escenes pintades a les parets de les tombes, podem conèixer com el preparaven. Durant el Regne Nou [1.543-1.078 aC] les àmfores s'identificaven de la mateixa manera com ara es fa amb les ampolles de vi. El nom del producte que trobem és vi [irp], però curiosament mai s'indicava si era blanc o negre. També existia un altre tipus de beguda anomenada Shedeh, que no té traducció, i de la qual no es coneix la seva matèria primera. És a partir d'aquestes omissions on s'inicia aquest estudi.Els objectius del treball són:1. Realitzar un estudi bibliogràfic sobre la viticultura i l'enologia a l'antic Egipte. 2. Verificar analíticament la presència de vi en àmfores de l'antic Egipte.- Realitzar anàlisis de l'àcid tartàric, compost característic del vi, en mostres procedents d'àmfores egípcies. - S'estudiaran àmfores d'entre tres i cinc mil anys d'antiguitat de les col·leccions del Museu Egipci del Caire i del Departament de l'Antic Egipte i Sudan del Museu Britànic de Londres. 3. Investigar quin vi s'elaborava a Egipte, blanc o negre. - Posar a punt un nou mètode per a la determinació de marcadors de vi en mostres arqueològiques. - Realitzar anàlisis de residus trobats a l'interior d'àmfores egípcies. 4. Conèixer quina era la matèria primera del producte que els antics egipcis guardaven en àmfores i anomenaven Shedeh. - Realitzar anàlisis d'un residu trobat a l'interior d'una àmfora inscrita Shedeh per saber si aquest s'elaborava a partir de raïm. RESULTATS I APLICACIONSMitjançant el nou mètode d'anàlisi de residus arqueològics per LC/MS/MS es pot demostrar la presència de vi en mostres arqueològiques [tant rascades de la ceràmica com residus secs dipòsits] identificant l'àcid tartàric. El mètode és adequat en l'estudi de mostres arqueològiques per la seva alta sensibilitat i gran selectivitat. La quantitat necessària per l'anàlisi és de només 2 mg.S'ha demostrat per primer cop en mostres arqueològiques que, mitjançant una oxidació alcalina l'àcid siríngic procedent de la malvidina, present en raïms i vins negres joves, s'allibera del polímer complex format al llarg del temps i es pot establir com a marcador de vi negre en residus arqueològics. Per primera vegada, s'ha estudiat el color del vi mitjançant la identificació de dos compostos marcadors de vi en arqueologia: l'àcid tartàric i l'àcid siríngic. Aquest treball també ha permès conèixer que a l'antic Egipte, durant la Dinastia XVIII [1.543-1.292 aC], s'elaborava vi blanc i vi negre, ambdós sota la mateixa denominació: irp. També s'ha pogut constatar que la matèria primera de la beguda egípcia Shedeh era el raïm negre. NOTA: Aquesta tesi ha estat publicada en suport paper per l'editorial Archaeopress: (http://www.archaeopress.com/searchBar.asp?QuickSearch=Guasch) / Wine was a highly appreciated drink in Ancient Egypt. Since the Early Dynastic period (3150-2900 BC), wine jars were placed in royal tombs as funerary meals. Wine offerings to deities performed by the Pharaoh were often shown on the walls of Egyptian temples. From the Old Kingdom period (2700-2200 BC,) Egyptian private tombs were decorated with daily scenes like the grape harvest and the winemaking. The color of the wine was not referred to on texts, papyrus or inscriptions on amphorae.A new method for the identification of tartaric acid, as a wine marker, and for the first time syringic acid, as a red wine marker, in archaeological samples from Egyptian vessels has been developed. The technique used combines the liquid chromatography with the mass spectrometry in tandem (LC/MS/MS). Owing to the special characteristics of the samples, such as the dryness and the small quantity available for analysis, it was necessary the method to be very sensitive and highly specific to detect these compounds at trace levels in the residues. Samples of residues found in wine jars belonging to king Tutankhamun's collection, at the Egyptian Museum in Cairo, have been analyzed. The results reveal that red and white wines were made at the end of the 18th Dynasty (about 1400 BC). Moreover, the botanical origin of the "shedeh" drink has been studied using the new method for archaeological samples. The analysis of a residue inside a well-preserved shedeh amphora from Tutankhamun's Burial chamber, revealed that the "shedeh" drink was made from red grapes, confirming the characteristic of "shedeh" was its particular elaboration. NOTE: Doctoral dissertation published in English by Archaeopress, "Wine in Ancient Egypt: a Cultural and Analytical Study", British Archaeological Reports, Internationl Series 1851, Oxford 2008, iX-72 p.http://www.archaeopress.com/searchBar.asp?QuickSearch=Guasch

Aquesta recerca centrada en els bacteris processos relacionats amb enològic, com ara bacteris d'àcid làctic (BL) i bacteris d'àcid acètic (BA). Treballa principalment amb tècniques de cultiu independent per a la identificació de bacteris en una fermentació malolàctica fermentació (MLF) i en un acetificacion tradicional. En el cas de la BL, va dissenyar una estratègia d'identificació mitjançant PCR-RFLP. Perfils característics pels 4 gèneres BL presents en un FML s'aconsegueix. L'aplicació de nitrogen és comú per aconseguir un bon desenvolupament del responsable de llevats fermentació alcohòlica. Aportacions de nitrogen pot generar problemes més tard com és la producció d'amines biògenes. Més buscats amina és histamina. Els resultats de les proves d'aplicació de fosfat cristal·lí en diferents dosis, que va llançar en dosis baixes i es recomana, es generen les concentracions d'histamina en intervals ja descrit en la literatura. Superior a la dosi necessària de fosfat cristal·lí generats gairebé 5 vegades la concentració d'histamina en la dosi recomanada. Trobar en aquestes laboratori FML eren Leuconostoc i Oenococcus, principalment en les etapes finals de la MLF aquest últim. Per l'acidificació, després d'anàlisi d'identificació mitjançant tres tècniques diferents, es va identificar com Acetobacteris pasteurianus i algunes espèciess del gènere Gluconacetobacter com les espècies principals responsables de la producció tradicional de vinagres a Xile. / Esta investigación se centró en las bacterias relacionadas con los procesos enológicos, como son las bacterias lácticas (BL) y las bacterias acéticas (BA). Se trabajó principalmente con técnicas independientes de cultivo para lograr una identificación de las bacterias presentes en una fermentación maloláctica (FML) y en una acetificación tradicional. Para el caso de las BL, se diseñó una estrategia de identificación usando PCR-RFLP. Se logró obtener perfiles distintivos para los 4 géneros de BL presentes en una FML. La aplicación de nitrógeno es común para lograr un buen desarrollo de las levaduras responsables de la fermentación alcohólica. Los aportes de nitrógeno pueden generar problemas posteriores como es la producción de aminas biógenas. La amina más buscada es histamina.Los resultados de los ensayos de aplicación de fosfato diamonio (FDA) en diferentes dosis, arrojaron que en la dosis bajas y recomendada, se generan concentraciones de histamina dentro de rangos ya descritos en literatura. Dosis de FDA mayores a las requeridas, generaron casi 5 veces la concentración de histamina de la dosis recomendada. Las BL encontradas en estas FML fueron Leuconostoc y Oenococcus, esta ultima principalmente en las etapas finales de la FML. En el proceso de acetificación, tras el análisis mediante tres técnicas diferentes, se identificó como Acetobacter pasteurianus y algunas especies del género Gluconacetobacter como las principales especies responsables de la producción tradicional de vinagres en Chile. / This research focuses on the bacteria related to oenological practices, such as lactic acid bacteria (LAB) and acetic acid bacteria (BAA). He worked primarily with independent farming techniques to achieve identification of bacteria present in a malolactic fermentation (MLF) and traditional acidification. In the case of BAL, identification strategy using PCR-RFLP was developed. It was possible to obtain distinctive profiles for the 4 BAL genres present in an FML. The application of nitrogen is common for a good development of yeasts responsible for alcoholic fermentation. The nitrogen aplication can generate further problems such as the production of biogenic amines. The most wanted amine is histamine. Results of application trials diammonium phosphate (DAP) in different doses, showed that in the low and recommended dosage, levels of histamine are generated within ranges already described in literature. FDA doses greater than those required, generated almost 5 times the concentration of histamine than the recommended dose. The BAL were found in these FML Leuconostoc and Oenococcus, the latter mainly in the final stages of MLF. In the process of acetification, after identification analysis using three different techniques, was identified as Acetobacter pasteurianus and some species of Gluconacetobacter as the main species responsible for the traditional vinegar production in Chile.

Los productos hortofrutícolas contienen, entre otros, compuestos bioactivos y antioxidantes tales como vitamina C, compuestos fenólicos, carotenoides, etc., que poseen propiedades beneficiosas para la salud. La concentración de estos compuestos en frutas y hortalizas, y por lo tanto la calidad funcional de las mismas, puede verse alterada por diversos factores pre-cosecha, entre ellos, factores genéticos y las prácticas agronómicas adoptadas. El primer objetivo de esta Tesis Doctoral fue estudiar el efecto de los sistemas de producción (ecológico, convencional y sin suelo) sobre las características físicas y la composición mineral y antioxidante de pimiento a través de dos aproximaciones diferentes: un estudio realizado en explotaciones comerciales y otro realizado bajo condiciones controladas, en un invernadero experimental. Los resultados mostraron evidencias de que el manejo de la fertilización en la producción ecológica y convencional, puede influir en la calidad organoléptica y nutricional de pimiento. Sin embargo, estas diferencias sólo se observaron cuando dicho manejo implicó una limitación en la nutrición mineral del cultivo ecológico respecto al convencional. Los parámetros de calidad de fruto afectados por el manejo de la fertilización (ecológica o convencional) fueron por un lado, peso, firmeza y concentración de ácido cítrico, cuyos valores fueron superiores en pimiento convencional, y por otro lado, clorofila, carotenoides y actividad antioxidante de la fracción lipofílica, cuyos valores fueron superiores en pimiento ecológico. Respecto al estudio comparativo entre el sistema de cultivo en suelo y sin suelo, la respuesta de pimiento dependió de la aproximación experimental utilizada y de la variedad estudiada. Además, el efecto de la época de muestreo sobre la calidad del fruto fue, en la mayoría de los casos, más pronunciado que el efecto del sistema de cultivo y se observó, en muchos de los parámetros estudiados, una interacción entre el efecto del sistema de cultivo y el efecto del factor muestreo. El segundo objetivo fue evaluar la calidad de diferentes cultivares de lechuga, perteneciente a los tipos Romana, Mini Romana y Little Gem, en función de sus características físicas y contenido en compuestos bioactivos. Los resultados mostraron a Romana como el tipo de lechuga con mayor concentración en compuestos fenólicos, vitamina C y folatos. Este mayor contenido en compuestos fenólicos puede considerarse una ventaja de la lechuga Romana frente a los otros tipos cuando ésta se comercializa entera para su consumo en fresco y por otro lado, una desventaja en el caso de ser procesada para cuarta gama. La lechuga tipo Mini Romana mostró el mayor contenido de ácidos orgánicos y compuestos lipofílicos, incluyendo carotenoides y clorofilas, ambos con propiedades antioxidantes. Finalmente, se planteó el objetivo de desarrollar una metodología para detectar posibles aplicaciones fraudulentas de fertilizantes de síntesis en Agricultura Ecológica mediante el análisis multivariable (valores de δ15N, concentración de metabolitos y contenido mineral) utilizando un análisis discriminante canónico (ADC). La clasificación de pimiento y lechuga ecológicos y convencionales mediante una aproximación multivariante, permitió que el 78,8% de las muestras de pimiento pudieran ser clasificadas correctamente por el ADC cuando se utilizaron parámetros precosecha. Este porcentaje se redujo al 69,2%, cuando se utilizaron para construir el modelo parámetros postcosecha. En lechuga, el uso de parámetros precosecha en el ADC permitió que el 65,4% de las muestras fueran clasificadas con éxito. La selección de los parámetros postcosecha, mejoró significativamente el modelo permitiendo que el 90,4% de las muestras de lechuga pudieran ser correctamente clasificados. / Vegetables contain bioactive compounds and antioxidants such as vitamin C, phenolic compounds, carotenoids, etc., with beneficial health-related properties. The concentration of these compounds in fruits and vegetables, and therefore their functional quality, can be altered by genetic factors and agronomic practices. The first objective of this thesis was to study the effect of production systems (organic, conventional and soilless) on the physical characteristics and mineral and antioxidant composition of pepper using two different approaches: a farm study and an experimental greenhouse approach under controlled conditions. The results showed that fertilization management in organic and conventional production can influence the organoleptic and nutritional quality of pepper. However, these differences were only observed when the organic management implied a limitation on the mineral nutrition with regard to the conventional cultivation. On the one hand, the quality parameters affected by fertilization management (organic or conventional) were weight, firmness and citric acid concentration, whose values were higher in conventional pepper, while chlorophyll, carotenoids and lipophilic antioxidant activity were higher in organic pepper. As regards the comparative study between soil and soilless cultivation, the response of pepper depended on the experimental approach used and the cultivar studied. In addition, the influence of harvesting time on fruit quality was, in most cases, more pronounced than that of the cropping system and an interaction between cropping system and harvesting time was observed in most of the parameters analysed. The second objective was to evaluate the quality of different lettuce cultivars, belonging to types Romaine, Mini Romaine and Little Gem, according to their physical characteristics and the bioactive compounds they contained. Romaine type showed the highest content of phenolic compounds, vitamin C and folates. This higher content of phenolic compounds can be considered an advantage of the Romaine lettuce compared to the other types when it is marketed whole for fresh consumption but a disadvantage when it is processed for fresh-cut material. Mini Romaine type showed the highest content of organic acids and lipophilic compounds, including carotenoids and chlorophylls, both with antioxidants properties. The last objective was to develop a methodology to detect possible fraudulent applications of synthetic fertilizers in organic cultivation using multivariate data (δ15N values, key-metabolites and mineral content) and canonical discriminant analysis (CDA). Classification of organic and conventional pepper and lettuce using this multivariate approach allowed a high percentage (78.8%) of samples to be correctly classified by CDA when preharvest parameters were used. This percentage was lower (69.2%) when only post-harvest sampling parameters were used to build the model. In lettuce, the use of pre-harvest parameters in the CDA led to 65.4% of the samples being successfully classified. The incorporation of post-harvest parameters significantly improved the model allowing 90.4% of lettuce samples to be correctly classified.

BJETIVOS. Debido a la importancia comercial del subsector hortofrutícola en la Región de Murcia esta Tesis ha estado encaminada a la obtención de un modelo que posibilite la construcción de sistemas automáticos de clasificación no destructivos aplicables a productos hortofrutícolas, fundamentados en tecnología láser y con control de parámetros de calidad global, mediante la configuración un modelo óptico e informático, potencialmente transferible a las industrias de manipulación de productos hortofrutícolas. METODOLOGÍA. En primer lugar se revisaron los métodos físicos ya existentes para la determinación no destructiva de parámetros internos en productos hortofrutícolas, tales como resonancia magnética, vibración acústica, impacto y espectrométricos, entre otros, concluyendo que los métodos espectroscópicos, que emplean el rango visible y de infrarrojo cercano, son los idóneos para conseguir modelos automatizables, fácilmente controlables y manipulables con sistemas informáticos. En los métodos espectroscópicos la configuración de medida adoptada, considerando a ésta como la posición relativa entre el producto hortofrutícola y los detectores ópticos, es de crítica importancia. Por este motivo se utilizaron y confrontaron medidas de transmisión y transflectancia (a 45 y 90º). Así mismo se empleó un láser como fuente de radiación visible e infrarroja para superar el principal inconveniente de estos métodos, que es el del poco poder de penetración en los tejidos que se obtiene con las lámparas o LEDs. En segundo lugar, para caracterizar la calidad de productos hortofrutícolas, de los atributos internos característicos empleados convencionalmente se registraron los de pH, acidez, dureza superficial o punción, firmeza, grados Brix, residuo seco y color interno. Estos se han determinado con las técnicas químicas y físicas correspondientes, tales como valoración de acidez, penetrometría, refractometría y colorimetría. En tercer lugar, con objeto de encontrar relación entre los espectros observados y los atributos medidos, los datos se han procesado informáticamente mediante la aplicación de métodos matemáticos lineales y no lineales, llegando a caracterizar cada propiedad con un coeficiente de correlación característico. Finalmente, en base a los ensayos realizados y la configuración obtenida, el modelo óptico e informático desarrollado se ha implementado sobre una línea piloto potencialmente transferible a las industrias de manipulación de productos hortofrutícolas. CONCLUSIONES. Los métodos de cálculo no lineales muestran valores de dispersión menores, pero de cara a su empleo en sistemas automáticos suponen el registro del rango espectral completo, implicando, entre otras cosas, superiores tiempos de procesado y cálculo que los requeridos por métodos lineales, equipamientos más costosos e implementaciones más complejas, concluyendo que esto los sitúa en clara desventaja para el análisis en tiempo real como requieren los sistemas automáticos de clasificación. La aplicación del modelo de propagación de la radiación a través de las muestras implica la modificación del valor espectral registrado aunque se ha concluido que dicha normalización no resulta significativa, poniendo de relieve la preponderancia de las características internas, sobre el calibre. El uso de los modelos lineales permite la reducción del número de longitudes de onda para caracterizar propiedades mediante métodos no destructivos, al utilizar unas pocas frecuencias. Esto hace posible la implementación en un prototipo de forma que reduce su complejidad, permite la utilización de láseres de bajo costo, minimiza los tiempos de procesado y cálculo y por tanto facilita la incorporación de un sistema basado en esta tecnología en la industria, susceptible de aplicarse a otros productos hortofrutícolas teniendo en cuenta el grosor de la corteza, la presencia o no de hueso o semillas en su interior, tamaño global de la muestra y las características de transmisión espectral del tejido constituyente. / GOALS . Due to the commercial importance of the horticultural sub-sector in the Region of Murcia this Thesis has been aimed at obtaining an optical configuration and a computing model which establish an automated nondestructive classification system applicable to horticultural products, based on laser technology and on parameters of overall quality control, potentially transferable to industries of produce handling. METHODS. First, physical methods for non-destructive determination of internal parameters in horticultural products, such as magnetic resonance spectrometric, acoustic vibration , impact, etc., were checked, concluding that spectroscopic methods which employ visible and near infrared wavelengths are suitable for obtaining automatable systems which are manipulable and easily controlled by computer models. In spectroscopic methods, the measurement setting ( relative position between the horticultural produce and optical detectors) became critical. For this reason transmission and transflectance measurements ( 45 and 90º ) were used . Likewise, a laser was used as source of visible and infrared light to overcome the main drawback of these methods, the low penetration obtained with lamps or LEDs in tissues. Second, to characterize the quality of horticultural products, conventional characteristic internal attributes , such as pH , acidity, surface hardness or puncture , firmness, Brix value, dry matter and internal color, were recorded. These were determined with appropriate chemical and physical techniques, such as assessment of acidity, penetrometry, refractometry and colorimetry. Third, in order to find a relationship between the observed spectra and the measured attributes, data were computer-processed by applying linear and non-linear mathematical methods to characterize each property with a characteristic coefficient of correlation. Finally, based on the tests performed and the configuration obtained, the optical and computing model developed has been implemented on a pilot line, potentially transferable to industries produce handling. CONCLUSIONS. Nonlinear computing methods show lower standard deviation values than the linear ones, however its use in automatic systems involve the registration of the complete spectral range, and imply , inter alia, more expensive equipment, more complex implementations and higher processing times than those by linear methods, concluding that they are not appropriate for the real time analysis required by automatic classification systems. Recorded spectral values were modified by applying the model of propagation of the radiation through the samples. However, it was found that such standardization is not significant, highlighting the preponderance of internal features about the size. Linear models allow the reduction on the number of wavelengths to characterize properties by nondestructive methods, by using a few frequencies. Now it is possible to implement a prototype that is less complex , allows the use of inexpensive lasers, minimizes the processing time and calculations, and allows to incorporate in the industry this kind of technology , which is applicable to other horticultural products, taking into account the thickness of the bark , the presence or absence of bone or seeds inside , overall size of the sample and the spectral transmission characteristics of the constituent tissue.

La disponibilidad de agua es una de las mayores limitaciones en la productividad vegetal (Boyer, 1982) y es uno de los principales factores en la distribución de las especies vegetales. La tolerancia de un cultivo al estrés hídrico esta esencialmente vinculada a su capacidad de acceder al agua del suelo y utilizarla de manera más eficiente. El cultivo del tomate destaca tanto por su importancia económica como por representar un elevado consumo de recursos hídricos, de manera que cualquier mejora en el uso eficiente del agua (WUE) tendría un gran impacto socioeconómico y medioambiental. Se estima que un incremento de un 10% en el WUE en este cultivo podría suponer, en la Región de Murcia, un ahorro de más de 1.1 hm3 de agua de riego, cantidad equivalente a los requerimientos anuales de una población de 20.000 habitantes La sección experimental del manuscrito se ha dividido en dos partes diferenciadas. En primer lugar, con el objetivo de estudiar el papel de las invertasas en la respuesta al estrés hídrico en tomate (Solanum lycopersicon L.), se generaron plantas transgénicas que sobreexpresaban un gen de una invertasa extracelular de Chenopodium rubrum (CIN1) bajo el control de un promotor de invertasa vacuolar de Solanum pimpinellifolium (InvLp6g). En segundo lugar, se realizó una aproximación genética con objeto de identificar y explotar caracteres hídricos y hormonales implicados en la mejora del WUE en tomate mediante el uso de líneas recombinantes (RILs) de tomate procedentes de un cruce entre S. lycopersicum cv Moneymaker y S. pimpinellifollium acc. TO-937. La sobreexpresión del gen CIN1 dio lugar a una disminución de la transpiración acumulada y a un incremento de la tasa fotosintética, resultando, por tanto, en un incremento del WUE en relación a las plantas no transformadas, al final del periodo de estrés hídrico (9 días). Esto parece estar relacionado con una mejor regulación de las relaciones fuente-sumidero a través del mantenimiento del flujo metabólico. Además, se observó una mejora en los mecanismos antioxidativos de las plantas CIN1. Los cambios observados en el metabolismo primario se asociaron con cambios en el balance hormonal: incremento de las concentraciones de la CK más activa en tomate, trans-zeatina (t-Z), y disminución en los niveles del precursor del etileno ACC. De este modo, la invertasa extracelular actúa como punto integrador entre el metabolismo primario y las fitohormonas en respuesta al estrés hídrico, postulándose como una nueva estrategia para superar los efectos adversos del estrés hídricos sobre la fisiología y la productividad final del cultivo. Por otra parte, mediante una aproximación genética se pudieron identificar aquellas señales hídricas y hormonales implicadas en la regulación del WUE a través del control de la biomasa foliar y de la capacidad fotosintética. La explotación de dichos caracteres mediante la tecnología del injerto ha demostrado tener una utilidad directa sobre la mejora de la productividad final de la planta a través de la comunicación raíz-parte aérea. El precursor del etileno ACC y el ABA parecen ser señales hormonales implicadas en el crecimiento foliar principalmente al final del periodo de cultivo, cuando la tasa de transpiración era más elevada. El ACC se asoció positivamente con el WUEaY (en base a producción de fruto) y negativamente con el WUEav (en base a biomasa vegetativa) a través de una regulación negativa del área foliar. Otros factores hormonales, como las CKs, SA, ACC y JA también parecen ser señales (positivas) en la regulación del crecimiento foliar y por tanto del WUEa. Por tanto, mediante una aproximación funcional, se ha puesto de manifiesto el papel de las invertasas en la tolerancia al estrés hídrico a través de una modificación del balance hormonal. Por otro lado, mediante una aproximación genética usando líneas RIL se han identificado caracteres hormonales (principalmente ACC y CKs), implicados en la regulación del WUE en tomate, y que han sido explotados para mejorar la productividad mediante la tecnología del injerto. / Water availability is one of the major constraints on plant productivity (Boyer, 1982) as well as one of the main factors for the distribution of plant species. The tolerance of a crop to drought stress is essentially related to its ability to access to soil water and its efficiency use. In Spain, tomato is an important and high water consuming crop. Any improvement in water use efficiency (WUE) would imply a significant socioeconomic and environmental impact (e.g. an improvement of 10% in WUE of the greenhouse tomato crop in the Region of Murcia would save is equivalent to the water consumption of a population of 20.000 inhabitants). The experimental section of this thesis has been divided into two parts. Firstly, with the aim of studying the role of invertase in response to drought stress in tomato (Solanum lycopersicon L.), we generated transgenic plants overexpressing the cell wall invertase (cwInv) gene CIN1 from Chenopodium rubrum under the control of a promoter of vacuolar invertase from Solanum pimpinellifolium (InvLp6g). Secondly, we applied a genetic approach to identify and exploit water and/or hormonal-related traits associated with WUE through the use of a population of recombinant inbred lines (RIL) derived from a cross between Solanum lycopersicum and Solanum pimpinellifolium. CIN1 overexpression resulted in a decrease in accumulated transpiration and higher carbon assimilation, thereby increasing WUE compared to wild-type (WT) plants at the end of the drought period (9 days). This seems to be related to a better regulation of source-sink relations by maintaining metabolic fluxes. In addition, anti-oxidative mechanisms were improved in the CIN1 plants. Changes observed in primary metabolism were associated with changes in the hormonal balance. The concentration of the most active cytokinin (CK) in tomato trans-zeatin (t-Z) increased while the ethylene precursor 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) decreased in the CIN1 plants respect to WT. Thus, cwInv critically functions at the integration point of metabolic, hormonal and stress signals, providing a novel strategy to overcome drought -induced limitations to crop yield, without negatively affecting plant fitness under optimal growth conditions. Moreover, by using a genetic approach we could identify water- and hormonal-related traits directly involved in WUE regulation. These physiological traits can be directly transferred from the root to the scion through the use of selected RILs as rootstocks, improving crop productivity through root-to-shoot communication. Both the ethylene precursor ACC and ABA concentrations seem to be hormonal signals involved in leaf growth at the end of the experiment with higher transpiration rate. ACC was positively associated with WUEaY (base on fruit yield) and negatively with WUEav (based on vegetative biomass) through down-regulation of leaf area. Additionally, CKs, salicylic acid, ACC and jasmonic acid seem to be positive hormonal parameters regulating leaf growth and WUEa. Therefore, by using a functional approach it has been demonstrated that invertases play an important role in abiotic stress adaptation through a regulation in the hormonal balance. On the other hand, by using a genetic approach employing RIL lines we identified hormonal characters (mostly ACC and CKs), involved in the regulation of WUE in tomato and, thereafter, we exploited those characters to improve productivity crop thought the use of grafting.

La alcachofa es una hortaliza muy apreciada por su bajo contenido calórico y sus propiedades nutracéuticas. La variedad de alcachofa más difundida en la Región de Murcia es “Blanca de Tudela”, pero actualmente se producen otros cultivares apreciados y demandados en mercados internacionales para el consumo en fresco. La implantación de nuevas variedades y la mejora en los rendimientos de los cultivares, son dos buenas estrategias a considerar en estos mercados tan competitivos. Por otra parte, la preparación culinaria y la transformación industrial de la hortaliza son engorrosas, entre otras razones por el rápido oscurecimiento de las brácteas al ser manipuladas. Por ello es preciso diseñar estrategias que faciliten el transporte, manipulación y preparación del producto, aspectos cada vez más demandados por los consumidores. Con la finalidad de aportar soluciones a los problemas mencionados, la investigación ha estado enfocada hacia dos líneas de trabajo principales: - La caracterización químico-física y bioquímica de distintos cultivares de alcachofa, con el objetivo de definir su idoneidad para la comercialización en fresco o para la transformación agroindustrial. A este respecto se han considerado variedades que producen capítulos de distintas tonalidades verdes o violetas, tales como “Blanca de Tudela”, “Calicó”, “Violeta de Provenza”, “Salambó”, “Romanesco” y “Thema”, principalmente. - El desarrollo de elaborados de alcachofa en formato de IV Gama, y su control físico-químico y microbiológico durante el almacenamiento. Dentro del estudio varietal, la producción, determinación numérica del color y la estabilidad frente al pardeamiento (sustratos y enzimas implicados), fueron considerados. Para el diseño de elaborados en IV Gama se utilizó la variedad “Blanca de Tudela”. De forma previa se determinaron procesos fisiológicos implicados, tales como la tasa respiratoria y emisión de etileno de los corazones. Los preparados comerciales consistieron en capítulos, lavados y desinfectados, a los que se eliminó el pedúnculo y las brácteas externas. Los corazones resultantes se laminaron, se impregnaron a vacío y se envasaron en atmósfera de modificada. La estabilidad de los elaborados, almacenados 3ºC, se controló desde los puntos de vista físico-químico y microbiológico. La estabilidad físico-química fue determinada mediante la evolución de la humedad, el pH, la atmósfera del interior de los envases y el contenido de ácido ascórbico. La estabilidad microbiológica se valoró mediante el control de la biocarga (coliformes totales, E. coli, Clostridium sulfito-reductores, aerobios mesófilos y psicrófilos, enterobacterias, mohos y levaduras, Salmonella spp, y Listeria spp). A partir de este estudio se determinó la vida útil microbiológica mediante modelización microbiana. Los buenos rendimientos agronómicos de los cultivares estudiados han puesto de manifiesto un manejo agronómico adecuado. En relación a la determinación numérica del color, los capítulos de “Blanca de Tudela” y “Calicó” presentaron tonalidades verde claro, mientras que “Romanesco”, “Salambó”, “Violeta de Provenza” y “Thema” fueron más oscuros y con tonos morados. Estas últimas variedades son aptas para mercados como Francia e Italia donde se aprecia esta característica; mientras que no lo serían para la elaboración industrial por su facilidad de pardeamiento y color irregular de los corazones. “Blanca de Tudela” fue el cultivar más adecuado para su transformación en IV Gama por su mejor estabilidad oxidativa frente al pardeamiento. Finalmente, se ha desarrollado un producto de alcachofa en IV Gama, actualmente inexistente en el mercado, que mantiene su calidad físico-química y seguridad microbiológica durante el periodo estimado de almacenamiento. La vida útil microbiológica de estos elaborados fue superior a 14 días. / The artichoke is a vegetable highly appreciated for its low caloric content and nutraceutical properties. The most widespread variety of artichoke in the Region of Murcia is "Blanca de Tudela", but currently other cultivars, appreciated and demanded in the international market for fresh consumption, are produced. The implementation of new varieties and the improvement in the yields of cultivars are two good strategies to consider in these highly competitive markets. Culinary preparation and industrial transformation of this vegetable are cumbersome, among other reasons, for the rapid darkening of bracts during handling. Because of this, it is also necessary to devise strategies to facilitate transport, handling and preparation of the product, aspects which are increasingly demanded by consumers. With the aim of providing solutions to the problems mentioned, this research has focused on two main lines of work: - The chemical-physical and biochemical characterization of different cultivars of artichoke, with the objective of defining their suitability for fresh marketing or agro-industrial processing. In this regard, varieties that produce artichoke heads with different green or violet tonalities, such as “Blanca de Tudela”, “Calicó”, “Violeta de Provenza”, “Salambó”, “Romanesco” and “Thema” have been considered. - The development of artichoke products in MAP format, and their physical-chemical and microbiological control during storage. Production, numerical determination of color and stability against browning (substrates and enzymes involved), were considered for the study varietal. The "Blanca de Tudela" variety was used for the design of an artichoke product in MAP format. Previously physiological processes involved, such as respiration rate and ethylene emission from hearts, were determined. For their preparation, the artichoke buds were washed, disinfected, and the peduncles and outer bracts were removed.. Hearts were laminated, impregnated under vacuum and packaged in a modified atmosphere. The stability of the processed artichokes, stored at 3°C, was monitored from a physical-chemical and microbiological point of view. The physical-chemical stability was determined by means the evolution of moisture, pH, atmosphere composition and ascorbic acid content. Microbiological stability was measured through the control of bioburden (total coliforms, E. coli, Clostridium sulphite-reducing, psychrophilic and mesophilic aerobic bacteria, Enterobacteriaceae, molds and yeasts, Salmonella spp and Listeria spp). In this study, the microbiological shelf life was determined through a microbiological modeling. Good crop yields for cultivars in the study have revealed a suitable agronomic management. In relation to numerical determination of color, the varieties "Blanca de Tudela" and "Calico" presented light green tonalities, while "Romanesco", "Salambó", "Violeta de Provence" and "Thema" were darker and purples. These latter varieties are apt for markets such as France and Italy where this feature is appreciated, but they would not be suitable for industrial processing because of their propensity for browning and irregular heart color. "Blanca de Tudela" was the most suitable cultivar for modified atmosphere packaging due its high oxidative stability against browning. Finally, a new artichoke product in MAP format which keeps their physical-chemical and microbiological quality and safety, has been developed. The microbiological shelf life of these products was higher than 14 days.

El problema de la salinidad y estrés hídrico continúa incrementando su importancia debido a la escasez cada vez mayor de agua para riego junto a la mala calidad de la disponible. La mejora genética de las plantas cultivadas para tolerar este tipo de estrés abiótico puede paliar en parte las consecuencias negativas de este problema. Sin embargo, la tolerancia a los estreses hídrico y salino es un carácter particularmente complejo ya que está compuesto por la interacción de muchos caracteres. Dentro de la sección Lycopersicon del género Solanum está incluido el tomate cultivado (Solanum lycopersicum) y 12 especies afines más, conocidas como tomates silvestres, con accesiones que presentan una alta tolerancia a estos estreses. La cercanía filogenética a la especie cultivada, de gran importancia económica en todo el mundo, hace de estas especies el principal recurso genético para la mejora de tomate cultivado. Este trabajo se enmarca en un proyecto coordinado entre tres grupos de investigación pertenecientes a la Universidad de Almería, la Universidad Politécnica de Valencia y el CEBAS de Murcia, en el que estamos utilizando dos herramientas genómicas (mutagénesis insercional y trapping) en tomate y diversas especies silvestres relacionadas para identificar secuencias codificantes o elementos de regulación de genes implicados en procesos del desarrollo vegetativo (arquitectura de la planta) y reproductivo (flor y fruto), así como en salinidad y estrés hídrico. Objetivos El objetivo fundamental de este trabajo es avanzar en el conocimiento de las bases fisiológicas y genéticas de la tolerancia a la salinidad y estrés hídrico en una especie de interés agronómico, el tomate. Metodología Se han utilizado dos herramientas biotecnológicas, el análisis funcional de dos genes candidatos y la mutagénesis insercional mediante el empleo de una trampa de intensificadores en una especie silvestre relacionada con altos niveles de tolerancia a ambos estreses. En el primer caso, se ha estudiado la respuesta de plantas transgénicas de tomate que sobreexpresan un gen implicado en el estrés iónico inducido por salinidad, el gen HAL5, y plantas que expresan un gen implicado en la última etapa de la síntesis de myo-inositol, el gen IMP1. Por otra parte se ha empleado un vector que porta una trampa de intensificadores, para identificar mutantes insercionales alterados en diferentes caracteres y, especialmente, en la tolerancia a los estreses hídrico y salino. Resultados La sobreexpresión del gen HAL5 incrementa la tolerancia a la salinidad de tomate cuando se mide el peso de frutos por planta, el parámetro más importante desde un punto de vista agronómico. Además, se ha podido comprobar que la sobreexpresión del gen IMP1, incrementa la tolerancia del tomate a la salinidad y al estrés hídrico a largo plazo. Por otro lado, se ha generado la primera colección de líneas T-DNA de la especie silvestre Solanum pennellii. Se han detectado algunas líneas con expresión específica del gen delator en órganos de la planta relacionados con el nivel de tolerancia a ambos estreses abióticos. Por último, se han identificado mutantes insercionales con alteraciones en caracteres del desarrollo vegetativo, desarrollo reproductivo y tolerancia al estrés hídrico y salino. Conclusiones Este trabajo ha permitido conocer la función de dos genes implicados en la tolerancia a estreses abióticos y sus efectos al sobreexpresarse en plantas de tomate. También se ha generado una amplia colección de líneas T-DNA en diversas accesiones de Solanum pennellii, primer paso para poder llevar a cabo un programa de mutagénesis insercional. Además, los diferentes mutantes de S. pennellii seleccionados en este trabajo constituyen un excelente material para la identificación y análisis funcional de genes implicados tanto en estreses abióticos como en procesos de desarrollo vegetativo y reproductivo. / The problem of salinity and water stress in worldwide agriculture is being intensified due to the increasing scarcity of water resources and low quality of the available water for agricultural purposes. Plant breeding of crop plants to promote tolerance to these stresses could alleviate, at least partially, the negative consequences in production and yield caused by these abiotic stresses. Nevertheless, tolerance to water and salt stresses is a particularly complex trait since it is made up by the interaction of numerous individual traits. Within the Lycopersicon section from Solanum genus it is included the cultivated tomato (Solanum lycopersicum) and 12 wild-related species, these lasts with accessions that present a high tolerance to these stresses. The phylogenetic closeness of the wild-related and the cultivated species, the latter of well-known worldwide economic importance, makes the former species the main genetic resource for breeding programmes in cultivated tomato. This research work has been fulfilled within the framework of a coordinated project managed among three groups; one from the University of Almeria, the second from the Polytechnic University of Valencia and the last from CEBAS-CSIC of Murcia. Two genomic tools, insertional mutagenesis and trapping, are being applied on tomato and diverse wild-related species to identify coding sequences or regulatory elements of genes involved in vegetative (plant architecture) and reproductive (flower and fruit) development, as well as in the plant responses to salinity and water stress. Objectives: The essential objective of this research work is to advance in the knowledge of the physiological and genetic basis of the tolerance to salinity and water stress in a species of such agronomic importance as it is tomato. Methodology: For this purpose two biotechnological tools have been used; the functional analysis of two candidate genes and the insertional mutagenesis with enhancer trap applied in a wild-related species exhibiting high levels of tolerance to both stresses. In the first case, it has been studied the response of transgenic tomato plants overexpressing a gene involved in the ionic stress induced by salinity, HAL5, and of another set of transgenic plants overexpressing a gene which product is involved in the last step of myo-inositol biosynthesis, IMP1. On the other side, a genetic construction carrying a enhancer trap, has been used for plant transformation with the aim of identifying insertional mutants altered in different phenotypic traits, but especially in those related to tolerance to salt and water stresses Results: The overexpression of HAL5 augments the tolerance to salinity in the transgenic tomato assessed by fruit weight per plant, the main parameter from an agronomic point of view. Besides, it has been possible to verify that the overexpression of IMP1 increases the tolerance to long-term salinity and drought in the resulting transgenic plants. On the other hand, the first collection of T-DNA lines of the wild-related tomato species Solanum pennellii has been generated. Some mutant lines with specific expression of the reporter gene in plant organs related to the level of tolerance to both abiotic stresses have been detected. Lastly, some insertional mutants with alterations in traits related to vegetative and reproductive development as well as in tolerance to salt and water stresses have been identified. Conclusions: This research work has allowed us to know the function of two genes involved in the tolerance to abiotic stresses and their effects when overexpressed in tomato plants. Also it has been generated a large collection of T-DNA lines in diverse accessions from Solanum pennellii, the first step to accomplish a programme of insertional mutagenesis. Furthermore, the different S. pennellii mutants selected in this research work constitute an outstanding plant material for the identification and functional analysis of genes implicated in abiotic stresses as well as in vegetative and reproductive developmental processes.

L'objectiu principal d'aquesta tesi és la identificació i quantificació de les càrregues ambientals associades al cultiu de tomàquet sota hivernacle. Per a dur a terme aquesta quantificació s'utilitza la metodologia de l'Anàlisi del Cicle de Vida (ACV). El treball s'ha estructurat en set capítols.Els tres primers tenen un caràcter introductori. En el capítol 1 es revisen els antecedents i s'especifiquen els objectius. En el capítol 2 es fa una breu ressenya històrica de l'ús dels hivernacles descrivint el seu funcionament i les tècniques de conreu més comunes. La tesi es centra en l'hivernacle anomenat Mediterrani que és el propi de regions càlides o temperades. Es caracteritza per presentar coberta plàstica i, normalment, no disposa de calefacció. Rep aquest nom Mediterrani per a diferenciar-lo de l'hivernacle original de les regions europees més fredes. Aquests darrers acostumen a tenir com a material de coberta el vidre i disposen de calefacció. El capítol 3 consisteix en una descripció de la metodologia pròpia dels estudis d'ACV. D'acord amb la normativa ISO 14040, un projecte d'ACV pot dividir-se en quatre fases: objectius i abast de l'estudi, inventari, anàlisi de l'impacte i interpretació. S'explica cadascuna d'aquestes fases, fent esment de les categories d'impacte i indicadors que s'utilitzaran i les limitacions que comporta l'ús d'aquesta metodologia encara en fase de desenvolupament. El capítol 4 és el nucli central d'aquesta tesi i en ell es realitza l'ACV del procés de cultiu de tomàquet sota hivernacle. L'anàlisi dels resultats s'ha estructurat en dues parts: en la primera s'analitzen les càrregues ambientals generades pel cultiu hidropònic amb recirculació de lixiviats.Aquestes càrregues s'associen a les diferents categories d'impacte seleccionades. En la segona s'avaluen diferents alternatives de maneig de les tècniques de cultiu. L'anàlisi ha donat lloc a l'elaboració d'unes recomanacions destinades a la millora del cultiu sota hivernacle des del punt de vista ambiental. Entre aquestes, destaquen les relatives al tipus de material emprat en l'estructura i en els equips auxiliars, a la gestió de la fertilització i al tractament dels residus generats. Els dos següents capítols es dediquen a aspectes metodològics. En el capítol 5 s'estudia la toxicitat potencial dels plaguicides, comparant diferents models emprats per al seu càlcul.Posteriorment aquests models s'apliquen a l'avaluació de explotacions gestionades seguint criteris de control químic o integrat. S'han utilitzat dos mètodes, CST i USES-LCA per avaluar l'impacte de l'aplicació dels plaguicides. Una estratègia de control de plagues i malalties basada en control integrat presenta una tendència més baixa de toxicitat, que obeeix, principalment, al menor ús d'insecticides.El capítol 6 s'ha dedicat als indicadors d'impacte ambiental utilitzats en l'anàlisi de l'ús del sòl. S'han revisat les metodologies proposades per diferents autors analitzant-se la problemàtica que es pot derivar de la seva aplicació. Les metodologies descrites avaluen aquest impacte de manera parcial i es troben fortament condicionades per la disponibilitat de dades.El capítol 7 recull les conclusions generals referides, d'una banda a la detecció del aspectes ambientalment febles del cultiu en hivernacle i, de l'altra, a la adopció de la metodologia de l'ACV per al seu ús en els processos agrícoles, en general, i la horticultura protegida, en particular.Finalment es recomanen futures línies d'investigació. / El objetivo principal de esta tesis es la identificación y cuantificación de las cargas ambientales asociadas al cultivo de tomate bajo invernadero. Para llevar a cabo esta cuantificación se utiliza la metodología del Análisis del Ciclo de Vida (ACV). El trabajo se ha estructurado en siete capítulos.Los tres primeros tienen un carácter introductorio. En el capítulo 1 se revisan los antecedentes y se especifican los objetivos. En el capítulo 2 se hace una breve reseña histórica del uso de los invernaderos describiéndose su funcionamiento y las técnicas más comunes de cultivo en ellos. La investigación se centra en el invernadero llamado Mediterráneo que es aquel propio de regiones cálidas o templadas. Se caracteriza por presentar cubierta plástica y, normalmente, no dispone de calefacción. Se le denomina Mediterráneo para diferenciarlo del invernadero original de las regiones europeas más frías. Estos últimos acostumbran a tener como material de cubierta el vidrio y disponen de calefacción. El capítulo 3 consiste en una descripción de la metodología propia de los estudios de ACV. De acuerdo con la normativa ISO 14040 un proyecto de ACV puede dividirse en cuatro fases: objetivos y alcance del estudio, inventario, análisis del impacto e interpretación. Se analiza cada una de estas fases detallándose las categorías de impacto e indicadores que se utilizarán y las limitaciones que conlleva la utilización de esta metodología que se encuentra aún en fase de desarrollo.El capítulo 4 es el núcleo central de esta tesis y en ella se realiza el ACV del proceso de cultivo de tomate en invernadero.Los dos siguientes capítulos se dedican a aspectos metodológicos. El capítulo 5 se detiene en el análisis de la toxicidad potencial de los plaguicidas, comparando diferentes modelos usados para su cálculo. Posteriormente dichos modelos se aplican en la evaluación de explotaciones gestionadas siguiendo criterios de control químico o integrado. Se han utilizado dos métodos, CST y USESLCA para evaluar el impacto de la aplicación de los plaguicidas. Una estrategia de control de plagas y enfermedades basada en control integrado presenta una tendencia más baja de toxicidad, que obedece, principalmente, al menor uso de insecticidas.El capítulo 6 se ha dedicado a los indicadores de impacto ambiental utilizados en el análisis del uso del suelo, para ello se han revisado las metodologías propuestas por diferentes autores analizándose la problemática que puede derivarse de su aplicación. Las metodologías presentadas evalúan este impacto de manera parcial y se hallan fuertemente condicionadas por la disponibilidad de datos.Por último, en el capítulo 7 se recogen las conclusiones generales del trabajo derivadas por un lado de la detección de los puntos ambientalmente débiles del cultivo en invernadero y, por el otro los correspondientes a la adaptación de la metodología del ACV para su uso en los procesos agrícolas en general y en la horticultura protegida en particular. Asimismo, se recomiendan líneas futuras de investigación. / The aim of this thesis is the identification and quantitative evaluation of the environmental damages associate to greenhouse tomato crop. Life Cycle Assessment (LCA) is the tool used to identify the environmental burdens related to this process. This study has been structured in seven chapters.The first three chapters are introductories. Chapter 1 presents the state of the art and specify the main objectives of the research. Chapter 2 provides an overview of the greenhouse history.Operations and more common crop techniques are explained. The research is focused in Mediterranean greenhouses, which are located in warm and temperate areas, and they are mainly based on low technology with a plastic cover and, usually, without heating. It is called Mediterranean to differentiate it of the glasshouse from Northern areas where glasshouses are made of glass and use heating systems. Chapter 3 consists in the description of the methodology of LCA studies. According to ISO standardisation guidelines an LCA study can be divided into four steps: goal and scope definition, inventory analysis, impact assessment, and interpretation. Each one of these steps is analysed. Impacts categories used are detailed and also limits of the proposed methodology are revised.Chapter 4 outlines the core issue of this thesis. LCA is used to analyse and evaluate the process of greenhouse tomato crop. The assessment of the results have been structured in two parts: at the first one environmental loads generated by hydroponics closed systems are analysed. These loads are associated to the different impacts categories chosen. At the second part different greenhouse crop production systems are evaluated. Therefore, the most important environmental damages are found and consequently the best technologies can be applied in order to mitigate them.Improving the materials of structures and auxiliary materials are advised. More rational management criteria in the supply of nutrients to the crop will have to be found. And also wastes management is of extreme importance.Two next chapters are dedicated to methodological aspects. Chapter 5 evaluates the potential toxicity of pesticides comparing different models that are used in its calculation. Later on, these models are applied in the assessment of different tomato greenhouse crop settings that are using chemical (CPM) or integrated (IPM) pest management. Two methods, CST and USES-LCA, are used to calculate the impact of pesticides. Impact scores have in general shown a higher level of potential contamination in greenhouses treated with CPM compared to IPM. Nevertheless, relative impacts have been shown highly dependent on the selection of specific pesticides. This means that both CPM and IPM could be improved by a careful selection of pesticides. Chapter 6 presents a review of different methods proposed to assess the environmental impacts of land use and analyse problems derived from their application. Methods applied solve the problem partially and are strongly conditioned by the availability of data. Chapter 7 draw the general conclusions related on one side to the detection of the weak points from the environmental point of view of the greenhouse crops, and on the other side to the LCA methodology applied in agriculture process and protected horticulture specifically. Finally, recommendations for further research are given.