Barrantes Santamaría, W. (2014). Desarrollo de una genoteca de líneas de introgresión entre Solanum lycopersicum y Solanum pimpinellifolium utilizando herrramientas genomicas de alto rendimiento y detección de QTLs implicados en calidad de fruto [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39102

Tesis por compendio / [ES] En la actualidad, el melón (Cucumis melo L.) es un cultivo con gran impacto económico mundial que se cultiva en más de 100 países. Su adaptación a diversas regiones en todo el mundo ha dado como resultado el gran polimorfismo actualmente observado en la especie. Esta variabilidad genética es un recurso imprescindible en los programas de mejora, pues constituye un reservorio valioso de nuevos alelos. La utilización de herramientas moleculares permite la optimización de los programas de mejora convencionales, consiguiendo el desarrollo de nuevas variedades más rápidamente y adaptándose así a las exigencias del productor y las preferencias del consumidor. El desarrollo de líneas de introgresión (ILs) mediante la ayuda de técnicas moleculares que facilitan el proceso de selección, constituye una estrategia óptima para la introducción de características favorables procedentes de tipos silvestres en cultivares comerciales. En la presente Tesis Doctoral se describe el desarrollo de una colección de ILs usando la entrada Queen's Pocket melon (del grupo Dudaim) de Irak, como parental exótico donante y el cultivar español 'Piel de Sapo' (del grupo Ibericus) como parental recurrente. Durante el proceso de generación de las ILs no sólo se tuvo en cuenta el genotipado (mediante diversas técnicas como HRM, la plataforma Agena Bioscience y GBS) para optimizar la recuperación del fondo genético recurrente, el número de introgresiones y la cobertura del genoma del parental donante, sino también el fenotipo mostrado por las diferentes familias. La selección final, formada por 16 ILs, presenta un promedio de 1,4 introgresiones por IL y representa el 62,6 % del genoma del parental donante. La caracterización fenotípica de esta colección de ILs permitió la identificación de 32 QTLs (Quantitative Trait Loci) estables en los dos ambientes evaluados. De éstos, 22 QTLs corresponden a caracteres morfológicos como peso, forma, reticulado, ancho de pulpa y cavidad; 9 QTLs están relacionados con características asociadas a maduración climatérica como la presencia de la capa de abscisión, aroma y firmeza de la pulpa; y uno se refiere al contenido de sólidos solubles. Muchos de los QTLs identificados en este trabajo no han sido descritos anteriormente, lo cual constituye un valioso recurso tanto de alelos nuevos potencialmente interesantes en mejora como para el estudio de las regiones genómicas y genes implicados en el control de ciertos caracteres de interés agronómico. Por otra parte, otros QTLs confirmaron regiones previamente descritas por otros autores. En esta Tesis se describen líneas potencialmente interesantes en cuanto a presencia de aroma, tamaño reducido del fruto y/o formas más redondeadas, características buscadas en el mercado de tipos 'Piel de Sapo'. La caracterización de ese conjunto de ILs también se llevó a cabo para la resistencia a un hongo patógeno del suelo, Macrophomina phaseolina. A pesar de la moderada resistencia descrita en trabajos anteriores para el parental Dudaim, ninguna línea resultó resistente. El estudio que se presenta en esta Tesis acerca de la influencia de la temperatura en la patogenicidad de este hongo ha demostrado que la resistencia del parental es superada con temperaturas altas y por tanto, no es estable. En este cribado, tan sólo una entrada silvestre africana resultó resistente a temperaturas altas. De igual manera se realizó un ensayo de tolerancia a los hongos del suelo Monosporascus cannonballus y M. eutypoides, principales responsables del colapso del melón, que causa también muchas pérdidas económicas. Los resultados permitieron concluir que M. cannonballus presenta mayor patogenocidad que M. eutypoides y que la temperatura también afecta de forma importante a la severidad de los síntomas, apoyando estudios previos. Las dos entradas africanas y de la India que presentaron mayor tolerancia a Monosporascus spp. pueden ser de interés en futu / [CA] A l'actualitat, el meló (Cucumis melo L.) és un conreu amb gran impacte econòmic que es cultiva en més de 100 països. La seua adaptació a diverses regions per tor el món ha donat com a resultat el gran polimorfisme que actualment observem en l'espècie. Esta variabilitat genètica és un recurs imprescindible en els programes de millora, ja que constitueix un reservori valuós de nous al¿lels. La utilització de ferramentes moleculars permet l'optimització dels programes de millora convencionals, aconseguint el desenvolupament de noves varietats més ràpidament i adaptant-se així a les exigències del productor i les preferències del consumidor. El desenvolupament de línies d'introgressió (ILs) mitjançant l'ajuda de tècniques moleculars que faciliten el procés de selecció, constitueix una estratègia òptima per a la introducció de característiques favorables vinents de tipus silvestres en cultivars comercials. En la present Tesi Doctoral es descriu el desenvolupament d'una col¿lecció d'ILs usant l'entrada Queen's Pocket melon (grup Dudaim) d'Iraq, com a parental exòtic donant i el cultivar espanyol 'Piel de Sapo' (grup Ibericus) com a parental recurrent. Durant el procés de generació de les ILs no solament es tingué en compte el genotipatge (mitjançant diverses tècniques com HRM, la plataforma Agena Bioscience i GBS) per a optimitzar la recuperació del fons genètic recurrent, el nombre d'introgressions i la cobertura del genoma del parental donant, sinó també el fenotip mostrat per les diferents famílies. La selecció final, formada per 16 ILs, presenta una mitjana de 1,4 introgressions per IL i representa el 62,6% del genoma del parental donant. La caracterització fenotípica d'aquesta col¿lecció d'ILs permeté la identificació de 32 QTLs (Quantitative Trait Loci) estables en els dos ambients avaluats. D¿aquests, 22 QTLs corresponen a caràcters morfològics com pes, forma, reticulat, amplària de polpa i cavitat; 9 QTLs estan relacionats amb característiques associades a maduració climatèrica com la presència de la capa d'abscissió, aroma i fermesa de la polpa; i un es refereix al contingut de sòlids solubles. Molts dels QTLs identificats en este treball no han sigut descrits anteriorment, cosa que constitueix un valuós recurs tant d¿al¿lels nous potencialment interessants en millora com per a l¿estudi de les regions genòmiques i gens implicats en el control de certs caràcters d'interés agronòmic. Per una altra banda, altres QTLs confirmaren regions prèviament descrites per altres autors. En esta Tesi es descriuen ILs potencialment interessants respecte a la presència d¿aroma, mesura reduïda del fruit, i/o formes més arrodonides, característiques buscades en el mercat de tipus 'Piel de Sapo'. La caracterització d¿aquesta col¿lecció d'ILs també es va dur a terme per a la resistència a un fong patogen del sòl, Macrophomina phaseolina. Malgrat la moderada resistència descrita en treballs anteriors per al parental Dudaim, cap línia resultà resistent. L'estudi que es presenta en aquesta Tesi sobre la influència de la temperatura en la patogenicitat d'aquest fong ha demostrat que la resistència del parental es superada amb temperatures altes i per tant, no és estable. En aquest estudi, tan sols una entrada silvestre africana resultà resistent a temperatures altes. També es va realitzar un assaig de tolerància als fongs del sòl Monosporascus cannonballus i M. eutypoides, principals responsables del col¿lapse del meló, que causa també moltes pèrdues econòmiques. Els resultats permeteren concloure que M. cannonballus presenta major patogenicitat que M. eutypoides i que la temperatura també afecta de forma important a la severitat dels símptomes, recolzant estudis previs. Les dues entrades africanes i la hindú que presentaren major tolerància a Monosporascus spp. poden ser d'interés en futurs programes de millora. / [EN] Nowadays, the melon (Cucumis melo L.) is a crop with great economic impact worldwide that is grown in more than 100 countries. Its adaptation to diverse regions around the world has turned out in the high polymorphism this species shows. This genetic variability is an indispensable resource for breeding programs, since it is a valuable reservoir of new alleles. The use of molecular tools allows the optimization of conventional breeding programs, achieving the development of new varieties more quickly and adapting to the demands of the producer and to consumer preferences. The development of Introgression Lines (ILs) employing molecular techniques to assist in the selection process, constitutes an optimal strategy for the introduction of favourable traits from wild types in commercial cultivars. In this PhD thesis the development of an ILs collection is described, using the Queen's Pocket melon accession (Dudaim group) of Irak as the exotic donor parental and the Spanish cultivar 'Piel de Sapo' (Ibericus group) as the recurrent parental. During the ILs generation process, not only genotyping was taken into consideration (several techniques such as HRM, the Agena Bioscience platform and GBS were used) to optimize the recovery of the recurrent genetic background, the number of introgressions and the coverage of the donor genome, but also the phenotype shown by the different families. A set of 16 ILs was finally selected, bearing an average of 1.4 introgressions per IL and representing 62.6% of the donor genome. The phenotypic characterization of this IL collection allowed the identification of 32 stable QTLs (Quantitative Trait Loci) in the two environments evaluated. Out of these, 22 QTLs correspond to morphological traits such as weight, shape, netting, flesh width and cavity; 9 QTLs are related to traits associated with the climacteric ripening such as the presence of the abscission layer, aroma and flesh firmness; and one related to the soluble solids content. Many QTLs identified in this work have not been described previously. This implies new alleles of potential interest not only in breeding but also in the study of new genomic regions and genes controlling agronomical and quality traits. On the other hand, other QTLs confirmed regions previously described by other authors. In this work, interesting lines are described in terms of the presence of aroma, reduction of fruit size and / or more rounded shapes, characteristics requested by 'Piel de Sapo' consumers. The phenotyping of this set of ILs was also carried out for searching for resistance to a pathogenic soil fungus, Macrophomina Phaseolina. Despite the moderate resistance described for the Dudaim parental in a previous work, no line was resistant. The study presented herein about the influence of temperature on the pathogenicity of this fungus, has shown that the resistance of the donor parenal is overcome with the temperature increase and therefore, is not stable. In this screening, only one African wild accession was resistant to high temperatures. In addition, an assay searching for tolerance to the fungi of the soil, Monosporascus cannonballus and M. eutypoides, the main responsible for melon collapse, was carried out. The results allowed us to conclude that M. cannonballus presents higher pathogenicity than M. eutypoides. Additionally, temperature also affected the symptoms severity, which is coherent with previous studies. Two African and one Indian accessions were the ones displaying higher tolerance to Monosporascus spp. They may be of great interest in future melon breeding programs. / Castro Alcocer, GE. (2019). APROVECHAMIENTO DE HERRAMIENTAS GENETICAS Y GENOMICAS PARA DESARROLLO DE NUEVAS POBLACIONES PARA LA MEJORA DEL MELON POR RESISTENCIA A PATÓGENOS Y CALIDAD [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/131206 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El melón (Cucumis melo L.) es actualmente uno de los cultivos con mayor importancia económica en el mundo. La amplia variabilidad genética intraespecífica que presenta permite el estudio para su explotación del control genético de un amplio abanico de caracteres tanto agronómicos como de calidad del fruto. En los últimos años se han desarrollado un gran número de marcadores moleculares y de herramientas genómicas en melón, que facilitan el desarrollo de nuevas poblaciones de mejora. Las líneas de introgresión (ILs) son un conjunto de líneas que contienen un fragmento cromosómico de un parental donante, normalmente exótico, en un fondo genético común normalmente de una variedad de élite. Estas colecciones son apropiadas para el estudio de caracteres cuantitativos y para la introducción de alelos exóticos favorables en cultivares comerciales. En la presente tesis doctoral se describe el desarrollo de una colección de ILs empleando la entrada japonesa 'Ginsen makuwa', como parental donante y el cultivar francés 'Vedrantais' como parental recurrente. Los sucesivos genotipados en generaciones tempranas mediante la plataforma Agena Bioscience y High Resolution Melting, han mejorado la eficiencia en el proceso de obtención de las ILs (cinco generaciones). Esta colección incluye 27 ILs, que posteriormente se han caracterizado mediante un genotipado de alta densidad (Genotyping by Sequencing). Éstas presentan un promedio de 2,7 introgresiones/IL con un 94% de recuperación del fondo genético 'Vedrantais', representando un 96,8% del genoma donante. El análisis de los datos de fenotipado en tres ambientes y el genotipado dió lugar a la detección de 86 QTLs (Quantitative Tratit Loci), de los que 74 fueron estables en al menos dos ambientes. De éstos, 3 QTLs están relacionados con aspectos de floración, 4 con la precocidad de maduración del fruto, 33 con aspectos morfológicos (forma del fruto, reticulado y espesor de la corteza), 12 con el proceso de maduración (presencia de aroma, capa de abscisión, firmeza de la pulpa), 16 con el color de la pulpa, 5 con el color interno de la corteza y 1 con el contenido en sólidos solubles. Algunos de los QTLs descritos en esta tesis han sido identificados en trabajos previos, lo que da solidez a las regiones detectadas, otros, en cambio, resultan novedosos y, por tanto, muy interesantes, pues constituyen un recurso muy valioso tanto para la búsqueda de genes candidatos como para el empleo de estos alelos en programas de mejora. De entre las ILs más prometedoras, destaca MAK_10-1 por presentar un bloqueo del climaterio, lo cual se traduce en una mayor vida postcosecha, característica muy buscada en el mercado internacional. Los efectos de la introgresión en el cromosoma 10 son la ausencia de aroma externo y la mayor firmeza de la pulpa, además del mayor contenido de sólidos solubles en pulpa. Además, se han localizado varios genes candidatos involucrados en la regulación transcripcional y de señalización de etileno durante la maduración del fruto. Por otro lado, se describen otras líneas potencialmente interesantes, así como genes candidatos, para proporcionar diversidad de tamaños, formas, color de la pulpa y perfil aromático al mercado de tipos cantalupo. Respecto al perfil de compuestos volátiles (VOCs) analizado en las ILs, se encontró que las introgresiones Makuwa en general disminuyeron el contenido en compuestos aromáticos. A pesar del efecto ambiental notable, se pudieron asociar ciertas regiones genómicas a ciertos perfiles de VOCs, identificando a su vez algunos genes candidatos involucrados en diferentes rutas de biosíntesis de aromas. La dificultad de recuperar ciertos perfiles aromáticos en los programas de mejora se pone de manifiesto por el elevado número de regiones y genes implicados, así como por efectos pleiotrópicos que afectan a la producción de aromas y que se describen en esta tesis como el bloqueo del climaterio o / [EN] Melon (Cucumis melo L.) is one of the most economically important crops in the world. The wide intraspecific genetic variability that it presents allows the study of a wide range agronomic and fruit quality traits. In recent years, a large number of molecular markers and genomic tools have been developed in melon, which is a resource that facilitates the development of new breeding populations. Introgression Lines (ILs) are a set of lines that contain a chromosomal fragment of a donor parent, usually wild or exotic, in a common genetic background usually an elite variety. These collections are appropriate for the study of quantitative traits and, above all, for the introduction of exotic alleles in modern cultivars. This doctoral thesis describes the development of a collection of ILs using the Japanese accesion 'Ginsen makuwa', as an exotic donor parent, and the French cultivar 'Vedrantais' as a recurrent parent. Successive genotyping in early generations through the Agena Bioscience platform and High Resolution Melting, have improved efficiency in the process of obtaining ILs (five generations). This collection includes 27 ILs, which have subsequently been characterized by high-density genotyping (Genotyping by Sequencing). These have an average of 2.7 introgressions / IL with a 94% 'Vedrantais' genetic background, representing 96.8% of the donor genome 'Ginsen makuwa'. The analysis of phenotyping data in three environments and genotyping resulted in the detection of 86 QTLs (Quantitative Tratit Loci), of which 74 were stable in at least two environments. Of these, 3 QTLs related with flowering aspects, 33 QTLs related with the mophological fruit (fruit shape, netting and rind thickness), 12 QTLs related with ripening behaviour (presence/absence of aroma, abscission layer and flesh firmness), 16 QTLs were related with flesh color, 5 QTLs related with color of the inner rind and 1 related with the soluble solid concentration. Some of the QTLs described in this thesis have been identified in previous works, giving greater confidence to the detected regions, others, however, are novel and, therefore, very interesting, becouse they constitute a very valuable resource for the search for candidate genes and for the use of these alleles in improvement programs. Of the entire ILs collection, MAK_10-1 presented a blockade of the climacteric, which can translate into a longer post-harvest life, trait that is very in the international market. The effects of introgression on chromosome 10 are the absence of external aroma and the greater flesh firmness, in addition the higher soluble solids content in flesh. In addition, several candidate genes involved in transcriptional regulation and ethylene signaling during fruit ripening have been located. On the other hand, other potentially interesting lines and candidate genes, are described to provide diversity of sizes, shapes, flesh color and aromatic profile to the cantaloupe type market. Regarding the profile of volatile compounds (VOCs) analyzed in ILs, it was found that Makuwa introgressions generally decreased the content of aromatic compounds. Despite the remarkable environmental effect, certain genomic regions could be associated with certain VOCs profiles, identifying some candidate genes involved in different aromatic biosynthetic pathways. The difficulty of recover certain aromatic profiles in breeding programs is evidenced by the high number of regions and genes involved, as well as by pleiotropic effects that affect the aroma production and which are described in this thesis as the blocking of the climacteric or the flesh color due to the presence of carotenes. / [CA] El meló (Cucumis melo L.) és actualment un dels cultius amb major importància económica en el món. La seua gran variabilitat genètica intraespecífica permet l'estudi per a la seua explotació del control genètic d'un gran ventall de caràcters tant agronòmics com de qualitat del fruit. En els últims anys s'han desenvolupat un gran nombre de marcadors moleculars i de ferramentes genòmiques en meló, que faciliten el desenvolupament de noves poblacions de millora. Les línies de introgressió (ILs) són un conjunt de línies que contenen un fragment cromosòmic d'un parental donant, normalment exòtic, en un fons genètic normalment d'una varietat d'èlit. Estes col·leccions són útils per a l'estudi de caràcters quantitatius, a més de per a la introducció d'al·lels exòtics favorables en cultivars comercials. En la present Tesi Doctoral es descriu el desenvolupament d'una col·lecció d'ILs amb l'entrada japonesa 'Ginsen makuwa' com parental donant i el cultivar francés 'Vedrantais' com parental recurrent. Els successius genotipatges en generacions primerenques, mitjançant la plataforma Agena Bioscience i High Resolution Melting, han millorat l'eficiència en el procés d'obtenció de les ILs (cinc generacions). Esta col·lecció inclueix 27 ILs que posteriorment s'han caracteritzat mitjançant genotipatge per seqüenciació. Estes presenten un promedi de 2,7 introgressions/IL amb un 94% de recuperació del fons genètic 'Vedrantais', representant un 96,8% del genoma donant. L'anàlisi de les dades de fenotipatge en tres ambients i el genotipatge, facilità la detecció de 86 QTLs (Quantitative Trait Loci), dels quals 74 foren estables en al menys dos ambients. D'estos, 3 QTLs estan relacionats amb aspectes de floració, 4 amb la precocitat de maduració del fruit, 33 amb aspectes morfològics (forma del fruit, reticulat, espessor pell), 12 amb el procés de maduració (presència d'aroma, capa d'abscisió, fermesa de la polpa), 16 amb el color de la polpa, 5 amb el color intern de la pell i 1 amb el contingut en sòlids solubles. Alguns dels QTLs descrits en la Tesi han sigut identificats en treballs previs, el que dóna solidesa a les regions detectades, altres en canvi, resulten nous i, per tant, molt interessants, ja que constitueixen un recurs valuós tant per a la recerca de gens candidats com per a l'ús d'estos al·lels en programes de millora. D'entre les ILs prometedores, destaca MAK_10-1 per presentar un bloqueig del climateri, el qual es tradueix en una major vida postcollita, característica molt buscada en el mercat internacional. Els efectes de la introgressió en el cromosoma 10 són l'absència d'aroma extern i la major fermesa de la polpa, a més del major contingut en sòlids solubles. S'han localitzat diversos gens candidats involucrats en la regulació transcripcional i de senyalització d'etilè durant la maduració del fruit. Per altra banda, es descriuen altres línies potencialment interessants, així com gens candidats, per a proporcionar diversitat de grandària, forma, color de la polpa i perfil aromàtic al mercat de tipus cantalupo. Respecte al perfil de compostos volàtils (VOCs) analitzat en les ILs, es trobà que les introgressions Makuwa en general van disminuir el contingut en compostos aromàtics. Malgrat el efecte ambiental notable, es pogueren associar certes regions genòmiques a certs perfils de VOCs, identificant alguns gens candidats en diferents rutes de biosíntesis d'aromes. La dificultat de recuperar certs perfils aromàtics en els programes de millora es posa de manifest per l'elevat nombre de regions i gens implicats, així com pels efectes pleiotròpics que afecten a la producció d'aromes i que es descriuen en esta Tesi, com el bloqueig del climateri o la coloració de la polpa per presència de carotens. / Perpiñá Martín, G. (2020). Desarrollo de líneas de introgresión en melón para la mejora de la calidad de esta especie [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147113 / Compendio

Se ha estudiado el efecto de las restricciones hídricas en distintos períodos fenológicos, y de la carga de cosecha sobre la respuesta agronómica y las relaciones hídricas de una plantación joven de ciruelo Japonés cv. Black-Gold. En post-cosecha, las restricciones hídricas permitieron ahorros de agua de hasta un 29% sin afectar ni a la intensidad de floración ni el cuajado ni el crecimiento del fruto del año siguiente. Sin embargo, a medio plazo, tres años, el estrés hídrico aplicado en post-cosecha puede reducir la produción de la plantación debido al efecto acumulado de las restricciones sobre el crecimiento del árbol. El estrés hídrico llevado a cabo durante las fases II y toda la fase III del crecimiento del fruto, redujo su tamaño de forma proporcional a la integral de estrés. La restricción moderada del riego, antes y después de la cosecha, auanque permitió el mayor ahorro de agua (30%), provocó una reducción demasiado severa en el crecimiento del árbol, además de afectar al crecimiento del fruto. La carga alta de cosecha redujo el tamaño final del fruto en un 16%, pero permitió aumentar la cosecha en un 46% además de afectar al crecimiento vegetativo del árbol. La carga también afectó a las relaciones hídricas del árbol. Por otra parte se ha demostrado la eficacia de los dendómetros y del potencial de hoja no transpirante como indicadores de estrés hídrico. Finalmente se evaluó la utilidad de los sensores Watermark que respondieron razonablemente bien a las restricciones del riego, en particular cuando fueron severas, y permiten estimar con cierta precisión el estado hídrico del árbol, en particular para Ym<-40kPa. / Intrigliolo Molina, DS. (2005). Efectos del riego deficitario y de la carga de cosecha sobre las relaciones híbricas y la respuesta agronómica del ciruelo japonés cv. Black-Gold [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1869

Tesis por compendio / [ES] El melón (Cucumis melo L.) es una de las especies hortícolas más demandadas en el mundo, y como tal el mejoramiento vegetal tiene el desafío continuo de generar alternativas para el agricultor por medio del desarrollo de nuevas variedades que presenten, tolerancia/ resistencia a factores de estrés biótico (plagas y enfermedades) y abiótico (temperatura, humedad, suelo) y a su vez atributos de calidad apreciados por el consumidor. El mejoramiento convencional en melón por medio de cruzamientos entre líneas seleccionadas es una estrategia ampliamente utilizada, pero que presenta algunas limitaciones, como las barreras de cruzabilidad entre las variedades comerciales y el germoplasma silvestre, además de los períodos extensos de tiempo requeridos para evaluar las progenies. En este contexto, el injerto y el desarrollo de nuevos patrones están siendo adoptados a nivel mundial como estrategias alternativas de mejora en cultivos hortícolas, que permite aprovechar caracteres de interés presentes en especies no cultivadas o no comerciales sin necesidad de realizar largos y complejos planes de mejora (cruzamiento y retrocruzamiento). El uso de la diversidad intra e interespecífica como portainjertos para sandía ha dado muy buenos resultados, documentados en una amplia bibliografía científica. Sin embargo, las ventajas y beneficios del injerto presentan inconsistencias en los estudios realizados en melón. Esto se explica por los diferentes métodos de cultivos evaluados, así como por la amplia gama de variedades y tipos comerciales de melón existentes; esto exige a su vez, mayor inversión y fortalecimiento de la investigación en esta área del conocimiento. La presente Tesis Doctoral tiene por objetivo la generación de información relacionada al injerto en melón mediante la evaluación de portainjertos desarrollados en los grupos de mejora del Instituto de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV), donde se ha llevado a cabo este trabajo, utilizando para ello diferentes condiciones de cultivo, y por lo tanto estrés, y utilizando dos tipos de melón muy consumidos en España y Europa como el ‘Piel de Sapo’ y el ‘Cantalupo’, además de una variedad tradicional muy apreciada por su calidad, el ‘Meló d’Or d’Ontinyent’. La recuperación de variedades tradicionales es un reto para la agricultura moderna y gracias al injerto validamos el potencial de esta técnica para producir ‘Meló d’Or d’Ontinyent’ bajo condiciones de estrés por la presencia de un hongo patógeno como Monosporascus cannonballus Pollack et Uecker en el suelo. El patrón experimental UPV-PRMc, desarrollado por el grupo de mejora de cucurbitáceas del COMAV de la Universidad Politécnica de Valencia, mediante la hibridación de un melón tipo ‘Piel de Sapo’ y una accesión de un melón silvestre del tipo agrestis, mostró su capacidad para proporcionar resistencia y vigor a la variedad tradicional, que sin el uso de un portainjerto resistente sería incapaz de culminar su ciclo de cultivo bajo estas condiciones. Ensayos de campo complementarios permitieron evaluar el comportamiento de diferentes portainjertos experimentales y comerciales de Cucurbita y Cucumis, en condiciones de estrés bajo sistemas de producción convencional en campo abierto. Con relación al vigor y al desarrollo de las plantas injertadas, los patrones de Cucurbita mostraron un retraso en el vigor temprano del cultivo y tanto Ma x Mo EF como Pe x Pe ZS tuvieron los más bajos rendimientos. Destaca el uso del híbrido Ma x Ec como una buena alternativa a los híbridos comerciales normalmente utilizados entre C. maxima x C. moschata. Por su parte los portainjertos de C. melo mostraron una mejor afinidad y mayor vigor consistentemente a lo largo de los 3 años de estudio, al igual que los híbridos interespecíficos Fi x My y Fi x An. Adicionalmente al estudio de la compatibilidad entre el melón Piel de Sapo y los diferentes patrones experimentales y comerciales, también se abordó el impacto sobre la calidad del fruto. Este aspecto es quizá el más controvertido en relación al injerto por el uso de patrones filogenéticamente distantes que pueden pertenecer a otra especie o género distinto al melón. Nuestros datos reflejaron que los patrones de Cucurbita tuvieron efecto sobre la forma del fruto y la cavidad seminal, mientras que los patrones de Cucumis melo presentaron un menor impacto sobre los parámetros de calidad del fruto. También es importante destacar que los patrones de especies silvestres o no cultivadas de Cucumis no afectaron significativamente la calidad, a pesar de que C. metuliferus E. Meyer ex Naudin mostró signos de colapso en el segundo año de evaluación y consistentemente produjo los frutos más pequeños en comparación a las plantas sin injertar. El estudio complementario sobre el perfil metabólico y aromático de los frutos ha permitido ampliar los criterios de selección de portainjertos de melón. Se observó la variación en el contenido de ácidos y azúcares principalmente debido al grado de maduración y en menor medida a una combinación de patrón-variedad específica. La modificación del perfil de compuestos volátiles mostró un efecto claro de los portainjertos de Cucurbita sobre la variedad de melón, con el incremento de compuestos aromáticos relacionados a la calabaza y la reducción de otros compuestos claves en el aroma del melón Piel de Sapo. Con la perspectiva de aprovechar el germoplasma silvestre como portainjerto, en el Capítulo 2 de la presente tesis doctoral, presentamos los estudios enfocados en la caracterización de especies silvestres o no cultivadas del género Cucumis, que son una fuente de resistencias a patógenos y enfermedades de importancia económica como nematodos, oído o Fusarium, y que están ausentes en las variedades comerciales de melón. La estandarización de metodologías para optimizar la germinación de accesiones de Cucumis silvestres ha sido un primer paso para maximizar el rendimiento de la semilla como material de partida, ya que la dormancia presente en el germoplasma no cultivado suele ser un factor limitante. Basados en los estudios preliminares de campo en los que se observó la diferencia de vigor entre una accesión de C. metuliferus y el melón ‘Piel de Sapo’, se estudió si los híbridos interespecíficos desarrollados por el grupo de mejora suponían una opción para el incremento del vigor y la combinación de características deseables en una misma planta capaz de soportar el injerto de una variedad comercial de melón. Las barreas de incompatibilidad, impidien los cruzamientos viables con C. metuliferus (filogenéticamente separado del resto de Cucumis africanos) pero los híbridos interespecíficos de los cruzamientos entre Cucumis ficifolius A. Rich. x Cucumis anguria L. y Cucumis ficifolius x Cucumis myriocarpus Naudin son viables. Estos materiales F1, mostraron un mayor vigor, un incremento en el diámetro de su hipocótilo y una buena compatibilidad con melones de tipo ‘Cantalupo’ y ‘Piel de Sapo’, bajo condiciones de invernadero y a campo abierto. Un alto grado de resistencia a Fusarium oxysporum f. sp. melonis como resultado de la combinación de sus genomas parentales, así como una buena tolerancia al estrés osmótico bajo condiciones in vitro, destacan como características deseables en estos dos híbridos interespecíficos. Utilizando especies silvestres e híbridos de Cucumis, se evaluaron distintas metodologías para la obtención de poliploides, con el objetivo de potenciar el vigor de las plántulas (tamaño y diámetro del hipocótilo) y estudiar los efectos de la poliploidización. La colchicina fue el compuesto antimitótico más efectivo aplicado sobre semillas pregerminadas de dos híbridos interespecíficos de Cucumis. En líneas homocigóticas de C. anguria, C. ficifolius, C. myriocarpus, o C. metuliferus, la duplicación del genoma no fue estable en ningún caso. La evaluación del nivel de ploidía confirmó que los alopoliploides obtenidos fueron hexaploides (6n=72). Los nuevos materiales obtenidos, son alopoliploides sintéticos que resultaron de la duplicación de un genoma híbrido. A diferencia de sus antecesores triploides, los alopoliploides mostraron la recuperación de su fertilidad, asociado posiblemente a la presencia de SNPs concretos relacionados a genes que codifican procesos reproductivos. La mejora de características de interés en especies silvestres (mayor diámetro de los hipocótilos) ha sido posible por medio de la poliploidización, lo que favorece el procedimiento de realización del injerto y la producción de la planta injertada. Los resultados presentados en esta tesis doctoral han sido posibles gracias a la colaboración de grupos de investigación interdisciplinarios de la Universidad Politécnica de Valencia, la Universidad Jaime I de Castellón y la Politécnica de Cataluña, en el marco del proyecto AGL2014-53398-C2-2-R APROXIMACIONES BIOTECNOLOGICAS Y CULTURALES PARA LA MEJORA DE LAS RESISTENCIAS Y EL CONTROL DE ENFERMEDADES EN MELON Y SANDIA y con apoyo de los proyectos AGL2017- 85563-C2-1-R de FEDER/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades–Agencia Estatal de Investigación, y proyecto para Grupos de Excelencia PROMETEO 2017/078 además del apoyo de la SECRETARIA DE EDUCACIÓN SUPERIOR, CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN (SENECYT-ECUADOR) que por medio del Instituto de Fomento al Talento Humano (IFTH), proporcionó una beca de estudio al doctorando. / [EN] The melon (Cucumis melo L.) is one of the most demanded horticultural species in the world and as such, plant improvement has the constant challenge of thinking up alternatives for the farmer through the development of new varieties with tolerance / resistance to biotic (pests and diseases) and abiotic (temperature, humidity, soil) stress factors and quality attributes appreciated by the consumer. Conventional breeding in melon through crossings between selected lines is a widely used strategy, but it has some limitations, such as cross barriers between commercial varieties and wild germplasm, in addition to the extended periods of time required to evaluate the progeny. In this context, grafting and the development of new rootstocks are being adopted worldwide as alternative breeding strategies in horticultural crops, which allows to take advantage of relevant characteristics present in non-cultivated or non-commercial species without extensive and complex breeding programs (crossing and backcrossing). Development of rootstocks for watermelon crop derived from intra and interspecific diversity have been successful and well documented in a wide scientific bibliography. However, advantages and benefits from grafting show inconsistent data in melon assays. These results can be explained since different cultivation methods have been evaluated and because of the large number of commercial varieties of melon; this fact motivates a higher investment and strengthening of research in this area of knowledge. The present Doctoral Thesis has as objective the generation of information related with melon grafting, through the development, characterization and study under stress conditions of novel rootstocks used for two commercial cultivars consumed in Spain and Europe, like ‘Piel de Sapo’ and ‘Cantaloupe’, besides a traditional variety as the ‘Meló d’Or d’Ontinyent’. Recovery of traditional cultivars is a challenge for modern agriculture and thanks to grafting we have validated the potential of this technique to crop ‘Meló d’Or d’Ontinyent’ in soil stressed by Monosporascus cannonballus Pollack et Uecker. The experimental rootstock UPV-PRMc, developed by Institute for the Preservation and Improvement of Valencian Agro-diversity (COMAV) of the Polytechnic University of Valencia, from an hybridization between one ‘Piel de Sapo’ melon and one accession of wild agrestis melon, provided resistance and vigor to the traditional variety, which is not able to complete the crop cycle without be grafted onto a resistant rootstock. Complementary field trials allowed to test the behavior of experimental and commercial rootstocks of Cucurbita and Cucumis under stress conditions in conventional production systems. Regarding vigor and growth of grafted plants, Cucurbita rootstocks showed a delay in early vigor of plants and Ma x Mo EF and Pe x Pe ZS had the lowest yields. The Ma x Ec hybrid highlights as a good alternative to the C. maxima x C. moschata hybrids, commonly used in commercial grafting. On the other hand, C. melo rootstocks showed better affinity and higher vigor consistently along these 3 years, as well as the interspecific hybrids Fi x My and Fi x An. Additionally to the compatibility behavior between ‘Piel de Sapo’ melon and different experimental and commercial rootstocks, also the impact on fruit quality was studied. This issue is one of the most controversial about grafting because of the use of rootstocks phylogenetically distant that belong to other species or genera than melon. Our data showed an effect over shape and size of seed cavity when using Cucurbita rootstocks, while Cucumis melo ones showed a lower impact on fruit quality traits. It is important to note that rootstocks derived from wild or non-cultivated Cucumis species did not alter significantly the quality, despite of that C. metuliferus E. Meyer ex Naudin showed vine decline symptoms in the second year and consistently the smallest fruits compared to non-grafted plants. The complementary analysis of the aromatic and metabolic profile from fruits have allowed to increase the selection criteria for melon rootstocks. Variation in acids and sugars was observed mainly due to maturation degree and to a lesser extent to a specific rootstock-scion combination. The modification in volatile compounds levels displayed an effect of the Cucurbita rootstocks on melon cultivar, increasing aromatic compounds related to pumpkin and decreasing other key compounds in ‘Piel de Sapo’ aroma melon. With the prospect to take advantage from wild germplasm to develop new rootstocks, in the Chapter 2 in this Doctoral Thesis, we showed the studies focused on the characterization of wild or non-cultivated species in the Cucumis genus, which are a resistance resource against pathogens and diseases of economic importance like nematodes, powdery mildew or Fusarium, and that are absent in commercial melon. The standardization of methodologies to optimize the germination of wild Cucumis accessions has been the first step to maximize the seed yield as a started material, since the dormancy in non-cultivated germplasm is usually a limiting factor. Based on preliminary field studies, where the differences in vigor between C. metuliferus and ‘Piel de Sapo’ melon were observed, the development of interspecific hybrids was approached as an option to increase the vigor and combine characteristics of interest in one same plant able to bear the grafting with a commercial variety of melon. The incompatibility barriers prevented viable crosses with C. metuliferus (phylogenetically distant of the rest of African Cucumis), although two interspecific hybrids were viable from crosses between Cucumis ficifolius A. Rich. x Cucumis anguria L. and Cucumis ficifolius x Cucumis myriocarpus Naudin. These F1 plants had higher vigor, hypocotyl diameter and good compatibility with ‘Cantaloupe’ and ‘Piel de Sapo’ melons under field and greenhouse conditions. High level of resistance to Fusarium oxysporum f. sp. melonis as result of the combination of their parental genomes, as well as a good tolerance to osmotic stress under in vitro conditions, highlight as desirable characteristics in these two new interspecific hybrids. With the preliminary results on the improvement of traits in wild Cucumis germplasm from the hybridization, some methodologies were evaluated to obtain polyploids, in order to enhance the desirable features in these hybrids (vigor, hypocotyl size and diameter). Colchicine was the most effective antimitotic agent applied over pregerminated seeds of two Cucumis interspecific hybrids. In homozygous lines of C. anguria, C. ficifolius, C. myriocarpus, or C. metuliferus, genome duplication was not stable. The polyploidy level confirmed that allopolyploids obtained were hexaploids (6n=72). The novel materials obtained are synthetic allopolyploids that result from the duplication of a hybrid genome. Unlike their triploid ancestors, allopolyploids showed the recovery of their fertility, possibly associated with the presence of specific SNPs related to genes that encode reproductive processes. The improvement of characteristics of interest in wild species has been possible through polyploidization, which favors the development of new improved materials capable of adapting to the grafting process. The results presented in this Doctoral Thesis have been possible thanks to the collaboration of interdisciplinary research groups from Polytechnic University of Valencia, Jaime I University of Castellón and Polytechnic University of Catalonia, within the framework of the AGL2014-53398-C2-2 project. -R BIOTECHNOLOGICAL AND CULTURAL APPROACHES FOR THE IMPROVEMENT OF RESISTANCES AND THE CONTROL OF DISEASES IN MELON AND WATERMELON and with the support of the projects AGL2017-85563-C2-1-R of FEDER / Ministry of Science, Innovation and Universities-State Agency of Research and project for Groups of Excellence PROMETEO 2017/078, in addition to the support of the SECRETARIA DE EDUCACIÓN SUPERIOR, CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN (SENECYT-ECUADOR) which through the Institute for the Promotion of Human Talent (IFTH), provided a scholarship for the doctoral candidate. / [CA] El meló (Cucumis melo L.) és una de les especies hortícoles més demandades en el món, i consegüentment el millorament vegetal té el desafiament continu de generar alternatives per a l’agricultor per mitjà del desenvolupament de noves varietats que presenten, tolerància/resistència a factors d’estrès biòtic (plagues i malalties) i abiòtic (temperatura, humitat, sòl) i al seu torn atributs de qualitat apreciats pel consumidor. El millorament convencional en meló mitjançant creuaments entre línies seleccionades és una estratègia àmpliament utilitzada, però que presenta algunes limitacions, com la impossibilitat de creuar-se d’algunes varietats comercials i determinat germoplasma silvestre d’interès, a més dels períodes extensos de temps requerits per a avaluar les progènies. En aquest context, l’empelt i el desenvolupament de nous patrons estan sent adoptats a nivell mundial com a estratègies alternatives de millora en cultius hortícoles. L’empelt permet aprofitar caràcters d’interès presents en espècies no cultivades o no comercials sense necessitat de realitzar llargs i complexos plans de millora (creuament i retrocruzamiento). L’ús de la diversitat intra i interespecífica com a portaempelts de meló d’Alger ha donat molt bons resultats, documentats en una àmplia bibliografia científica. No obstant això, els avantatges i beneficis de l’empelt presenten inconsistències en els estudis realitzats en meló. Això s’explica pels diferents mètodes de cultius avaluats, així com per l’àmplia gamma de varietats i tipus comercials de meló existents; això exigeix al seu torn, major inversió i enfortiment de la investigació en aquesta àrea del coneixement. La present Tesi Doctoral té per objectiu la generació d’informació relacionada amb l’empelt en meló, mitjançant l’avaluació de nous portaempelts que s’han obtingut en els grups de millora del COMAV (Instituto de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana) on s’ha dut a terme aquest treballs fent servir diferents condicions de cultiu i per tant de estressos i dos tipus de meló molt consumits a Espanya i Europa com el ‘Piel de Sapo’ i el ‘Cantalupo’ a més d’una varietat tradicional reconeguda per la seua excel·lent qualitat, el ‘Meló d’Or d’Ontinyent’. La recuperació de varietats tradicionals és un repte per a l’agricultura moderna i mijançant l’empelt validem el potencial d’aquesta tècnica per a produir ‘Meló d’Or d’Ontinyent’ sota condicions d’estrès degudes a la presència en la terra d’un fong patogen com es el Monosporascus cannonballus Pollack et Uecker. El patró experimental UPV-PRMc, desenvolupat pel grup de millora de cucurbitàcies del COMAV, mitjançant la hibridació d’un meló tipus ‘Piel de Sapo’ i una accessió d’un meló silvestre del tipus agrestis, va mostrar la seua capacitat per a proporcionar resistència i vigor a la varietat tradicional, que sense l’ús d’un portaempelt resistent no completaria el cicle de cultiu sota aquestes condicions. Assajos de camp complementaris van permetre avaluar el comportament de diferents portaempelts experimentals i comercials de Cucurbita i Cucumis, en condicions d’estrès en sistemes de producció convencional a camp obert. En relació amb el vigor i al desenvolupament de les plantes empeltades, els patrons de Cucurbita van mostrar un retard en el vigor a l’inici del cultiu i tant Ma x Mo EF com Pe x Pe ZS van tindre els rendiments més baixos. Destaca l’ús de l’híbrid Ma x Ec com una bona alternativa als híbrids comercials normalment utilitzats que deriven de creuaments C. maxima x C. moschata. Per la seua part els portaempelts de C. melo van mostrar una millor afinitat i major vigor consistentment al llarg dels 3 anys d’estudi, igual que els híbrids interespecífics Fi x My i Fi x An. Addicionalment a l’estudi de la compatibilitat entre el meló ‘Piel de Sapo’ i els diferents patrons experimentals i comercials, també es va estudiar l’impacte sobre la qualitat del fruits. Aquest aspecte és potser el que més controvèrsia crea al voltant de l’ús de l’emplet on s’utilitzen portampelts filogenèticament distants que poden pertànyer a una altra espècie o gènere diferent al meló. Les nostres dades van reflectir que els patrons de Cucurbita van tindre efecte sobre la forma del fruit i la cavitat seminal, mentre que els patrons de Cucumis melo van presentar un menor impacte sobre els paràmetres de qualitat del fruit. També és important destacar que els patrons d’espècies silvestres o no cultivades de Cucumis no van afectar significativament la qualitat, a pesar que C. metuliferus E. Meyer ex Naudin va mostrar signes de col·lapse en el segon any d’avaluació i consistentment va produir els fruits més xicotets en comparació a les plantes sense empeltar. L’estudi complementari sobre el perfil metabòlic i aromàtic dels fruits ha permès ampliar els criteris de selecció de portaempelts de meló. Es va observar la variació en el contingut d’àcids i sucres principalment com a consequència del grau de maduració i en menor mesura a una combinació de patró-varietat específica. La modificació del perfil de compostos volàtils va mostrar un efecte clar dels portaempelts de Cucurbita sobre la varietat de meló, amb l’increment de compostos aromàtics relacionats amb la carabassa i la reducció d’altres compostos claus en l’aroma del meló tipus ‘Piel de Sapo’. Amb la perspectiva d’aprofitar el germoplasma silvestre per al desenvolupament de nous portaempelts, al Capítol 2 de la present tesi doctoral, presentem els estudis enfocats a la caracterització d’espècies silvestres o no cultivades del gènere Cucumis, que són una font de resistències a patògens i malalties d’importància econòmica com a nematodes, oïdi o Fusarium, i que no tenen en les varietats comercials de meló. L’estandardització de metodologies per a optimitzar la germinació d’accessions de Cucumis silvestres ha sigut un primer pas per a maximitzar el rendiment de la llavor com a material de partida, ja que la dormancia present en el germoplasma no cultivat sol ser un factor limitant. Basats en els estudis preliminars de camp en els quals es va observar la diferència de vigor entre una accessió de C. metuliferus i el meló ‘Piel de Sapo’, es van avaluar els híbrids interespecífics desenvolupats als grups de millora com una opció per incrementar el vigor i combinar característiques desitjables en una mateixa planta que a l’hora fora capaç de suportar l’empelt d’una varietat comercial de meló. Les barreas d’incompatibilitat, no fan posible la hibridació amb C. metuliferus (filogenèticament separat de la resta de Cucumis Africans) però els híbrids interespecífics viables dels creuaments entre Cucumis ficifolius A. Rich. x Cucumis anguria L. i Cucumis ficifolius x Cucumis myriocarpus Naudin són viables. Aquests materials F1, van mostrar un major vigor, un increment en el diàmetre del seu hipocòtil i una bona compatibilitat amb melons de tipus ‘Cantalupo’ i ‘Piel de Sapo’, en condicions d’hivernacle i a camp obert. També aquests materials han mostrat un alt grau de resistència a Fusarium oxysporum f. sp. melonis i una bona tolerància a l’estrès osmòtic (avaluada en condicions de cultiu in vitro), característiques desitjables en aquestos dos nous híbrids interespecífics. Partint del germoplasma de Cucumis silvestre i els híbrids obtinguts, es va avaluar diferents metodologies per a l’obtenció de poliploides, amb l’objectiu de potenciar el vigor de les plàntules (grandària i diàmetre dels hipocòtil) i estudiar els efectes de la poliploidització. La colxicina va ser el compost antimitòtic més efectiu al aplicar-lo a llavors pregerminadas dels dos híbrids interespecífics de Cucumis. En línies homozigòtiques de C. anguria, C. ficifolius, C. myriocarpus, o C. metuliferus, la duplicació del genoma no va ser estable en cap cas. L’avaluació del nivell de ploidía va confirmar que els al·lopoliploides obtinguts van ser hexaploids (6n=72). Els nous materials obtinguts, són al·lopoliploides sintètics que van resultar de la duplicació d’un genoma híbrid. A diferència dels seus antecessors triploides, els al·lopoliploides van mostrar la recuperació de la seua fertilitat, associat possiblement a la presència de SNPs concrets relacionats a gens que codifiquen processos reproductius. La millora de les característiques d’interès (major diàmetre dels hipocòtils) ha sigut possible mitjançant l’obtenció de poliploides, la qual cosa facilita el procediment per a dur a terme l’empelt i per tant la producció de planta empeltada. Els resultats presentats en aquesta Tesi Doctoral han sigut possibles gràcies a la col·laboració de grups d’investigació interdisciplinaris de la Universitat Politècnica de València, la Universitat Jaume I de Castelló i la Politècnica de Catalunya, en el marc del projecte AGL2014-53398-C2-2-R APROXIMACIONS BIOTECNOLOGICAS Y CULTURALES PARA LA MEJORA DE LAS RESISTENCIAS Y EL CONTROL DE ENFERMEDADES EN MELON Y SANDIA i amb suport dels projectes AGL2017- 85563-C2-1-R de FEDER/Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats–Agència Estatal d’Investigació, i projecte per a Grups d’Excel·lència PROMETEO 2017/078 a més del suport de la SECRETARIA DE EDUCACIÓN SUPERIOR, CIENCIA, TECNOLOGIA E INNOVACIÓN (SENECYT-L’Equador) que per mitjà del ‘Instituto de Fomento del Talento Humano’ (IFTH), va proporcionar una beca d’estudi al doctorand. / Finalmente agradecer a mi país Ecuador y a la Secretaria De Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENECYT) y al Instituto Nacional De Fomento Al Talento Humano (IFTH) que me apoyaron con una beca de estudios para realizar mi tesis Doctoral, con la que espero aportar además de conocimiento científico, alternativas y soluciones para la realidad agrícola del país. / Cáceres Burbano, AE. (2020). Desarrollo de nuevos portainjertos para melón mediante el uso de estrategias y herramientas biotecnológicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147863 / Compendio

Plastids are the cellular organelles where many of the visual, health and flavor-related metabolites are produced and stored in the fruit, and therefore are valuable components for consumers and breeders. The more sugar and flavor the fruit has, the more appreciated is for the consumer and industry. Thus, one of the breeder's goals is to obtain new varieties with fruits improved in these aspects. Paradoxically, fruits with a high content in chloroplasts have been avoided by the breeders because it usually suffers of oxidative stress disorders; such yellow shoulder impairment and fruit cracking when the light intensity increases. For this reason breeding efforts has been focused mainly on avoiding fruit losses and organoleptic characteristics have been neglected. This thesis aims to improve tomato fruit quality by engineering plants to produce fruits with enhanced fruit chloroplast functions and improved tolerance to oxidative stress, using cisgenic/ intragenic approaches. SlGLK1, SlGLK2 and SlAPRR2 transcription factors have been suggested to be involved in chloroplast development. Tomato MoneyMaker plants were engineered to express SlGLKs and SlAPRR2 either singly or in combination early in development. Those lines provide fruits which accumulate more sugars, carotenoids and specific volatiles than WT. The fruit chloroplast enhanced lines were characterized at the structural, metabolic, proteomics and transcriptomics. A novel additive effect in the chloroplast regulation network resulted when both transcription factors were coexpressed and a hypothesis for this effect is presented. In addition, two tomato traditional varieties (Muchamiel and Pera) expressing tomato genes for BMW anthocyanin regulatory complex under the control of the light inducible promoter (PLI) were produced and characterized. Engineered tomato plants showed large accumulation of anthocyanin specifically in the fruit peel and in Type VI trichomes. Characterization of those tissues indicated specific alterations of the flavonoid pathway that were highly dependent on the light conditions. These tomato lines could be of high interest to protect the fruit chloroplast enhancement lines from eventual stresses involving ROS, and also to assess the effect on plant growth under high light stress and in plant-pest interaction studies. / Los plastidos son orgánulos celulares donde se producen y almacenan muchos de los metabolitos relacionados con atributos organolépticos y compuestos beneficiosos para la salud, por lo tanto se consideran componentes de alto valor añadido para consumidores y mejoradores vegetales. Cuanto mayor contenido en azúcares solubles y sabor presente el fruto más se valoran por los consumidores y la industria. Por lo tanto uno de los objetivos actuales de los mejoradores de tomate es mejorar el fruto en estos aspectos. Paradójicamente, se ha seleccionado en contra de frutos con alto contenido en cloroplastos porque este carácter, bajo alta intensidad lumínica, suele estar asociado a daños en el fruto por estrés oxidativo; como los hombros amarillos del tomate o el agrietado del fruto. Por este motivo los esfuerzos en mejora se han orientado principalmente a evitar pérdidas y consecuentemente la calidad organoléptica se ha visto reducida. El objetivo de esta tesis es mejorar la calidad del fruto de tomate mediante el empleo de técnicas de ingeniería genética orientadas a incrementar los cloroplastos en fruto y mejorar la tolerancia al estrés oxidativo con una aproximación cis/ intragenica. Los factores de transcripción SlGLK1, SlGLK2 y SlAPRR2 han sido estudiados por influir en el desarrollo del cloroplasto. Plantas de tomate de variedad MoneyMaker fueron mejoradas genéticamente para expresar de forma individual o conjunta SlGLKs y SlAPRR2 en estadios tempranos de desarrollo. Estas líneas proveen frutos con mayor acumulo de azúcares, carotenos y volátiles que el control MoneyMaker. Las líneas potenciadas en desarrollo de cloroplastos se caracterizaron a nivel estructural, metabólico, proteómico y transcriptómico. Se descubrió un novedoso efecto aditivo en la regulación génica del cloroplasto cuando ambos factores de transcripción se expresan simultáneamente y se presentó una hipótesis para dicho efecto. Además se caracterizaron dos variedades tradicionales de tomate (Muchamiel and Pera) diseñadas para expresar genes pertenecientes al complejo de regulación de antocianinas BMW, bajo el control del promotor inducible por luz (PLI). Las plantas mejoradas genéticamente presentan una gran acumulación de antocianos, especialmente en piel de fruto y en tricomas tipo VI. Caracterización de estos tejidos indican alteraciones específicas en la ruta de flavonoides y una alta dependencia a condiciones de luz. Estas plantas podrían ser de gran interés para proteger frutos con altos niveles de cloroplastos frente al estrés oxidativo generado por ROS, para evaluar el efecto en el crecimiento de la planta bajo condiciones de alta luz y en futuros estudios de interacción planta-patógenos / Els plastidis són orgànuls cel.lulars on es produeixen i emmagatzemen molts dels metabòlits relacionats amb atributs organolèptics i composts beneficiosos per a la salut, per tant es consideren components d'alt valor afegit per a consumidors i milloradors vegetals. Quant major contingut en sucres solubles i sabor presenta el fruït, més serà valorat per part dels consumidors i la industria. Paradoxalment, s'ha seleccionat en contra dels fruïts amb alt contingut en cloroplasts perquè aquest caràcter, davall alta intensitat lumínica, sol estar associat amb danys en el fruït per estrés oxidatiu; com muscles groguencs de la tomata o clevitjament del fruït. Per aquest motiu, l'esforç en millora s'ha orientat principalment a evitar pèrdues de manera que la qualitat organolèptica s'ha vist reduïda. L'objectiu d'aquesta tesi es millorar la qualitat del fruït de tomata mitjançant l'ús de tècniques d'enginyeria genètica orientades a incrementar els cloroplasts al fruït i millorar la tolerància a l'estrès oxidatiu amb una aproximació cis/intragènica. Plantes de tomata de la varietat MoneyMaker foren millorades genèticament per expressar de manera individual o conjunta SlGLK1, SlGLK2 y SlAPRR2 als moments inicials del desenvolupament. Aquestes línies donen fruïts amb major acumulació de sucres, carotens i volàtils que el control MoneyMaker. Les línies potenciades amb el desenvolupament de cloroplasts es caracteritzaren a nivell estructural, metabòlic, proteòmic i transcriptòmic. Es va descobrir un nou efecte additiu en la regulació gènica del cloroplast quan ambdós factors de transcripció s'expressen de manera simultània i es va presentar una hipòtesi per a dit efecte. A més, es van caracteritzar dos varietats tradicionals de tomata (Muchamiel i Pera) dissenyades per a expressar gens que pertanyen al complex de regulació d'antocians BMW, davall el control del promotor induïble per llum (PLI). Les plantes millorades genèticament presentaren una gran acumulació d'antocians, especialment a la pell del fruït i en tricomes de tipus VI. La caracterització d'aquest teixit indica alteracions específiques en la ruta dels flavonoides i una altra dependència a condicions de llum. Aquestes plantes podrien ser de gran interès per a protegir els fruïts d'alts nivells de cloroplasts front a l'estrès oxidatiu generat pels ROS, i per a avaluar l'efecte en el creixement de la planta davall condicions d'alta llum i en futurs estudis d'interacció planta-patògen. / Cocaliadis Caisson, MF. (2017). A multilevel, developmentally controlled gene engineering strategy for tomato fortification and protection [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90401