Dinoflagellates are one of the most abundant and diverse groups of microalgae. Many dinoflagellates are covered with cellulose plates, whereas others lack these plates and are hence referred to as athecate or unarmoured. Unarmoured species have been historically poorly characterized because they deform when fixed with traditional methods. Most unarmoured genera are included within the order Gymnodiniales and are differentiated by morphological characters, but the recent combination of morphological observations with phylogenetic data concludes that molecular phylogenies do not support the "classical" morphological criteria used to distinguish the genera. It is also known that the order Gymnodiniales is not monophyletic. Consequently, the taxonomy of dinoflagellates has shifted to a combination of morphology and molecular information. The widespread use of molecular techniques has enabled detailed studies on the systematics of a lot of groups. Although many dinoflagellates are not easily cultivable and cannot be sequenced by standard techniques, the single-cell PCR technique has allowed obtaining sequences from a single cell by taking advantage of the large copy number of the ribosomal genes. Extensive identifications of dinoflagellates present in the NW Mediterranean Sea were carried out between the 1960s and 1980s. However, the diversity of unarmoured dinoflagellates was not suitably characterized because of the use of fixed samples and the lack of molecular tools. This thesis studies the diversity of dinoflagellates belonging to the Gymnodiniales order from the Catalan coast, as a representative site of the NW Mediterranean Sea. This thesis presents a revision of their taxonomy by combining morphological studies of live specimens with the respective phylogenetic information. Given that the phylogeny of most of the studied organisms had not been previously determined and the evidence that Gymnodiniales is not monophyletic, a secondary objective was to study the phylogenetic relationships of species. The D1-D2 region of the LSU rDNA sequence was selected to conduct the SC-PCR, but SSU rDNA sequences were obtained when necessary. The combination of morphological and molecular data has led to the identification of 58 unarmoured species belonging to the order Gymnodiniales. Ten morphospecies are detected for the first time in the Mediterranean Sea, and eight, for the first time along the Catalan coast (Chapter 1 and 2). Additionally, the application of single-cell PCR has resulted in the sequencing of 43 unarmoured species, 25 of them for the first time (Chapters 1 and 2). It has also allowed the detection and characterization of species previously undescribed, resulting in the erection of two new species: Gymnodinium litoralis (Chapter 3) and Polykrikos tanit (Chapter 4). Additionally, the toxic species Cochlodinium polykrikoides was detected for the first time along the Catalan coast. Most populations formed a newly differentiated ribotype, but others were included within a previously known one, demonstrating their coexistence in the Mediterranean Sea (Chapter 5). Finally, a Ceratoperidinium specimen was sequenced for the first time and a new phylogenetic clade was obtained, along with other unarmoured dinoflagellates, including Ceratoperidinium margalefii, Gyrodinium falcatum, which was transferred to the genus Ceratoperidinium, three Cochlodinium species, and two Gymnodinium-like organisms. This resulted in the emendation of the Ceratoperidiniaceae family and the genus Ceratoperidinum (Chapter 6). The correct identification of the species has allowed to conclude that there is a high diversity of unarmoured dinoflagellates in the Catalan coast, and to discuss the implications on the distribution and biogeography of the species at a Mediterranean level, as C. polykrikoides (Chapter 5), or globally, as for Gyrodinium spirale (Chapter 2) / Les dinoflagel•lades són un dels grups més abundants i diversos de microalgues. Moltes espècies estan cobertes amb plaques de cel•lulosa, mentre que d’altres que no en tenen són conegudes com a atecades o nues. Les espècies atecades han estat generalment mal caracteritzades ja que es deformen quan són fixades amb mètodes tradicionals. La majoria de gèneres atecats s'inclouen dins l’ordre Gymnodinials i es distingeixen per caràcters morfològics, però la combinació recent d'observacions morfològiques amb dades filogenètiques conclou que les filogènies moleculars no suporten els criteris morfològics clàssics utilitzats per distingir els gèneres. També es coneix que l’ordre Gymnodinials no és monofilètic. Per tant, la correcta taxonomia de dinoflagel•lades requereix una combinació d’informació morfològica i molecular. L'ús generalitzat de tècniques moleculars ha permès estudis detallats sobre la sistemàtica de molts grups. Tot i que moltes dinoflagel•lades no són fàcilment cultivables i no es poden seqüenciar mitjançant tècniques estàndards, la tècnica de single-cell PCR ha permès obtenir seqüències a partir d'una sola cèl•lula, aprofitant el gran nombre de còpies dels gens ribosòmics que les dinoflagel•lades contenen. Entre els anys 1960 i 1980 es van dur a terme identificacions extensives de les dinoflagel•lades existents al litoral català. Tanmateix, no es va caracteritzar adequadament la diversitat de dinoflagel•lades atecades degut a l’ús de mostres fixades i la manca d'eines moleculars. Aquesta memòria presenta l'estudi de la diversitat d'espècies de l’ordre Gymnodinials a la costa catalana com a representativa del NO del Mar Mediterrani, entre els anys 2010-2013. L'estudi presenta una revisió de la seva taxonomia pel que s'han combinant estudis morfològics d’exemplars vius amb la corresponent informació filogenètica. Atès que la filogènia d’alguns dels organismes estudiats no s'havia determinat amb anterioritat i l'evidència que l’ordre Gymnodinials no és monofilètic, el segon objectiu ha estat estudiar les relacions filogenètiques de les espècies. Es va seleccionar la regió D1-D2 del 28s rDNA per dur a terme els anàlisis amb SC-PCR, però també es van obtenir seqüències del 18s rDNA quan ha estat necessari. La combinació de les dades morfològiques i moleculars ha permès la identificació inequívoca de 58 espècies atecades pertanyents a l’ordre Gymnodinials. D’aquestes, es detecten deu morfoespècies per primera vegada a la mar Mediterrània, i vuit per primera vegada al litoral català (Capítols 1 i 2). A més, l'aplicació de la SC-PCR ha permès seqüenciar 43 espècies atecades, 25 de les quals per primera vegada (Capítols 1 i 2). També ha permès la detecció i caracterització d’espècies no descrites prèviament, que ha resultat en la descripció de les noves espècies Gymnodinium litoralis (Capítol 3) i Polykrikos tanit (Capítol 4). A més, es va detectar per primera vegada l'espècie tòxica Cochlodinium polykrikoides al litoral català. La majoria d’aquests organismes pertanyien a un nou ribotip, però d’altres quedaren inclosos en un ribotip ja conegut, demostrant la seva coexistència al Mar Mediterrani (Capítol 5). Finalment, es va seqüenciar per primera vegada un espècimen del gènere Ceratoperidinium i es va obtenir un nou grup filogenètic, juntament amb d’altres dinoflagel•lades atecades, incloent Ceratoperidinium margalefii, Gyrodinium falcatum, que va ser transferit al gènere Ceratoperidinium, tres espècies de Cochlodinium, i dos organismes semblants a Gymnodinium. Això va donar lloc a l'esmena de la família Ceratoperidiniaceae i del gènere Ceratoperidinum (Capítol 6). La correcta identificació de les espècies ha permès concloure que la costa catalana presenta una gran diversitat de dinoflagel•lades atecades, i discutir les implicacions en la distribució i biogeografia de les espècies a nivell de la Mediterrània, com el cas de C. polykrikoides (Capítol 5), o global, com el cas de Gyrodinium spirale (Capítol 2)

El grupo Boletus edulis incluye cuatro especies que poseen gran importancia económica por su valor gastronómico: Boletus aereus, Boletus edulis, Boletus pinophilus y Boletus reticulatus. Las Cistaceae son plantas características de las primeras etapas sucesionales, ecológicamente importantes por su papel como reservorio de inóculo de hongos ectomicorrícicos ante perturbaciones ecológicas. Los carpóforos del grupo Boletus edulis son recolectados en algunas regiones de la España Central, en zonas de matorral en las que se producen fuegos recurrentes y que están dominadas por Cistus ladanifer. Esta asociación abre una nueva vía de desarrollo rural sostenible. Describir sus estructuras, comprobar la viabilidad de la asociación en condiciones de laboratorio y calcular su área potencial son pasos previos que permitirán desarrollar su explotación. Los objetivos específicos son: 1. Realizar la descripción de las ectomicorrizas de Boletus edulis y Cistus ladanifer. 2. Comprobar la capacidad de las especies del grupo Boletus edulis para formar ectomicorrizas con Cistus sp. en condiciones de laboratorio, y realizar sus descripciones. 3. Definir el área potencial en la que la asociación entre Boletus edulis y Cistus ladanifer es capaz de producir carpóforos en la España peninsular. La metodología utilizada es: 1. Las ectomicorrizas naturales de Boletus edulis y Cistus ladanifer han sido descritas en base a los estándares de la especialidad. La identificación del simbionte fúngico fue confirmada mediante la comparación de secuencias de la región ITS del rDNA. 2. Ectomicorrizas de Boletus aereus, Boletus edulis y Boletus reticulatus con Cistus sp. fueron sintetizadas en condicones de laboratorio utilizando tubos de síntesis rellenos con turba-vermiculita esterilizada y solución de nutrientes durante 4-5 meses. Las ectomicorrizas se describieron utilizando los estándares anato-morfológicos. 3. Modelos de distribución de especies basados en variables climáticas con corrección litológica fueron utilizados. Los parámetros utilizados incluyen 19 localizaciones en las que Boletus edulis es capaz de producir carpóforos en asociación con Cistus ladanifer. Los resultados obtenidos son: 1. La ectomicorriza formada entre Boletus edulis y Cistus ladanifer tiene los rasgos típicos de los Boletales: blanquecina, con el manto plectenquimatoso, estructuras en forma de anillo y rizomorfos con hifas diferenciadas. Las células de la superficie de los rizomorfos ampulosas, con terminación clavada; y la disposición de sus hifas, ligeramente retorcidas, son otros carateres adicionales. Ninguna hifa tiene fíbulas. 2. Se sintetizaron in vitro micorrizas de Boletus aereus, Boletus edulis y Boletus reticulatus con Cistus albidus y Cistus ladanifer. No se consiguió la formación de micorrizas de Boletus pinophilus. Las micorrizas formadas son todas muy similares, con los rasgos típicos de los Boletales. 3. El nicho climático de Boletus edulis y Cistus ladanifer es mesotérmico, Mediterráneo y húmedo. Los suelos son fuertemente ácidos, con textura limosa, pobres en materia orgánica y con humus oligotrófico. De acuerdo con la curva de presencia predicha / esperada, el 16,3 % del área potencial, 1.785 km2, son considerados óptimos para la asociación entre Boletus edulis y Cistus ladanifer en la España peninsular. Las conclusiones son: 1. Boletus edulis es capaz de producir ectomicorrizas y carpóforos en asociación con plantas hospedantes no habituales. Esta situación favorece el mantenimiento del reservorio de inóculo en el suelo para etapas de sucesión posteriores y puede ser una estrategia de dispersión para asegurar su variación genética. 2. La micorrización controlada y la instalación de plántulas inoculadas puede ser una forma viable y prometedora para explotar este tipo de simbiosis con beneficios económicos. Para conseguirlo, es necesario realizar más investigación y determinar métodos de inoculación apropiados con cepas compatibles, la persistencia de las ectomicorrizas en campo, y los factores que desencadenan la producción de carpóforos. 3. Aunque algunos modelos regionales para ectomicorrizas han sido desarrollados en los últimos tiempos, el conocimiento de la distribución y la organización de la comunidad se encuentra todavía en sus inicios. / The Boletus edulis species complex includes four species: Boletus aereus, Boletus edulis, Boletus pinophilus, and Boletus reticulatus, that have the great economic importance all around the world for their edibility. Cistaceae are plants belonging to primary succession stages, that are ecologically important because they may act as a reservoir of ectomycorrhizal fungi inoculum after a forest disturbance. Boletus edulis sporocarps are regularly observed in certain regions of Central Spain, which have recurrent fires and are dominated exclusively by Cistus ladanifer. Its productive association opens a new way of sustainable rural development. To describe its structures, to check the viability of the association under laboratory conditions and also its realized niche and climatic suitability are previous steps that will allow us to arise a new way to exploiding it. The particular aims of this work are: 1. To provide a detailed description of the ectomycorrhiza of Boletus edulis on Cistus ladanifer. 2. To test the ability of the Boletus edulis species complex to form ectomycorrhizae with Cistus sp. under controlled conditions as well as provide detailed anatomical descriptions of those ectomycorrhizae. 3. To define the realized niche of the ectomycorrhizal association where Boletus edulis produces sporocarps associated with Cistus ladanifer in peninsular Spain. Methods followed are: 1. Detailed anato-morphological description based on standars and identification of the fungal symbiont by ITS rDNA sequence comparison of wild Boletus edulis ectomycorrhiza on Cistus ladanifer has been performed. 2. Ectomycorrhizae of Boletus aereus, Boletus edulis, and Boletus reticulatus were synthesized under laboratory conditions using synthesis tubes filled with a mixture of sterilized peat-vermiculite and nutrient solution for 4-5 months. The ectomycorrhizae formed were described based on standard characters. 3. Species distribution models based on climatic variables and corrected under lithological criteria were used. Parameters have been obtained from various sources including 19 sites where Boletus edulis sporocarps are sure to fruit in pure Cistus ladanifer scrublands. Reached results are: 1. Boletus edulis and Cistus ladanifer ectomycorrhiza has traits typical of Boletales: whitish with plectenchymatous mantle in plan view forming ring-like structures and rhizomorphs with highly differentiated hyphae. The inflated, smooth cystidia-like clavate end-cells on the surface of the rhizomorphs and their slightly twisted external hyphae are additional characterizing features. Not all hyphae have clamps. 2. Ectomycorrhizae of Boletus aereus, Boletus edulis, and Boletus reticulatus were synthesized in vitro with Cistus albidus and Cistus ladanifer. Nevertheless, no Boletus pinophilus ectomycorrhizae where formed. The formed ectomycorrhizae were very similar, with typical traits of Boletales. 3. The climatic niche of Boletus edulis and Cistus ladanifer could be considered as mesothermal, Mediterranean and humid. Soils are strongly acid, with loam texture, low in organic matter, and in an oligotrophic mull form. According to the presence/expected curve, 16.3 % of the potential area, 1,785 km2, is considered to be optimal for this association in peninsular Spain. Conclusions are: 1. Boletus edulis is able to produce ectomycorrhizae and sporocarps in association with unusual host plants. This situation would favour the maintenance of soil inoculum reservoria for successional stages and this fact may be a dispersion strategy to assure genetic variation. 2. Controlled mycorrhization and outplanting of inoculated seedlings might be a feasible and promising way to exploit this symbiosis providing economic benefits. To accomplish this, further research is needed to determine the appropriate inoculation methods with compatible strains, the persistence of ectomycorrhizae on outplanted, inoculated seedlings, and the factors triggering sporocarps production. 3. Although some regional models around ectomycorrhizae have been developed over the last few years, our understanding of the distribution and community organization of ectomycorrhizal fungal communities is still in its infancy.

El zinc es un micronutriente esencial para las plantas, pero tóxico a concentraciones elevadas. La mayoría de las plantas adaptadas a suelos metalíferos excluyen el exceso de metales de sus tejidos. Sin embargo, algunas plantas denominadas hiperacumuladoras toleran y acumulan en parte aérea concentraciones de metales extremadamente altas. Una de las hipótesis más aceptadas que explica la adquisición de este rasgo relaciona una elevada concentración de metales con una mayor resistencia a patógenos y herbívoros (hipótesis de la defensa metálica). De hecho, existen evidencias de que altas concentraciones de metal en planta pueden ser tóxicas para microorganismos fitopatógenos (hipótesis de la defensa elemental), incluso a niveles por debajo del umbral de hiperacumulación (hipótesis de la mejora defensiva). No obstante, el Zn podría sobre o subregular compuestos orgánicos relacionados con el sistema inmune de la planta, acentuando la respuesta al estrés (hipótesis de los efectos conjuntos) o ahorrando costes metabólicos (hipótesis de la compensación). En esta tesis se examinó la hipótesis de la defensa metálica en plantas hiperacumuladoras y no hiperacumuladoras inoculadas con hongos necrotróficos. Para ello se consideraron el efecto directo tóxico del Zn y la interacción con las defensas orgánicas, estableciéndose tres patosistemas con plantas creciendo en distintas concentraciones de Zn: Noccaea caerulescens inoculada con Alternaria brassicicola y Arabidopsis thaliana inoculada con Alternaria o Botrytis cinerea. En el caso de Arabidopsis, se emplearon cuatro mutantes con defectos metabólicos en la respuesta al estrés: npr1, pad1, coi1 y etr1. Además, se localizaron en los Pirineos poblaciones naturales de plantas del género Noccaea, que fueron identificadas y caracterizadas con vista a futuros experimentos de campo. El Zn mejoró la resistencia de Noccaea a Alternaria, y se correlacionó negativamente con algunas de las defensas orgánicas. A pesar de que el SA, JA, ABA y las expresiones de varios genes marcadores de las rutas del SA, JA y JA/Et fueron inducidos por igual 24 horas tras la inoculación con Alternaria, una semana más tarde el Zn y las rutas de señalización de estrés se correlacionaron negativamente. Asimismo, se encontró una compensación entre el Zn y los glucosinolatos en hoja, pero, por el contrario, una semana después de la inoculación con Alternaria la concentración de glucosinolatos se vio incrementada en las hojas infectadas con mayor concentración de Zn. Las plantas de A. thaliana silvestres tratadas con Zn fueron más resistentes a Alternaria, pero no claramente a Botrytis. Arabidopsis silvestre y los mutantes de las rutas de señalización de estrés acumularon concentraciones similares de Zn en hoja, descritas como tóxicas para Alternaria, pero no para Botrytis. El Zn amplificó la expresión de los genes relacionados con las rutas de señalización del SA y del JA/Et en respuesta a la infección por Alternaria. Sin embargo, los cambios en las concentraciones de SA, JA, ABA y ACC no fueron responsables de las diferencias en la resistencia a Alternaria. Los mutantes tratados con Zn no fueron más resistentes a ninguno de los patógenos o incluso más susceptibles a Botrytis. Como el Zn no compensó su defecto metabólico, se sugiere que las defensas orgánicas activadas por el Zn tuvieron un papel más importante contra Alternaria que el Zn como defensa inorgánica. Las plantas de tres poblaciones de suelos no metalíferos de los Pirineos hiperacumularon Zn y Cd y fueron identificadas como Noccaea brachypetala según características morfológicas. Además, creciendo en hidroponía, presentaron diferencias fenotípicas, lo cual sugiere que existen diferencias genéticas subyacentes puestas de manifiesto en la expresión de genes de trasportadores de metales en respuesta a Zn y Cd exógenos. El uso de estas poblaciones para estudios de campo se ve limitado por su fragilidad y dificultad de acceso. / Zinc is an essential plant micronutrient but it can be toxic in elevated concentrations. Most of the plants adapted to metalliferous soils exclude metals from their tissues. However, some plants so-called hyperaccumulators are able to tolerate and accumulate extremely high metal concentrations in their shoots. Among the most accepted hypothesis to explain the acquisition of this trait is that heavy metals protect the plant against pathogens and herbivores (metal defense hypothesis). In fact, Zn and other heavy metals may be toxic for the attacking pathogens at high concentration in plant (elemental defense hypothesis). Metals have been accounted even for improving plant disease resistance below hyperaccumulation levels, thus being a possible explanation for the acquisition of the trait (defensive enhancement hypothesis). Nonetheless, other organic compounds related to the plant immune system, have been reported to be up or under regulated in response to Zn, thus enhancing the stress response (joint effects hypothesis) or saving metabolic cost to the plant (trade-off hypothesis). In this thesis the metal defense hypothesis was tested in metal and non-metal hyperaccumulating species inoculated with necrotrophic fungi. Both direct metal toxicity and indirect metal-induced enhancement of organic defenses were considered. For this purpose three pathosystems were established with plants growing at different Zn concentrations. The pathosystems were: Noccaea caerulescens infected with Alternaria brassicicola and Arabidopsis thaliana infected with Alternaria or Botrytis cinerea. In the case of A. thaliana, npr1, pad1, coi1 and etr1, four stress response defective mutants, were also used. Moreover, natural occurring populations of the genus Noccaea were located in the Pyrenees. Plants were identified and their Zn and Cd accumulation ability characterized with a view to future field experiments. Zn improved Noccaea resistance to Alternaria, leading to a trade-off between the metal and some of the organic-based defenses. Although SA, JA, ABA and the expression of SA, JA and JA/Et pathways marker genes were evenly induced by Alternaria 24 hours after the inoculation, one week later Zn and the hormone signaling showed a negative correlation. A trade-off was also reported between leaf glucosinolates and Zn, but, in contrast, one week after the inoculation glucosinolates concentration increased in the infected leaves with higher Zn concentration. A. thaliana WT Zn-treated plants were more resistant to Alternaria attack, but the Zn effect was not clear against Botrytis. A. thaliana WT and the stress signaling defective mutants concentrated similar leaf Zn values, that were accounted to be potentially toxic for Alternaria, but not for Botrytis. Zn amplified the expression of genes related to the SA and JA/Et signaling pathway in response to A. brassicicola infection. However, changes in the endogenous concentrations of SA, JA, ABA and ACC, were not reported to be responsible for the differences in the resistance to Alternaria. Zn-treated A. thaliana stress response defective mutants were not more resistant to none of the pathogens when Zn was applied or even more susceptible to Botrytis. As Zn did not compensate their metabolic defects, it is suggested that the plant organic defenses activated by the enhanced Zn levels against Alternaria played a more important role than Zn as a direct inorganic defense. The plants from four non-metalliferous Noccaea populations in the Eastern Pyrenees were identified attending to morphological characters as Noccaea brachypetala and they were reported to be Zn and Cd hyperaccumulators. Moreover, plants form three populations differed in the rosette shape while growing hydroponically, suggesting underlying genetic differences that were patent in the heterogeneous expression patterns of metal transporter genes in response to Zn and Cd supply. The populations were fragile and of difficult accessibility, which limits their use for field studies in metal hyperaccumulation and defense.

The Amaryllidaceae alkaloids represent a large and still expanding group of isoquinoline alkaloids, usually classified into nine skeleton types whose representative compounds are: norbelladine, lycorine, homolycorine, crinine, haemanthamine, narciclasine, tazettine, montanine and galanthamine. To date, the alkaloids have been isolated from plants of this family, showing a broad range of biological effects, including acetylcholinesterase (AChE)-inhibitory, antitumor, antibacterial, antifungal, antiviral and antimalarial activities. The genus Lycoris, a group of Amaryllidaceae plants distributed in temperate regions of Eastern Asia, is already known for containing representative alkaloids typical of this botanical family with a wide range of biological activities (for example, lycorine and galanthamine). In the work, the alkaloid profiles of nine species, L. albiflora, L. aurea, L. chinensis, L. haywardii, L. incarnata, L. longituba, L. radiata, L. sprengeri, and L. squamigera, and one variety (L. radiata var. pumila) have been evaluated by GC-MS. This study has identified a total of 31 alkaloids. Structures belonging to the lycorine-, homolycorine-, haemanthamine-, narciclasine-, tazettine-, montanine- and galanthamine-series were identified and quantified, with galanthamine- and lycorine-type alkaloids predominating and usually showing a high relative abundance in comparison with other alkaloids of the extracts. All detected and identified alkaloids had been characterized previously. The analysis of bioactive Amaryllidaceae alkaloid profiles in 9 species and one variety of Lycoris by GC-MS revealed some similarities and differences. This kind of analysis could be useful in guiding the search for compounds with pharmacological activity. Among the species analyzed in the work, L. longituba revealed itself to be a potential commercial source of bioactive alkaloids (such as galanthamine and lycorine) due to its high content in comparison with the other species. In general terms, our results are consistent with the alkaloid profiles reported in the literature for previously studied species. Finally, the GC-MS technology applied has demonstrated to be sufficiently sensitive for the detection of Amaryllidaceae alkaloids, allowing the application of quantitative methodologies to obtain valuable information in relatively short times. The Hippeastrum is a well-known ornamental Amaryllidaceae genus from South America and South Africa, particularly Brazil. Three novel Amaryllidaceae alkaloids form the species Hippeastrum papilio were isolated, including hippapiline, papiline and 3-O-(3’-hydroxybutanoyl)haemanthamine. Their structures were determined by physical and spectroscopic methods. In addition, the known alkaloids haemanthamine, galanthamine, narwedine, 11β-hydroxygalanthamine, apogalanthamine and 9-O-demethyllycosinine B were identified. The unusual cis-B/C ring fusion for the new homolycorine representative hippapiline was ratified by NMR and CD spectroscopy. Besides, GC-MS analysis revealed that galanthamine was the main constituent in the n-hexane extract (86.3 %), also featuring as one of the major components in the EtOAc extract (39.0 %). A crinine-type alkaloid, 3-O-methyl-epimacowine was identificated in the indigenous Brazilian species Hippeastrum calyptratum. Furthermore, the ongoing search for alkaloids in the Amaryllidaceae species using GC-MS resulted in the identification of 18 alkaloids. In addition, the absolute stereochemistry of the 5,10b-ethano bridge in the crinine variants was determined by circular dichroism and X-ray crystallographic analysis, affording the first direct evidence for the presence of crinine-type alkaloids in the genus Hippeastrum. Parasitic protozoa in vitro assays were performed on the new alkaloids from H. papilio. The alkaloid papiline showed favorable activity against Trypanosoma brucei rhodesiense (STIB 900 strain, trypomastigotes stadium) with an IC50 of 0.523 mg/ml, and low activity against Leishmania donovani. Additionally, 3-O-(3’-hydroxybutanoyl)haemanthamine showed mild activity against T. cruzi, low activity against L. donovani and Plasmodium falciparum and also showed low cytotoxicity against myoblasts (L-6 cells). Overall, the research has once again demonstrated the enormous potential of the Amaryllidaceae (subfamily Amaryllidoideae) plants as sources of bioactive products and novel alkaloids, and confirmed the importance of continuing research on species not yet explored. / La familia Amaryllidaceae presenta un grupo específico de alcaloides isoquinolínicos, que suelen mostrar un amplio espectro de actividades biológicas. Se han seleccionado para su estudio 9 especies del género Lycoris (L. albiflora, L. aurea, L. chinensis, L. haywardii, L. incarnata, L. longituba, L. radiata, L. sprengeri, and L. squamigera) y una variedad L. radiata var. pumila. El género Lycoris presenta numerosos endemismos en China. Las especies Hippeastrum papilio y H. calyptratum originarias de Brasil también han sido objeto de estudio. Por lo que respecta a las especies estudiadas del género Lycoris, la identificación de sus alcaloides se ha llevado a cabo por GC-MS. Este estudio ha permitido identificar un total de 31 alcaloides. En el perfil de los extractos de las especies estudiadas predominan los alcaloides que presentan un acoplamiento fenol-oxidativo orto-para’ (tipo licorina) y para-orto’ (tipo galantamina). El número de alcaloides detectado en cada una de las especies estudiadas oscila entre 10 (L. incarnata y L. radiata var. pumila) y 20 (L. longituba) compuestos. Todos los alcaloides detectados e identificados habían sido caracterizados con anterioridad. En el estudio de Hippeastrum papilio se constató la presencia del alcaloide galantamina en cantidades notables –de interés por su utilización como tratamiento paliativo de la Enfermedad de Alzheimer-, además de los nuevos compuestos hippapilina, papilina y 3-O-(3’-hidroxibutanoil)hemantamina junto a los ya conocidos 11β-hidroxigalantamina, apogalantamina, hemantamina, narwedina y 9-O-demethyllycosinine B. El alcaloide hippapilina es el primer ejemplo de fusión cis B/C con los protones 10b y 1 en orientación beta. Por su parte, el alcaloide papilina muestra una remarcable actividad frente a Trypanosoma brucei rhodesiense (cepa STIB 900, estadio tripomastigote) con un IC50 de 0.523 μg/ml. Finalmente, el estudio de la especie Hippeastrum calyptratum nos ha permitido la identificación de 17 compuestos, de los cuales el alcaloide del tipo crinina 3-O-metilepimacowina, se aisla por primera vez de una fuente natural.

Tesi realitzada al Centre de Recerca en Agrigenómica (CRAG) / SUMO, Small Ubiquitin-related MOdifier, es un modificador post-traduccional de la familia de la Ubiquitina, ya que presentan estructuras y mecanismo de conjugación conservados. La unión de SUMO al sustrato puede modificar la actividad, localización y estabilidad de la proteína diana. En plantas, la conjugación de SUMO es un proceso esencial durante los primeros estadíos del desarrollo embrionario y que regula las respuestas de las plantas a hormonas y su adaptación frente a diferentes estreses abióticos y bióticos. La conjugación de SUMO al sustrato es el resultado de la acción secuencial de tres reacciones enzimáticas: la activación de SUMO, catalizada por el heterodímero SAE2/SAE1, la conjugación a la enzima conjugadora SCE1 y su transferencia al sustrato en una reacción facilitada por E3 ligasas. En Arabidopsis, existen cuatro isoformas de SUMO, SUMO1, 2, 3 y 4, y dos isoformas de la subunidad pequeña de la enzima activadora, SAE1a y b. Con el objetivo de analizar las bases moleculares de la función de SUMO in vivo, se ha procedido a la caracterización molecular de la maquinaria de SUMOylación. El análisis bioquímico de los parálogos de SUMO de Arabidopsis ha puesto de manifiesto la existencia de un mecanismo de regulación que permite la conjugación preferencial de las isoformas esenciales AtSUMO1/2. Este mecanismo consiste en una mayor afinidad de la enzima activadora E1 por SUMO1/2, de manera que la primera enzima de la vía seleccionaría la isoforma de SUMO que entra en la cascada de conjugación. Además, en Arabidopsis, existen dos isoformas de la enzima activadora E1 que difieren en la composición de la subunidad pequeña, SAE1a y SAE1b. Plantas mutantes de Arabidopsis que carecen de la subunidad SAE1a presentan deficiencias en las respuestas frente a estrés térmico e hídrico, sugiriendo que la subunidad pequeña podría tener un papel regulador en el mantenimiento de la homeostasis de SUMO in vivo. En resumen, los resultados indican que la enzima E1 activadora regularía la conjugación de SUMO mediante la selección de las isoformas de SUMO que entran en la cascada de conjugación y la cinética de conjugación mediante la expresión diferencial de las isoformas SAE1a y SAE1b. Resultados adicionales indican la existencia de modificaciones post-traduccionales que podrían regular la actividad de la enzima activadora in vivo. Por un lado, se ha identificado un procesamiento del extremo C-terminal de la enzima activadora que participa en la regulación de la localización subcelular de esta enzima. Por otro lado, se ha identificado la SUMOilación de diferentes componentes de la maquinaria de SUMO in vitro, entre los que se encuentran SAE2, SAE1, SUMO y SCE1. Estas modificaciones podrían estar regulando la actividad, estabilidad y localización de estas enzimas in vivo. Los resultados obtenidos han sentado las bases para el desarrollo de una herramienta molecular que permite la inhibición moderada de la SUMOylación in vivo. Esta herramienta consiste en la generación de una forma de SAE2 que actúa como dominante negativo, bloqueando la transferencia de SUMO desde la enzima activadora a la conjugadora. La expresión de este dominante negativo mimetiza los defectos de desarrollo característicos de plantas mutantes que presentan una SUMOilación disminuida, validando esta estrategia para el estudio de la función de SUMO en plantas in vivo. Mediante el uso de estas plantas, se ha establecido que un sistema de SUMOilación funcional es necesario para la activación de las respuestas de defensa de las plantas frente a patógenos. Además, como abordaje adicional para estudiar la función biológica de SUMO, se han realizado aproximaciones proteómicas en semilla y se han identificado proteínas potenciales sustrato de SUMO que podrían regular transiciones de desarrollo en semilla. / SUMO, Small Ubiquitin-related Modifier, is a post-translational modifier belonging to the ubiquitin family, as they present preserved structures and mechanism of conjugation. In plants, SUMO conjugation is essential in the early stages of embryonic development and regulates plant responses to hormones and abiotic and biotic stresses. SUMO conjugation is the result of the three sequential enzymatic reactions: SUMO activation catalyzed heterodimer SAE2 / SAE1, conjugation to SCE1 conjugating enzyme and its transfer to the substrate in a reaction facilitated by E3 ligases. In Arabidopsis, there are four SUMO isoforms, SUMO1, 2, 3 and 4, and two isoforms of the small subunit of the activating-enzyme, SAE1a and b. In order to analyze the molecular basis of the role of SUMO in vivo, we performed the molecular characterization of SUMOylation machinery. Biochemical analysis of the Arabidopsis SUMO paralogs revealed the existence of a regulatory mechanism that allows the preferential conjugation of the essential isoforms AtSUMO1 / 2, which is mediated by the E1 activating enzyme. Also, there are two isoforms of the activating enzyme E1 which differ in the composition of the small subunit, SAE1a and SAE1b. We have shown that the SAE1a subunit is necessary for maintaining SUMOylation homeostasis in vivo. In summary, the results indicate that the E1 regulates SUMO conjugation by selecting SUMO isoforms entering the conjugation pathway and the conjugation rate by the differential expression of SAE1a/b isoforms. Additional results indicate that post-translational modifications may regulate the activity of the E1-activating enzyme. We have identified a processing of the E1 C-terminus involved in the regulation of its subcellular localization. Furthermore, we have identified the SUMOylation of different components of SUMO machinery, including SAE2, SAE1 SUMO and SCE1. We have advanced our knowledge of the SUMO biology by using a molecular tool that allows moderate inhibition of in vivo SUMOylation. We have engineered an E1 dominant negative which mimics plant responses typical of SUMOylation mutants. By using these plants, we have uncovered a new role of SUMOylation in defense responses against pathogens. Furthermore, proteomic approaches have been identified potential SUMO protein substrates that could regulate seed developmental transitions.

Environmental stress is increasingly wearing down crop productivity. Nowadays, one of the main aims of plant research is to elucidate tolerance mechanisms to diverse stresses, in order to provide solutions by generating stress-tolerant plants. In regard with this matter, polyamine signaling pathway is of crucial importance. The major polyamines in plants (putrescine, spermidine and spermine) tend to accumulate in response to stress and are associated with a protective role. The trend of their accumulation is related to the stress the plant is sensing; in fact, polyamine biosynthetic pathway is activated at different levels depending on the stimulus, which gives a selective role to these molecules. Spermine, one of the higher polyamines, is not essential for plant growth; however, it is presently known that this molecule plays diverse protective roles under several stress factors and triggers signaling cascades implicated in plant defense. Therefore, research on spermine down-stream targets has become necessary towards the elucidation of plant tolerance responses. By the use of model plant Arabidopsis thaliana this study demonstrated the implication of this polycation on enhancement of anti-oxidative capacity by signaling connections to central hub metabolites for sugar, lipid and amino acid metabolism such as pyruvate or myo-Inositol, as well as its involvement on root morphology. / El estrés medioambiental está afectando de forma paulatina la productividad de los cultivos. En la búsqueda de soluciones, uno de los principales objetivos de la investigación en fisiología de plantas, es dilucidar los mecanismos de tolerancia que se presentan ante diversos estreses, con la finalidad de generar plantas con fenotipos resistentes. En referencia a este asunto, las poliaminas y sus rutas señalizadoras son de importancia crucial. Las más abundantes en plantas (putrescina, espermidina y espermina) tienden a acumularse en respuesta al estrés por lo cual se les asocia a un rol protector, sin embargo, las tendencias de acumulación dependen del tipo de estrés que la planta es capaz de percibir. De hecho, su ruta biosintética se activa a diferentes niveles dependiendo del estímulo, lo cual les confiere un carácter selectivo. La Espermina (una de las poliaminas superiores) no es esencial para el crecimiento de la planta, no obstante, actualmente se sabe que esta molécula ejerce diversos roles protectores en una gran variedad de condiciones y además activa cascadas señalizadoras implicadas en la respuesta defensiva de la planta. En consecuencia, para dilucidar los mecanismos de tolerancia, se ha hecho necesario profundizar en las dianas de señalización por parte de la espermina. Empleando como modelo experimental Arabidopsis thaliana, el presente estudio ha demostrado la implicación de este policatión en el aumento de la capacidad anti-oxidativa a través de conexiones con metabolitos centrales en el metabolismo de azucares, lípidos y aminoácidos como es el caso del piruvato y el mio-Inositol, así como también, la implicación de esta poliamina en la morfología y ramificación de las raíces, reforzando la noción de implicación esencial por parte de esta poliamina, en la fisiología del estrés en plantas.

En el presente trabajo se ha estudiado el efecto del petróleo en las cianobacterias, bacterias fototróficas oxigénicas que forman las poblaciones dominantes de los tapetes microbianos. Se trata de ambientes bentónicos estratificados situados en costas litorales y que se encuentran en ocasiones expuestos a los vertidos accidentales de petróleo. El papel de las cianobacterias en la bioreparación del crudo es un tema que suscita mucho interés, aunque no se han dado, hasta el presente momento, datos concluyentes sobre si la degradación del petróleo se produce exclusivamente por un tipo de cianobacteria o por un consorcio de microorganismos.Considerando el objetivo anteriormente expuesto, se ha analizado la diversidad, y determinado los perfiles de biomasa individual y total de las cianobacterias, mediante microscopio láser confocal (CLSM) en los ambientes naturales contaminados y no contaminados por petróleo (delta del Ebro, Salins-de-Giraud, Colònia de Sant Jordi, Waulkmill bay, Swanbister bay y Etang de Bêrre) y en ecosistemas artificiales (mesocosmos). Así mismo, se ha aislado e identificado un consorcio de microorganismos con capacidad para degradar el petróleo.En los tapetes microbianos estudiados, se observan cambios tanto en la diversidad de las cianobacterias, como en su biomasa total. En los ambientes no contaminados se han identificado cianobacterias filamentosas como Microcoleus chthonoplastes, Oscillatoria sp., Lyngbya sp., Limnothrix sp. y cianobacterias unicelulares como Gloeocapsa sp., Chroococcus sp., Synechocystis sp., localizándose la concentración máxima de biomasa total principalmente en la capa óxica de los tapetes. En los ecosistemas poco contaminados, se han identificado principalmente cianobacterias unicelulares correspondientes al grupo Pleurocapsa, siguiendo la biomasa total de estos microorganismos un perfil parecido al de los ambientes anteriormente mencionados. En los muy contaminados, se identificaron exclusivamente cianobacterias del tipo filamentoso, observándose una reducción de la biomasa total a lo largo del tapete.En los ecosistemas artificiales (mesocosmos), las cianobacterias del tipo unicelular se detectaron solo en los contaminados por petróleo (aunque a muy baja concentración de biomasa), mientras que Microcoleus chthonoplastes fue la cianobacteria dominante, tanto en las muestras control, como en las contaminadas por el crudo.Dada la ubicuidad de esta cianobacteria en los diferentes tipos de ambientes estudiados, y por su reconocido papel en la estabilización de los sedimentos, el objetivo anterior se complementó con un análisis de la distribución de los perfiles de biomasa de este microorganismo durante un ciclo día-noche en los tapetes microbianos de Salins-de-Giraud. El estudio demostró la versatilidad metabólica de esta cianobacteria, al presentar máximos de biomasa, en capas sometidas a parámetros ambientales muy distintos: presencia de luz y O2 (31.22 mgC/cm3 de sedimento), presencia de luz y H2S (28.91 mgC/cm3 de sedimento).Finalmente, uno de los principales objetivos del trabajo, fue el aislamiento de Microcoleus sp. en cultivos de laboratorio para analizar el efecto sobre el crecimiento de este microorganismo, de dos tipos de petróleo: el Casablanca (con alto contenido de hidrocarburos alifáticos) y el Maya (rico en azufre y en compuestos aromáticos) y muy tóxico. A partir de dichos cultivos se aisló un consorcio de microorganismos, al que se denominó Microcoleus consorcio.La caracterización de este consorcio, se realizó utilizando técnicas microscópicas de alta resolución. El CLSM, permitió caracterizar e identificar a la cianobacteria filamentosa, mientras que la caracterización de las bacterias heterotróficas que formaban parte del consorcio, se realizó mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) y de barrido (SEM). La identificación de las bacterias antes mencionadas se efectuó además mediante técnicas moleculares (Reacción en Cadena de la Polimerasa-Electroforesis en Gel de Gradiente Desnaturalizante). Los resultados obtenidos mostraban que el consorcio estaba formado por una cianobacteria, Microcoleus chthonoplastes y diferentes bacterias heterotróficas incluidas en la envuelta de exopolisacáridos de la cianobacteria. Las bacterias heterotróficas identificadas, fueron en su mayoría fijadoras de nitrógeno y pertenecían a diferentes grupos filogenéticos como a las ?, ? y ?, subclases de Proteobacteria, y al grupo CFB.Es importante mencionar, que el análisis químico del petróleo, después del crecimiento del consorcio, demostró que éste degradaba el crudo Maya; principalmente los alquiltianos, alquiltiolanos y carbazoles, lo que podría tener un gran interés en estudios futuros de ecotoxicidad. / The present work studies the effect of oil on cyanobacteria, oxygenic phototrophic bacteria that form the dominant populations of microbial mats. These are stratified benthonic environments located in coastal sites and that are sometimes exposed to accidental oil spills. The role of the cyanobacteria in the biorepair of oil is an issue that has raised considerable interest, although to date no conclusive data has been forthcoming on whether the degradation of oil is exclusively produced by a given cyanobacterium or by a consortium of micro-organisms.Bearing in mind the objective raised above, we have analysed the diversity and determined the profiles of individual and total cyanobacteria biomass, through confocal laser microscopy (CLSM), in natural environments (the Ebro delta, Salins-de-Giraud, Colònia de Sant Jordi, Waulkmill bay, Swanbister bay and Etang de Bêrre) and in artificial environments (mesocosms). At the same time, we have isolated and identified a consortium of micro-organisms capable of degrading oil.In the microbial mats studied, changes are observed both in the diversity of the cyanobacteria and in their total biomass. In the non-polluted environments, we have observed filamentous cyanobacteria such as Microcoleus chthonoplastes, Oscillatoria sp., Lyngbya sp., Limnothrix sp. and unicellular cyanobacteria such as Gloeocapsa sp., Chroococcus sp., Synechocystis sp., situating the maximum concentration of total biomass basically in the oxic layer of the mats. In those environments that are only slightly polluted, we have principally identified unicellular cyanobacteria corresponding to the Pleurocapsa group, the total biomass of these micro-organisms following a profile similar to that of the above-mentioned environments. In heavily polluted environments, we exclusively identify cyanobacteria of the filamentous type, observing a reduction in total biomass throughout the mat.In artificial ecosystems (mesocosmos), unicellular type cyanobacteria are only detected in oil contaminants (although at very low biomass concentrations), whilst Microcoleus chthonoplastes was the dominant cyanobacterium, both in control samples as well as in oil contaminants.Given the ubiquity of this cyanobacterium in the various environment types studied, and because of its recognised role in sediment stabilization, our earlier objective has been complemented with an analysis of the biomass-profile distribution for this micro-organism during the day-night cycle in the Salins-de-Giraud microbial mats. The study demonstrated the metabolic versatility of this cyanobacterium, on showing biomass maximums, in those layers subjected to very distinct environmental parameters, namely, the presence of light and O2 (31.22 mgC/cm3 of sediment), the presence of light and H2S (28.91 mgC/cm3 of sediment).Finally, one of the principal objectives of this work was that of isolating Microcoleus sp. In laboratory cultures so as to analyse the effect on the growth of this micro-organism of two types of oil: Casablanca (with a high content of aliphatic hydrocarbons) and Maya (rich in sulphur and aromatic compounds) and highly toxic. On the basis of these cultures, a consortium of micro-organisms was then isolated, which was given the name of the Microcoleus consortium.The characterization of this consortium was undertaken by high-resolution microscope techniques. CLSM allows the characterization and identification of the filamentous cyanobacterium, whilst characterization of the heterotrophic bacteria that formed part of the consortium was undertaken by transmission-electronic microscopy (TEM) and sweep microscopy (SEM). Identification of the above-mentioned bacteria was additionally carried out through molecular techniques (Polymerase-Electrophoresis Chain Reaction in Denaturalizing Gradient Gel). The results obtained show that the consortium was formed by a cyanobacterium, Microcoleus chthonoplastes, and different heterotrophic bacteria included within the exopolisaccharide sheath of the cyanobacterium. The heterotrophic bacteria identified were, in their majority, nitrogen fixers belonging to different phylogenetic groups such as ?, ? and ? subclasses of Proteobacteria and the CFB group.It is of importance to observe that the chemical analysis of oil, after the growth of the consortium, showed that the consortium degraded the Maya oil, principally alkylthiolanes, alkylthianes and carbazoles, which could be of considerable interest to future studies of ecotoxicity.

Aquest treball estableix el catàleg etnoflorístic de Mallorca. És el primer estudi etnobotànic complet sobre l’illa i contribueix a incrementar les dades etnobotàniques disponibles dels territoris del domini lingüístic català. L’estudi es basa en 235 informants d’una mitjana d’edat de 76 anys i abraça 75 nuclis de població de tots els 53 municipis mallorquins. El 97% dels informants són autòctons de l’illa, el 89% són jubilats, i el 57% són homes. S’ha recollit majoritàriament informació de persones nascudes entre el 1931 i el 1940. La mitjana de citacions d’ús per informant és de 42,31 i el factor de consens d’informants (FIC) per a tot Mallorca és 0,94, un valor molt proper al consens total (1). La informació obtinguda de les entrevistes ha estat analitzada des del punt de vista botànic i etnogràfic, i s’ha fet servir el gestor de dades del grup EtnobotCat, ideat en el transcurs d’aquest estudi a partir de versions anteriors d’altres bases de dades etnobotàniques del nostre equip. El total de tàxons recollit de les entrevistes és de 517, i les citacions globals (amb consens u, és a dir, citades per almenys un informant) per a cada categoria d’ús són 1900 per a medicinals, 2872 per a alimentàries i 2235 per a altres usos. S’han recollit un total de 600 dades etnogràfiques no referents directament als vegetals. Dels 517 tàxons que conformen el catàleg etnoflorístic, majoritàriament fanerògames i hemicriptòfits de tipus biològic, un 52% són silvestres i la resta cultivats o obtinguts al comerç. L’índex d’etnobotanicitat és del 28%, o sigui, els informants han qualificat prop d’un terç de la flora de Mallorca com a útil. S’han recopilat 1401 noms populars, dels quals se n’identifiquen 250 de catalans no documentats en les obres incloses al projecte Recull de noms catalans de plantes. S’han recopilat 255 tàxons útils en medicina humana (137 de silvestres), amb un total de 1811 citacions d’ús amb un consens de tres informants. S’han recopilat 159 mescles de plantes (110 tàxons i 662 citacions d’ús), també amb activitat medicinal, majoritàriament anticatarral. Per a les dades referides a la medicina animal, els informants citen 92 remeis veterinaris referits a 53 tàxons. D’aquests remeis, 52 són exclusius per a animals i 40 són compartits amb la medicina humana. Del total de tàxons citats com a alimentaris en humans (199), el 67% són cultivats o comprats, i la resta, silvestres. S’han recollit 103 citacions d’ús de vegetals en alimentació animal per a 62 tàxons. Per als usos que no són ni alimentaris ni medicinals els informants han citat 351 tàxons i 1142 reports d’ús únics. El grau de novetat de l’etnomedicina mallorquina, després de fer un buidatge de més de 200 obres amb informació d’interès etnobotànic d’àmbit majoritàriament mediterrani, és força alt per a ser un estudi etnobotànic tan actual, car consisteix en 38 tàxons poc citats i 306 reports d’ús que no apareixen o són recollits en menys de tres obres de referència. Els estudis etnobotànics com aquest poden ser una eina molt útil per a les administracions en salut pública per tal de facilitar i millorar la detecció i prevenció d’interaccions i altres problemes resultants de combinar plantes medicinals i medicaments de síntesi, i també per a encoratjar la seguretat en la prescripció i el consell farmacèutic per part dels professionals de la salut. L’interès principal de portar a terme un estudi etnobotànic de Mallorca ha estat el de contribuir a conèixer l’ús tradicional que es fa de les plantes de l’illa i valorar els beneficis que es poden extraure d’aquests sabers, aplicats al present i futur de la societat estudiada. / This work is a contribution to the ethnobotany of Mallorca. This is the first approach in this field entirely based on interviews with local people. We spoke with a total of 235 informants with a mean age of 76, covering 75 villages in all the 53 municipalities of Mallorca. The data collected has been analyzed from the botanical and ethnographical point of view, and managed using an online database designed in the course of this study starting from earlier versions developed in our research group, EtnobotCat. The organisation of the data into groups of three, for example, the categories of use, the results of the discussion and consensus facilitates both the design and the systematization of data analysis. The basic unit of the analysis is the use report, and the information has been organized into two catalogues (taxa and mixtures), and additional ethnographic data referred to plants has also been considered. The total number of collected taxa from the interviews is 517, and the overall citations (with consensus of one, i.e. cited by at least one informant) for each category of use are 1900 for medicinals, 2872 for food and 2235 for other uses. Moreover, we have collected a total of 600 ethnographic data not directly related to the plants. The main interest of carrying out an ethnobotanical study of Mallorca has been to contribute to the knowledge of the traditional use of plants of the island and appreciate the benefits of this knowledge, applied to the present and future of our society.

La tesis se enmarca dentro de la Teoría General de Sistemas, en el área de conocimientos denominada Ecología Sistémica (Systems Ecology) y es por esta razón por lo que está estructurada pasando de lo general (Teoría del Ecosistema) a lo particular (Ecosistema Mediterráneo terrestre). Por el mismo motivo se pasa -en la interpretación semiótica de la Realidad o Modelo- de lo general (El modelo matemático) a lo particular (el modelo matemático ARGILAGA de una especie arbustiva mediterránea, siguiendo la metodología SDWTF). El objetivo es desarrollar un modelo matemático que analiza y evalúa los cambios que puede sufrir la vegetación mediterránea, y las consecuencias que esto puede tener sobre el ciclo hidrológico, la protección del suelo frente a la erosión y la valoración del paisaje vegetal. Para ello ha sido necesario conectar el desarrollo del modelo en una especie o especies que sean a la vez representativas de un ecosistema mediterráneo terrestre y que jueguen un papel importante en la génesis de los incendios y en la evolución post-incendio del ecosistema. Dicho modelo esta concretado en estudiar el comportamiento dinámico de la biomasa y su evolución en el tiempo y en el espacio, de la principal especie arbustiva pirófita, la aliaga (Ulex parviflorus), y su relación con otras especies arbustivas, propias del ecosistema a partir de sus condiciones ecológicas de etapa postincendio y su grado de eficacia como cubierta protectora frente a los procesos erosivos, a corto, medio y largo plazo, tanto en condiciones normales como límites (desertificación). Se establece como meta principal observar dicho comportamiento para poder prever y consecuente intervenir con medidas adecuadas de protección, restauración y gestión. Justificar la supervivencia de la especie por su importancia en retener el suelo y evitar la erosión, originar bancos de semillas, etc. para evitar su posible exterminio con las técnicas de repoblación forestal utilizadas actualmente o conocer en que estadio de su ciclo biológico se puede iniciar y establecer su control. Si se conoce cuales son las estrategias biológicas y se consigue mediante la modelización matemática, estaremos más cerca de poder incidir ordenadamente en la complejidad del ecosistema mediterráneo terrestre. La aplicación de este modelo de carácter predictivo permite relacionar la gestión intervensionista en el ecosistema. En este sentido podemos saber como gestionar las poblaciones de Ulex parviflorus, para minimizar el impacto negativo que ejerce como pirófita en el ecosistema, es decir, podemos saber sí en un momento determinado se deben respetar las poblaciones o controlarlas, todo ello amparado en datos objetivos. Ulex parviflorus es una especie germinadora obligada y que cuenta con bancos de semillas persistentes en el suelo y su germinación resulta estimulada por el fuego. La floración de esta especie es temprana y muy numerosa. El periodo de dispersión primaria va desde finales de marzo a junio, presentando un periodo de máxima dispersión en junio; coincidiendo con un aumento de temperatura y una bajada de humedad relativa. Las semillas son expulsadas de manera violenta de sus frutos (dehiscencia explosiva). Las semillas poseen una protuberancia externa denominada arilo, que constituye una adaptación externa especial para mejorar la dispersión secundaria por las hormigas. Las hormigas granívoras utilizan el arilo para agarrar las semillas y llevarlas al hormiguero, el cual utilizaran de alimento, mientras que el resto de la semilla permanece intacto, generalmente en el hormiguero, sin haber sufrido alteración alguna. La relación que se establece entre las hormigas y las semillas es un tipo de mutualismo denominado, mirmecocoria. Las semillas sufren dos procesos de dispersión, una primaria y otra secundaria, por las hormigas. La posición de los hormigueros y su densidad podría condicionar la aparición de nuevas plantas de Ulex. / The present thesis is framed within the General Theory of Systems, area of knowledge denominated Systemic Ecology and for this reason is structured going through the general (Theory of the Ecosystem) to the particular (Terrestrial Mediterranean Ecosystem). For the same reason, it goes through - in the semiotic interpretation of the Reality or Model - the general (mathematical model) to the particular (mathematical model ARGILAGA of a mediterranean shrub species, following the SDWTF methodology). The objective is to develop a mathematical model analyzing and evaluating changes suffering the mediterranean vegetation, and the consequences that can have on the hydrological cycle, soil protection in front of the erosion and vegetable landscape evaluation. It has been necessary to connect the development of the model in species that are, at the same time, representatives of a terrestrial mediterranean ecosystem playing an important paper in the genesis of fires and ecological post-fire evolution. The model is summed up studying the biomass dynamic behavior of the main pirophyte shrub species Ulex parviflorus, and its relationship with other shrub species, starting from its ecological conditions of post-fire stage and its grade of effectiveness like covered protector in front of the erosive processes, to short, half and long term, so much under normal conditions as limits (desertification). ARGILAGA model has as main goal to observe this behavior being able to foresee and intervene consequently with appropriate measures of protection, restoration and administration. Also, to justify the survival of the species for their importance in soil retention and erosion elimination, to originate banks of seeds, etc. To avoid their possible extermination with the techniques of forest repopulation used in the current moment and knowing in that stage of their biological cycle can begin and establish this control. If mathematically modeling can know biological strategies, we will be able to impact orderly in the complexity of the terrestrial mediterranean ecosystem.

Aquesta memòria doctoral correspon a un estudi multidisciplinari sobre les espècies del gènere Bonnemaisonia a la península Ibèrica, en el qual s'integra la taxonomia tradicional descriptiva i l'estudi dels cicles vitals amb tècniques actuals de biologia molecular i de citogenètica, com ara la quantificació del DNA nuclear.A la península Ibèrica, el gènere Bonnemaisonia està representat per B. hamifera, B. asparagoides i B. clavata. La taxonomia descriptiva ens va proporcionar dades sobre la morfologia, l'anatomia, els processos de reproducció i la fenologia d'aquestes espècies. Aquesta informació ha estat imprescindible per resoldre els problemes taxonòmics de B. asparagoides i B. clavata, i ens va permetre actualitzar la corologia de les tres espècies de Bonnemaisonia presents a la península Ibèrica. L'estudi dels cicles vitals mitjançant cultius in vitro (cambres de germinació d'ambient controlat) ens va permetre obtenir les diferents generacions en el cicle de B. asparagoides i B. clavata, i descriure les generacions menys conegudes; així mateix, el material que provenia dels cultius es va utilitzar per mesurar el DNA nuclear. La quantificació del DNA nuclear ha estat la tècnica emprada per confirmar l'alternança de fases nuclears en els cicles vitals d'aquestes espècies i localitzar la posició de la meiosi, l'existència de la qual, fins ara, era qüestionada. Amb l'objectiu de verificar la posició sistemàtica de B. hamifera, espècie que presenta característiques intermèdies entre els gèneres Asparagopsis i Bonnemaisonia tant pel que fa al cicle vital com als seus caràcters vegetatius i reproductius , i a la vegada proporcionar una millor comprensió de les relacions intergenèriques dels membres de la família Bonnemaisoniaceae, vam estudiar la filogènia molecular d'aquest grup. Aquests estudis moleculars van proporcionar caràcters moleculars útils, en alguns casos, a l'hora de verificar la validesa taxonòmica dels caràcters anatòmics i reproductius utilitzats tradicionalment. / This PhD thesis corresponds to a multidisciplinary study on Bonnemaisonia species in the Iberian Peninsula. The research integrates the traditional descriptive taxonomy and study of life history with current techniques of molecular biology and genetics, such as nuclear DNA quantification. In the Iberian Peninsula, the genus Bonnemaisonia is represented by B. hamifera, B. asparagoides and B. clavata. The taxonomic study provided data about the morphology, anatomy, reproduction and phenology of these species. This information was essential to resolve the taxonomic problems of B. asparagoides and B. clavata, and allowed us to update the chorology of the three Iberian species. Life history studies using in vitro cultures in germination chambers in controlled conditions allow us to obtain and describe the different generations in the life history of B. asparagoides and B. clavata. To confirm the alternation of nuclear phases as well as the existence and position of the meiosis (the existence of which until now was questioned), studies of the genome size were carried out. Bonnemaisonia hamifera is a species that has features in common with the genera Asparagopsis and Bonnemaisonia, both in terms of the life history and their reproductive and vegetative characters. The molecular phylogeny of the Bonnemaisoniaceae was studied in order to verify its systematic position and in turn provide a better understanding of the intergeneric relationships in this group. This study provided, in some cases, useful molecular characters to verify the validity of taxonomic and reproductive anatomical characters traditionally used.