Tesis por compendio / [ES] La longevidad de las semillas, o el tiempo durante el cual permanecen las semillas viables, es de gran importancia para la conservación de la biodiversidad, la agricultura y la economía. Además, el estudio de este parámetro puede contribuir a conocer mejor los mecanismos moleculares comunes a todos los organismos para prevenir el envejecimiento. Una de las principales estrategias de las semillas para ralentizar su envejecimiento consiste en detener su metabolismo, a través de su deshidratación. Otros mecanismos moleculares para evitar daños son el aislamiento frente al entorno a través de la cubierta de la semilla, y la producción de antioxidantes y otras moléculas para evitar el daño oxidativo, uno de los principales causantes del envejecimiento de las semillas. Los mecanismos de reparación mitigan parte del daño acumulado. El organismo modelo de plantas Arabidopsis thaliana brinda la oportunidad de la realización de estudios genómicos para el estudio de, en este caso, la longevidad de las semillas para descubrir nuevos factores genéticos y mecanismos moleculares determinantes. Este conocimiento servirá para entender mejor los procesos de deterioro de las semillas y que también será clave para aumentar la longevidad de estas. Mediante el uso de variedades naturales genotipadas de Arabidopsis thaliana y un estudio de asociación del genoma conocido como GWAS, seguido de estudios de genética reversa, se han identificado 12 nuevos genes relacionados con la longevidad de las semillas, relacionados con la protección del embrión, el control del daño oxidativo, y la permeabilidad de la cubierta de la semilla. El desarrollo de la cubierta de la semilla está determinado por factores de transcripción. Plantas mutantes en diversos factores de transcripción involucrados en el desarrollo de la cubierta de la semilla presentan una longevidad alterada. La sobreexpresión de los factores de transcripción AtHB25 y COG1 provoca que las semillas presenten una mayor longevidad debido a una incrementada deposición de poliésteres lipídicos. Estas barreras de poliésteres lipídicos son la cutícula, formada por cutina, y la suberina. Ambas participan positivamente en la protección del embrión frente al ambiente exterior. Estudios genómicos de ambos factores de transcripción han demostrado que AtHB25 regula directamente a enzimas biosintéticos de los monómeros de suberina y cutina, y COG1 regula la expresión de enzimas relacionados con la polimerización de poliésteres lipídicos y lignina. La regulación en la que participa AtHB25 es muy importante debido a la alta conservación de las secuencias genómicas y funciones de AtHB25 en angiospermas, y parece involucrado en la respuesta a bajas temperaturas. Por otra parte, COG1, que está involucrado en la percepción de luz, regula parte del desarrollo del tegumento externo a través de la regulación de AP2, un factor clave en el establecimiento de la identidad de tejido de este tegumento de la cubierta de la semilla, donde se localiza la suberina. AtHB25 y COG1 están involucrados en la adaptación de la longevidad de la semilla a través de señales ambientales como la temperatura y la luz, respectivamente, regulando la deposición de poliésteres lipídicos. / [CAT] La longevitat de les llavors, o el temps que romanen les llavors viables, es de gran importància per la conservació de la biodiversitat, l'agricultura i l'economia. A més a més, l'estudi d'aquest paràmetre pot contribuir a conèixer millor els mecanismes moleculars comuns a tots els organismes per prevenir l'envelliment. Una de les principals estratègies de les llavor per retardar el seu envelliment consisteix detenir el seu metabolisme, mitjançant la seua deshidratació. Altres mecanismes moleculars per evitar danys son el seu aïllament de l'entorn per mitjan de la coberta de la llavor, i la producció d'antioxidants i altres molècules per evitar el dany oxidatiu, un dels principal causants del envelliment de les llavors. Els mecanismes de reparació mitiguen part del dany acumulat. L'organisme model Arabidopsis thaliana brinda la oportunitat de la realització d'estudis genòmics per a l'estudi de, en aquest cas, la longevitat de les llavors per descobrir nous factors genètics y mecanismes moleculars determinants. Aquest coneixement servirà per entendre millor els processos de deteriorament de les llavor i serà clau per augmentar la longevitat d'aquestes. Mitjançant l'ús de varietats naturals genotipades d'Arabidopsis thaliana i un estudi d'associació del genoma conegut com GWAS, seguits d'estudis de genètica inversa, s'han identificat 12 nous gens relacionats amb la longevitat de les llavors, relacionats amb la protecció de l'embrió, el control del dany oxidatiu, y la permeabilitat de la coberta de la llavor. El desenvolupament de la coberta de la llavor està determinada per factors de transcripció. Plantes mutants a diversos factors de transcripció involucrats al desenvolupament de la coberta de les llavors presenten una longevitat alterada. La sobreexpressió dels factors de transcripció AtHB25 i COG1 provoca que les llavors presenten una major longevitat degut a una deposició de polièsters lipídics incrementada. Aquestes barreres de polièsters lipídics son la cutícula, formada per cutina, i la suberina. Ambdues participen positivament la protecció de l'embrió enfront de l'entorn exterior. Estudis genòmics d'ambdós factors de transcripció han demostrat que AtHB25 directament regula a enzims biosintètics dels monòmers de suberina i cutina i COG1 regula enzims relacionats amb la polimerització de polièsters lipídics i lignines. La regulació en la que participa AtHB25 es molt important degut a l'alta conservació de les seqüències genòmiques i funcions de AtHB25 en angiospermes, i parteix estar involucrat en la resposta a baixes temperatures. Per altra banda, COG1, que està involucrat en la percepció de la llum, regula part del desenvolupament del integument extern mitjançant la regulació de AP2, un factor clau en l'establiment de la identitat de teixit de aquest integument de la coberta de la llavor, on es localitza la suberina. AtHB25 i COG1 estan involucrats en l'adaptació de la longevitat de la llavor per mitjan de senyals ambientals com la temperatura i la llum, respectivament, regulant la deposició de polièsters lipídics. / [EN] Seed longevity, or period that seeds remain viable, is important for biodiversity conservation, agriculture and economy. In addition, the study of this parameter could ease the knowledge about molecular mechanisms common to all organisms to prevent aging. One of the main strategies of seeds to reduce their aging consists to stop their metabolism, through drying. Other molecular mechanisms to avoid damages are the isolation from the environment with the seed coat, and the production of antioxidants and other molecules to avoid oxidative damage, one of the main seed aging causes. Repair mechanisms relieve part of the accumulated damage. The model plant Arabidopsis thaliana provides the opportunity to carry out genomic studies for the research of, in this case, seed longevity to discover determinant genetic factors and molecular mechanisms. This will serve to better understand seed deterioration processes and it will be key to increase seed longevity. Using natural genotyped varieties of Arabidopsis thaliana and a genome-wide association study (GWAS) followed by reverse genetic studies, 12 new genes related to seed longevity have been identified. They are related to embryo protection, oxidative damage control, and seed coat permeability. Seed coat development is determined by transcription factors. Mutant plants in some transcription factors involved in the seed coat development present altered seed longevity. The over-expression of the transcription factors AtHB25 and COG1 resulted in seeds with increased longevity due to an increased lipid polyester deposition. These lipid polyesters barriers are the cuticle, formed by cutin, and the suberin layer. Both participate positively in the embryo protection from the external environment. Genomic studies of both transcription factors have revealed that AtHB25 directly regulates biosynthetic enzymes of suberin and cutin monomers, and COG1 regulates the expression of enzymes related to the polymerization of lipid polyesters and lignin. The regulation involving AtHB25 is crucial due to the high conservation of genomic sequences and functions of AtHB25 in angiosperms, and it seems to be involved in the response to low temperatures. On the other hand, COG1, which is involved in light perception, regulates part of the development of the external integument through its regulation by AP2, a key factor in establishing the tissue identity of this seed coat integument, where suberin is located. AtHB25 and COG1 are involved in seed longevity adaptation through environmental signals such as temperature and light, respectively, regulating lipid polyesters deposition. / Agradezco a las instituciones públicas la inversión en investigación. Gracias a ella, los laboratorios, el personal y los distintos equipos se han podido financiar. Gaetano fue quien me ayudó enormemente conseguir la beca FPI del Ministerio de Economía y Competitividad BES-2015-072096, asociada al proyecto de investigación nacional BIO2014-52621-R-AR / Renard Meseguer, J. (2021). Identification of genes related to seed longevity in Arabidopsis thaliana using genomic molecular techniques [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/170554 / TESIS / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La alcaparra (Capparis spinosa L.) es un arbusto característico de la región mediterránea, del que se aprovechan sus botones florales y frutos. Uno de los inconvenientes más importantes para su cultivo es la dificultad en su propagación. El fruto es una baya con muchas semillas, que presentan un porcentaje de germinación que no supera el 5%. Las semillas son de color marrón oscuro, de 2 a 3 mm y la cubierta tiene una capa lignificada con paredes radiales engrosadas. La baja germinación se relaciona con distintos tipos de latencia, que no ha sido científicamente atribuida a ningún tipo concreto. El objetivo de esta tesis es estudiar las distintas fases del proceso de germinación para determinar el tipo de latencia, cómo superarla, y establecer pautas para una propagación viable mediante semillas. Los ensayos se realizaron en el Departamento de Producción Vegetal de la Universitat Politècnica de València, utilizando semillas de producción propia y de lotes comerciales. Para determinar el tipo de latencia, se estudió el proceso de imbibición durante la germinación, la resistencia mecánica de la cubierta seminal y el endospermo frente a la protusión de la radícula, y el efecto de la aplicación de giberelinas. La absorción de agua sigue las dos primeras fases del modelo trifásico típico de absorción de agua en la germinación y la hidratación comienza por la región hilo-micropilar. La imbibición no es un factor limitante para su germinación, alcanzando un contenido de humedad del 32%, con el que se obtienen porcentajes de germinación superiores al 90%. Por tanto, no tienen una cubierta impermeable al agua, es decir, no muestran latencia física. Las semillas comerciales presentan menor viabilidad y germinación que las de producción propia, lo que se ha evidenciado con el deterioro en la cubierta seminal que se relaciona con los procesos de extracción, limpieza y almacenamiento. Para obtener altos porcentajes de germinación se requiere el uso de giberelinas, lo que indica la presencia de latencia fisiológica. Se recomienda el uso de 500 mg L-1 de ácido giberélico (AG) para humedecer el sustrato de germinación. El AG desencadena el incremento del contenido de giberelinas activas endógenas y la disminución del ácido abscísico. La germinación consta de dos eventos separados temporalmente, el agrietamiento de la cubierta, en el área hilo-micropilar y luego la perforación del endospermo micropilar, por donde emerge la radícula. Las giberelinas activas no disminuyen la fuerza de punción para perforar el endospermo, sino que aumentan el potencial de crecimiento del embrión, logrando una mayor germinación y en menor tiempo. La viabilidad y germinación de semillas recién extraídas de frutos recolectados en su dehiscencia alcanzan valores muy elevados. Si la recolección de los frutos se retrasa y la pulpa se seca, la viabilidad y la germinación disminuyen, por lo que, como regla general, se aconseja recolectar los frutos al menos una vez por semana, e inmediatamente extraer las semillas y ponerlas a germinar. En el ensayo de flotación, las semillas que flotan y que presentan buena germinación son muy pocas (0.24%), por lo que se recomienda desecharlas. La germinación no es afectada por la iluminación con diferentes longitudes de onda, por lo que puede realizarse en oscuridad, lo que puede suponer un ahorro económico para semilleros comerciales. La irradiación con láser He-Ne durante tiempos cortos de exposición mejora el porcentaje de germinación en semillas previamente humedecidas, pero no sustituye a la adición de AG al sustrato, complementando su efecto. Con la ultrasonicación se escarifica la testa sin afectar al tegmen, y se acelera la imbibición inicial, aunque la humedad alcanzada en las semillas es la misma que en el control. Existe una correlación lineal y negativa, entre la germinación y la temperatura alcanzada con estos tratamientos. / [CA] La tàpera (Capparis spinosa L.) és un arbust característic de la regió mediterrània, que s'aprofita pels seus botons florals i fruits. Un dels principals inconvenients que presenta el seu cultiu, es la dificultat que presenta la seua propagació. El fruit és una baia que té moltes llavors, que presenten una germinació que no sol superar el 5%. Les llavors són de color marró fosc, mesuren 2 - 3 mm, i la coberta té una capa lignificada amb parets radials engrossides. La baixa germinació s'ha relacionat amb diferents tipus de latència, però fins ara no ha estat científicament atribuïda a cap tipus concret. L'objectiu d'aquesta tesi és estudiar les diferents fases de la germinació per determinar el tipus de latència, com superar-la, i establir les pautes per a una propagació viable mitjançant les seves llavors. Els assajos s'han realitzat en el Dep. Producció Vegetal de la Universitat Politècnica de València, utilitzant llavors de producció pròpia, i de lots comercials. Per determinar el tipus de latència, s'ha estudiat el procés d' imbibició que es produeix durant la germinació, la resistència mecànica que exerceixen la coberta seminal i l'endosperma enfront de la protrusió de la radícula, i l' efecte de l'aplicació de gibberel·lines. L'absorció d'aigua segueix les dues primeres fases del model trifàsic típic d'absorció d'aigua en la germinació, i la hidratació comença per la regió micropilar. La imbibició no és un factor limitant per a la seua germinació, aconseguint un contingut d'humitat del 32%, permet percentatges de germinació superiors al 90%. Per tant, les llavors no tenen una coberta impermeable a l'aigua, és a dir, no mostren latència física. Les llavors comercials presenten menor viabilitat i germinació que les de producció pròpia, relacionat amb el seu deteriorament, que ha estat evident a la coberta; conseqüència dels processos d'extracció, neteja i emmagatzematge. Per obtenir alts percentatges de germinació es requereix l'ús de gibberel·lines, la qual cosa indica la presència de latència fisiològica. Es recomana l'ús d'una solució de 500 mg L-1 d'àcid gibberèl·lic (AG). L'AG desencadena l'augment del contingut de gibberel·lines actives endògenes i una disminució d'àcid abscísic. La germinació consta de dos esdeveniments separats temporalment, l'esquerdament de la coberta, que comença a l'àrea micropilar i a continuació es produeix la perforació de l'endosperma micropilar, per on emergeix la radícula. Les gibberel·lines actives no disminueixen la força de punció necessària per perforar l'endosperma, sinó que augmenten el potencial de creixement de l'embrió, aconseguint major germinació i en menor temps. La viabilitat i el percentatge de germinació de les llavors obtinguts de fruits recol·lectats en la seva dehiscència assoleixen valors molt elevats. Si la recol·lecció dels fruits es retarda i la polpa s'asseca, la viabilitat i la germinació disminueixen, per la qual cosa, com a regla general, per a la producció de llavor comercial s'aconsella recol·lectar els fruits almenys una vegada per setmana, i immediatament extreure les llavors i posar-les a germinar. En l 'assaig de flotació, les llavors que floten i que presenten capacitat germinativa són molt poques (0,24%), recomanant-se rebutjar les llavors flotants. La germinació no és afectada per la il·luminació amb llums de diferents longituds d'ona, per la qual cosa la germinació pot realitzar-se en foscor, i, pot suposar un estalvi econòmic en planters comercials. La irradiació amb làser He-Ne durant temps curts d'exposició millora el percentatge de germinació de les llavors prèviament humitejades, però no substitueix l' addició d'AG al substrat, sinó que complementa el seu efecte. Amb la ultrasonicació, s'escarifica la testa sense afectar el tegmen i s'accelera la imbibició inicial, però la humitat assolida en les llavors és la mateixa que el control. Hi ha una correlació lineal i negativa, entre la germinació i la temperatura assolida amb estos tractaments. / [EN] The caper (Capparis spinosa L.) is a shrub characteristic of the Mediterranean region. It is use for its flower buds and fruits. One of the main drawbacks of its cultivation, is the difficulty presented by its propagation, both vegetative and through seeds. The fruit is a berry containing many seeds, these have a very low germination percentage, which usually is at most 5%. The seeds are dark brown colour, measure 2 - 3 mm, and the cover has a lignified layer with thickened radial walls. Low germination power has been linked to different types of dormancies, but, it has not been scientifically attributed to any specific type. This thesis aims to study the different phases of the germination process to determine the type of dormancy, how to overcome it, and to establish guidelines for viable propagation through their seeds. The tests have been carried out in the Universitat Politècnica de València Plant Production Department, mainly using own-produced seeds, and seeds from commercial lots. To determine the type of dormancy, the imbibition process that occurs during germination has been studied, as well as the mechanical resistance exerted by the seed coat and the endosperm against the protrusion of the radicle and the effect of the external gibberellins application. Water uptake follows the first two phases of the typical three-phase water uptake pattern in seed germination, and seed hydration begins in the hilum-micropillar region. Imbibition is not a limiting factor for germination, reaching a moisture content of 32%, which allows germination percentages higher than 90%. Therefore, caper seeds do not have a waterproof coat; that is, they do not show physical dormancy. Commercial seeds showed lower viability and germination than those of own production, which has been related to seed deterioration. This deterioration, which has been evident in the seed coat, is related to their extraction, cleaning, and storage processes. Obtaining high percentages of germination requires gibberellins, which indicates the presence of physiological dormancy. The use of 500 mg L-1 of gibberellic acid (GA) is recommended to moisten the germination substrate. GA triggers an increase in endogenous active gibberellins content and a decrease in abscisic acid. The germination consists of two temporarily separated events: the cracking of the coat in the hilum-micropillar area, and then the perforation of the micropillar endosperm, where the radicle emerges. Active gibberellins do not decrease the puncture force needed to pierce the endosperm but increase the growth potential of the embryo, achieving higher germination percentages in less time. The viability and germination of seeds freshly extracted from fruits harvested in their dehiscence reach very high values. If the harvest of the fruits is delayed and the pulp dries, the viability and the percentage of germination decrease so, as a rule, for the production of commercial seed, it is advisable to collect the fruits at least once a week and immediately extract the seeds and put them to germinate. In the flotation test, floating seeds with germination capacity are very few (0.24%), so it is recommended to discard them. The germination is not affected by different wavelengths lights, so it can be carried out in darkness, which can mean economic savings in commercial nurseries. He-Ne laser irradiation during short exposure times improves the germination of previously moistened seeds but does not replace the addition of GA to the substrate but complements its effect. With the ultrasonication treatment, the testa is scarified without affecting the tegmen, and the initial imbibition is accelerated, although the seed moisture is the same as in the control. There is a linear and negative correlation between germination and the temperature reached with these treatments. / Foschi, ML. (2023). Mejora de la germinación para la propagación sexual de la alcaparra (Capparis spinosa L.) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202596 / Compendio