The advent of large-scale and high-throughput technologies has recently caused a shift in focus in contemporary biology from decades of reductionism towards a more systemic view. Alongside the availability of genome sequences the exploration of organisms utilizing such approach should give rise to a more comprehensive understanding of complex systems. Domestication and intensive breeding of crop plants has led to a parallel narrowing of their genetic basis. The potential to improve crops by conventional breeding using elite cultivars is therefore rather limited and molecular technologies, such as marker assisted selection (MAS) are currently being exploited to re-introduce allelic variance from wild species. Molecular breeding strategies have mostly focused on the introduction of yield or resistance related traits to date. However given that medical research has highlighted the importance of crop compositional quality in the human diet this research field is rapidly becoming more important. Chemical composition of biological tissues can be efficiently assessed by metabolite profiling techniques, which allow the multivariate detection of metabolites of a given biological sample.<br><br> Here, a GC/MS metabolite profiling approach has been applied to investigate natural variation of tomatoes with respect to the chemical composition of their fruits. The establishment of a mass spectral and retention index (MSRI) library was a prerequisite for this work in order to establish a framework for the identification of metabolites from a complex mixture. As mass spectral and retention index information is highly important for the metabolomics community this library was made publicly available. Metabolite profiling of tomato wild species revealed large differences in the chemical composition, especially of amino and organic acids, as well as on the sugar composition and secondary metabolites. Intriguingly, the analysis of a set of <i>S. pennellii</i> introgression lines (IL) identified 889 quantitative trait loci of compositional quality and 326 yield-associated traits. These traits are characterized by increases/decreases not only of single metabolites but also of entire metabolic pathways, thus highlighting the potential of this approach in uncovering novel aspects of metabolic regulation. Finally the biosynthetic pathway of the phenylalanine-derived fruit volatiles phenylethanol and phenylacetaldehyde was elucidated via a combination of metabolic profiling of natural variation, stable isotope tracer experiments and reverse genetic experimentation. / Die Einführung von Hochdurchsatzmethoden zur Analyse von biologischen Systemen, sowie die umfangreiche Sequenzierung von Genomen haben zu einer Verlagerung der Forschung „im Detail“ zu einer ganzheitlicheren Betrachtungsweise auf Systemebene geführt. Aus einer jahrhundertlangen, intensiven Züchtung und Selektion von Nutzpflanzen resultierte gleichzeitig eine Abnahme der genetischen Varianz. Daraus resultierend sind Nutzpflanzen anfälliger gegenüber Stressfaktoren, wie Pathogenen, hohen Salzkonzentrationen oder Trockenheit, als ihre Wildarten. Das Potential konventioneller Züchtung scheint somit heute an seine Grenzen gekommen zu sein. Daher versucht man mittels moderner Molekulartechnik, wie zum Beispiel Marker-gestützte Selektion, Gene oder ganze Genombereiche von Wildarten mit hoher genetischer Variation in Nutzpflanzen einzukreuzen, vornehmlich mit dem Ziel einer Ertrags- bzw. Resistenzsteigerung. Neueste medizinische Studien belegen, dass die Ernährung eine wesentliche Rolle für die menschliche Gesundheit spielt. Besonders wichtig sind hierbei die gesundheitsfördernden Substanzen in pflanzlichen Nahrungsmitteln. Aus diesem Grund kommt der Erforschung der biochemischen Zusammensetzung von biologischen Proben eine immer größere Bedeutung zu. Diese Untersuchung kann elegant durch Metabolitenprofile, welche die multivariate Analyse komplexer biologischer Proben erlauben, durchgeführt werden.<br><br> In dieser Arbeit wurde zur Untersuchung der biochemischen Zusammensetzung von Tomatenwildarten und interspezifischen <i>S. pennellii</i> Tomatenintrogressionslinien (IL) eine GC/MS basierte Metabolitenanalyseplattform verwendet. Hierzu war es zunächst notwendig eine Massenspektrenbibliothek, zur Annotierung von Massenspektren und Retentionsindices von, in pflanzlichen Proben vorkommenden, Metaboliten anzulegen. Die Analyse der Tomatenwildarten ergab große Unterschiede gegenüber der Kulturtomate im Hinblick auf den Gehalt an Amino- und organischen Säuren, sowie der Zuckerzusammensetzung und den Gehalt an Sekundärmetaboliten. Die darauf folgende Analyse der ILs, von den jede ein genau definiertes genomisches Segment von <i>S. pennellii</i> beinhaltet, bestätigte diese enorme Variation mit 889 metabolischen und 326 ertragsassozierten-Veränderungen in den ILs. Die metabolischen Veränderungen zeichneten sich durch abnehmende bzw. steigende Gehalte von einzelnen Metaboliten, aber auch durch eine koordinierte Änderung aus. In dieser Arbeit wurde weiterhin der Biosyntheseweg der Volatilenstoffe Phenylethanol und Phenylacetaldehyd mit Hilfe einer IL untersucht. Hierbei konnten durch stabile Isotopenmarkierung und eines „reverse genetics“-Ansatzes Gene bzw. Enzyme identifiziert werden, die für die Dekarboxylierung des Eduktes Phenylalanin verantwortlich sind. Diese Arbeit beschreibt erstmals die umfassende Analyse von biochemischen Komponenten auf Genombasis in Tomatenintrogressionslinien und zeigt damit ein Werkzeug auf zur Identifizierung von qualitativen biochemischen Merkmalen in der modernen molekularen Züchtung.

L'abeille mellifère (Apis mellifera, L.) est divisée en quatre lignées évolutives (M : Ouest-Méditerranéenne, A : Africaine, C : Nord-Méditerranéenne et O : Orientale), elles-mêmes divisées en au moins 26 sous-espèces. Ces lignées et sous-espèces Sont caractérisées par une très forte structuration géographique. Cette structure est le fruit de milliers d'années d'évolution (depuis les dernières glaciations jusqu'à nos jours).Parmi les différentes sous-espèces, on distingue notamment Apis mellifera mellifera (A. m. mellifera), également connue sous le nom de " Abeille noire ". Cette sous-espèce est naturellement présente en France et en Europe du Nord.Pour diverses raisons, des sous-espèces non locales, appartenant en particulier à la lignée C sont importées depuis les années 60 en France.Ces importations, souvent massives, ont tendance à déstructurer la répartition géographique de l'espèce et pourraient mener à une perte de la sous-espèce locale et de ses caractéristiques spécifiques.Des conservatoires d'A. m. mellifera, gérés par des associations d'apiculteurs, ont progressivement vu le jour en Europe, pour limiter les effets des importations. Toutefois, aucun " cahier des charges ", couplant l'aspect scientifique de la conservation avec l'apiculture, n'a encore été émis.La présente thèse a donc permis, par l'étude de congrégation de mâles d'abeilles, de caractériser et valider des conservatoires Européens.Un protocole, quant à la mise en place et au suivi scientifique ainsi qu'apicole de ces conservatoires a été proposé.Enfin, une étude préliminaire du fonctionnement reproducteur d'une population d'abeilles a été menée en Ile-de-France. Cette étude a été entreprise dans le but d'apporter de nouvelles informations pour les programmes de conservation de l'espèce et de l'Abeille noire.Il ressort de cette thèse que la majorité des conservatoires étudiés présentent un niveau d'introgression (par la lignée Nord-Méditerranéenne) suffisamment faible et une diversité génétique suffisante pour être acceptés comme conservatoires. Il faut cependant maintenir le faible niveau d'introgression, d'une part, et, d'autre part, la diversité génétique suffisante, ces critères étant indispensable pour tout conservatoire d'A. m. mellifera.Il apparait également que l'isolement géographique n'est pas obligatoire, voire même non recommandé, pour l'établissement d'un conservatoire. Mais, il est important de caractériser l'ensemble des populations situées autour des zones conservatoires. Cette caractérisation a, en effet, pour but d'estimer et de limiter les risques d'introgression par des colonies non locales.Plusieurs hypothèses émises au cours de cette analyse réfuteraient les conclusions proposées dans des études précédemment réalisées sur l'espèce A. mellifera.En effet, il semblerait que les " faux bourdons " ne se rendent pas à la congrégation de mâles la plus proche. Toutefois, une étude plus approfondie du comportement reproducteur doit être réalisée afin de valider ou d'infirmer cette hypothèse.Enfin, des essaims naturels pourraient être présents dans la région Ile-de-France. Ces essaims étaient considérer comme complètement disparus, à cause de l'invasion du parasite Varroa destructor en Europe. Cette nouvelle hypothèse doit cependant être confirmée par d'autres analyses plus approfondie. La présence de ces essaims naturels serait très encourageante pour la conservation d'A. m. mellifera, mais également de l'espèce en générale.

Helicobacter pylori est associée à des pathologies gastro-duodénales sévères mais est également un marqueur bactérien de migrations humaines. Nous avons montré que des populations génétiques distinctes de H. pylori ont accompagné au moins quatre migrations en Asie du sud-est et en Océanie : i) une expansion des ancêtres des austronésiens il y a 5000 ans à partir de Taiwan en Océanie, ii) une migration d'Inde en Asie du sud-est depuis 2000 ans,iii) une migration des ancêtres des locuteurs des langues austro-asiatiques au Vietnam et auCambodge il y a 4000 ans, i) une migration des ancêtres des Thaïs du sud de la Chine vers l'actuelle Thaïlande au début du second millénaire. Ces données confirment la résolution plus élevée de la diversité génétique de H. pylori pour retracer les anciennes migrations humaines par comparaison aux marqueurs génétiques humains traditionnels. Nous avons ensuite investigué les facteurs de virulence de souches isolées de patients présentant des symptômes gastriques au Sénégal et au Cambodge. Au Sénégal, une association significative a été observée entre le cancer gastrique et le gène cagA, deux motifs EPIYA-C et l'allèle vacA s1. De multiples segments EPIYA-C étaient observés moins fréquemment que dans les autres régions du monde, contribuant probablement à la faible incidence du cancer gastrique. Au Cambodge, une introgression fréquente d'allèles cagA et vacA européens dans des souches d'Asie de l'est a été observée. CagA et VacA ayant des effets antagonistes, cette expansion pourrait entraîner la rupture de l'équilibre entre les effets biologiques de ces deux protéines et être responsable de conséquences graves sur l'évolution de la maladie.

[Truncated abstract] Lophopyrum elongatum, a wild relative of wheat, can be used as a source of novel genes for improving the salt tolerance of bread wheat. Na+ `exclusion? is a major physiological mechanism for salt tolerance in the wheat L. elongatum amphiploid, and a large proportion (~50%) of the improved Na+ `exclusion? is contributed by a gene(s) on chromosome 3E. This study integrated physiological analysis with comparative genomics to identify gene orthologues that may regulate Na+ transport, and designed and implemented molecular markers for developing wheat L. elongatum recombinant lines with reduced portions of L. elongatum chromatin retaining the Na+ `exclusion? trait. Physiological analysis of leaf Na+ accumulation in wheat L. elongatum substitution lines confirmed that the 3E chromosome contributes a major effect on reduced leaf Na+ accumulation in wheat when grown at 200 mM NaCl. Candidate genes from the model plant, Arabidopsis thaliana, controlling Na+ transport into and from cells (SOS1, HKT1) or compartmentalisation within vacuoles (NHX1, NHX5, AVP1, AVP2) were targeted for comparative analysis in wheat. Wheat gene orthologues were identified by BLAST searching to identify either FL-cDNAs or ESTs, which were subsequently used to amplify genomic DNA, and orthologues confirmed by similar intron-exon structure between Arabidopsis and rice. Intron-exon comparisons showed the majority of exons were conserved between Arabidopsis, rice and wheat, but also indicated exon shuffling events since divergence from a common ancestor. Gene orthologues were assigned to homoeologous chromosomes and non-syntenic regions between wheat and L. elongatum, with the SOS1 orthologue located on group 3 chromosomes in wheat and L. elongatum. ... The recombinant line 524-568 contains a small introgression on the distal end of the long arm of wheat chromosome 3A and represents the most desirable line presently available for further germplasm development. The main outcomes of this thesis have been an increased understanding of the physiology and evolution of orthologues for Na+ transport in wheat and L. elongatum, improved methodologies for designing alien-specific PCR markers, and the development of overlapping recombinant lines that provide a source of novel genes for pyramiding into wheat and improving its tolerance to salt stress.

Abstract Both demographic histories and natural selection complicate the speciation process. There is a need to jointly study the effects of natural selection on so called magic traits that can cause reproductive isolation such as climatic adaptation, and its interaction with neutral demographic histories. Closely related incipient coniferous species offer us a great system for this effort. I used genetic variation at one set of climate-related candidate genes and another set of reference loci and cytoplasmic genomic fragments of two closely related parapatric pine species: Pinus massoniana Lamb. and Pinus hwangshanensis Hisa. Population genetic analyses were used to measure genetic variation and detect signals of ancient and recent selection. Speciation parameters including migration rates and divergence times at candidate genes and reference loci were compared under the Isolation with migration model. Hierarchical Approximate Bayesian Computation (ABC) was used to define demographic and speciation models. Intra- and interspecific genetic variation at cytoplasmic and nuclear intronic sequences were compared between parapatric populations and allopatric populations to distinguish the effects of introgression and incomplete lineage sorting in generating shared genetic variation between the species. The results showed that ancient selection were shared by the lineages leading to the species while recent selection has been species-specific. Candidate genes had significant lower migration rates compared to reference loci. Recent differential climatic selection might counteract against gene flow at underlying genes, which therefore favors divergence between the two pines through ecological speciation. Shared mitotypes were randomly distributed across species’ ranges, which therefore supported the incomplete lineage sorting hypothesis, but the shared nuclear intronic variation distributed more frequently in parapatric populations than in allopatric populations, supported the introgression hypothesis. ABC and species’ distribution modeling also supported the secondary gene flow model. The three genomes had different rates of mutation and gene flow might mirror different phases of the speciation continuum. The results in this thesis are valuable for understanding evolution in general and for other applied purposes such as tree breeding and climate change adaptation. / Tiivistelmä Luonnonvalinta ja populaatioiden historian demografia tekevät lajiutumisesta monimutkaisen tapahtumaketjun. Luonnonvalinnan ja demografisten tekijöiden vuorovaikutusta on paras tutkia samanaikaisesti, kun tarkastellaan lajiutumiseen vaikuttavia ominaisuuksia. Tällaisia ovat esimerkiksi ilmastoon sopeutumiseen liittyvät ominaisuudet. Lähisukuiset havupuulajit tarjoavat erinomaiset mahdollisuudet tähän työhön. Tutkin geneettistä muuntelua yhtäältä ilmastosopeutumiseen liittyvissä ns. ehdokasgeeneissä ja toisaalta neutraaleiksi oletetuissa verrokkigeeneissä sekä sytoplasman genomeissa kahdessa lähisukuisessa mäntylajissa Pinus massoniana Lamb. ja Pinus hwangshanensis Hisa, joiden populaatiot esiintyvät joskus erillään toisistaan (allopatrisesti), toisinaan vierekkäin (parapatrisesti). Mittasin muuntelun määrää ja etsin merkkejä valinnan vaikutuksesta. Vertasin erilaisia lajiutumismallien parametrejä verrokki- ja ehdokasgeeneissä. Käytin simulaatioita etsiäkseni parhaat demografiset ja lajiutumiseen liittyvät mallit. Vertasin kloroplastien ja mitokondrioiden genomien sekvenssien lajinsisäistä ja lajien välistä muuntelua allopatrisissa ja parapatrisissa populaatioissa tutkiakseni onko lajien yhteinen muuntelu seurausta siitä että lajien eriytymisestä on kulunut vain vähän aikaa vai siitä että sen jälkeen on tapahtunut geenivirtaa. Kauan sitten tapahtunut valinta on vaikuttanut samalla tavalla kumpaankin lajiin, osin koska tutkimus kohdistui myös niiden yhteiseen edeltäjälinjaan. Äskettäinen valinta taas oli suuremmassa määrin kummallekin lajille ominaista. Viime aikojen ilmastoon liittyvä valinta on voinut vähentää geenivirtaa ehdokasgeeneissä, mikä voisi edistää ekologista lajiutumista. Tuman DNA:n muuntelu jakautuminen tuki sitä mahdollisuutta että lajien yhteinen geneettinen muuntelu johtuu äskettäisestä geenivirrasta, ei vain siitä että lajiutuminen on niin varhaisessa vaiheessa. Mitokondrioiden geeneissä lajeilla yhtä paljon yhteistä muuntelua sekä allopatrisissa että parapatrisissa populaatioissa, mikä tukee sen sijaan eriytymisen jälkeistä epätäydellistä muuntelun erilaistumista. Eri genomit heijastavat lajiutumisprosessin eri vaiheita. Väitöskirjan tulokset ovat osaltaan tuottaneet uutta tietoa lajiutumisesta ja valinnasta. Lisäksi niillä on merkitystä ilmastomuutoksen vaikutusten ymmärtämisessä ja metsänjalostuksessa.

The contact zone between subspecies of house mouse Mus musculus musculus and Mus musculus domesticus is one of the most intensively studied hybrid zones. It is also due to extensive introgression of the Y chromosome of M. m. musculus subspecies to the genetic background of M. m. domesticus. One theory of the origin of the introgression explains it by intragenomic conflict between the sexes. With a set of variable microsatellite markers on the Y chromosome, I have examined the validity of this theory by simple approaches revealing the history of the introgression area. It turned out that overly big variability of our markers makes the revelation of this theory impossible. Our markers have been found suitable for use in the analysis of population structure of house mouse. Thanks to them, we can identify migrants between localities and estimate the level of closeness of the population structure in relation to migrants from the neighborhood. Populations in our analysis proved to be relatively closed and resistant to the influx of migrants. Despite the conclusions of previous research where the dispersion of males ran up to one kilometer, I have discovered a relatively large number of migrations to a distance of thirty kilometers. Keywords Mus musculus musculus, Mus musculus domesticus, Y chromosome,...

Adaptation of host receptor system to optimal detection of infection-related structures is one of the key evolutionary challenges of immunity in host-pathogen interactions. Toll-like receptors (TLRs) are genetically variable molecules of vertebrate innate immunity that recognise danger signals, e.g. pathogenic molecules. Examination of genetic variation in TLRs may reveal mechanisms of host immunity adaptation to pathogenic pressure at molecular level. Trans-species polymorphism (TSP) is a phenomenon which assumes that several identical alleles or allelic lineages are inherited from ascendant to descendant species and these may be subsequently maintained over a long period of time in a polymorphic state. Whereas in adaptive immune genes the concept of TSP is well understood, little is presently known about TSP in innate immune genes such as TLRs. In this thesis I describe genetic polymorphism in functionally-relevant regions of TLR4 and TLR5 in 192 individuals representing 20 species Paridae family (tits, chickadees and titmice). These two receptors bind mainly bacterial ligands (TLR4 detects lipopolysaccharide and TLR5 detects flagellin), being among the first ones to trigger immune response to bacterial pathogens. To differentiate presumed TSP from gene flow among species, intron sequences of six...

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Tesis por compendio / [ES] La berenjena (Solanum melongena) es una hortaliza muy importante en muchas áreas tropicales y subtropicales del mundo. Es la tercera solanácea más producida a nivel mundial, pero a pesar de su importancia los recursos genéticos y las herramientas biotecnológicas para su investigación no han sido desarrollados lo suficiente. Con la actual situación de cambio climático, muchas de las áreas donde se produce este cultivo están sufriendo modificaciones dramáticas en el ambiente y la climatología. Esto está ocasionando una reducción de los rendimientos de este cultivo que cada vez se ven más afectados por la aparición de nuevas enfermedades, plagas, malezas, pérdida en la fertilidad de los suelos, mayor prevalencia de sequía y salinidad, así como el incremento de las temperaturas. La berenjena se encuentra en una situación de vulnerabilidad ante estos cambios debido a los efectos de cuello de botella genético acontecidos durante su domesticación y a la disponibilidad limitada de recursos genéticos accesibles para su mejora genética. En un primer gran bloque de esta tesis, mediante el uso de especies silvestres relacionadas con la berenjena, se ha iniciado el desarrollo de una colección de líneas de introgresión (ILs). Utilizando tres especies representantes de los tres grupos de germoplasma de la berenjena (S. insanum del germoplasma primario, S. dasyphyllum del germoplasma secundario y S. elaeagnifolium del germoplasma terciario) se ha ampliado el fondo genético de este cultivo. Estas especies, han sido seleccionadas por sus extraordinarias capacidades de adaptación a climas áridos, suelos secos y tolerancia a plagas y enfermedades. Reintroduciendo estos genes en el genoma de la berenjena cultivada hemos desarrollado un conjunto de materiales élite, que ponen a disposición de los investigadores y mejoradores nuevos recursos genéticos para la mejora genética de este cultivo. También hemos desarrollado un modelo experimental (Micro-Mel) a partir de materiales de introgresión con la especie S. anguivi. Este modelo consiste en una berenjena de tipo compacto y crecimiento determinado con floración y cuajado múltiple y puede ayudar a desarrollar experimentos rápidos, así como acelerar los ciclos generacionales en los proyectos de mejora. En otro segundo gran bloque de este trabajo, hemos desarrollado una serie de herramientas biotecnológicas que van a permitir desarrollar otro tipo de investigaciones para la adaptación al cambio climático en berenjena. En primer lugar, frente a la necesidad de un protocolo eficiente de regeneración in vitro para poder llevar a cabo experimentos de transformación y edición genética en la berenjena, se ha desarrollado con éxito un protocolo de alto rendimiento basado en el uso del ribósido de zeatina y que presenta una baja dependencia del factor genotipo. Como resultado derivado de este primer desarrollo, diseñamos otro protocolo para la obtención de organismos poliploides en berenjena sin la necesidad de utilizar agentes antimitóticos para la duplicación de su genoma. Empleando los distintos niveles de ploidía presente en algunos tejidos jóvenes (patrón polisomático) conseguimos desarrollar plantas tetraploides in vitro a través de la regeneración directa a partir de estas células, suponiendo una nueva vía hacia el desarrollo de plantas triploides sin semillas. Finalmente, la última herramienta de apoyo a la mejora de la berenjena que se ha desarrollado en esta tesis doctoral ha sido una herramienta basada en la inteligencia artificial para la identificación de estadios de desarrollo de las células precursoras del polen en retrocruces avanzados con especies silvestres. Con esto se ha conseguido optimizar los protocolos de androgénesis empleados para la producción de plantas dobles haploides, automatizando y haciendo más eficiente la selección de anteras con estadios inducibles y por tanto incrementando la tasa de plantas dobles haploid / [CA] L'albergínia (Solanum melongena) és una hortalissa molt important en moltes zones tropicals i subtropicals del món. És la tercera solanàcia més produïda en l'àmbit mundial, però malgrat la seua importància els recursos genètics i les ferramentes biotecnològiques per a la seua investigació no han sigut desenvolupades el suficient. Amb l'actual situació de canvi climàtic, moltes de les zones on es produeix aquest cultiu estan patint modificacions dramàtiques al seu ambient i climatologia. Açò ocasiona una reducció dels rendiments d'aquest cultiu que cada vegada es veu més afectat per l'aparició de noves malalties, plagues, males herbes, pèrdua de la fertilitat del sol, major prevalença de la sequera i salinitat, així com l'increment de les temperatures. L'albergínia es troba a una situació de vulnerabilitat davant aquests canvis debuts als efectes de l'erosió genètica ocasionats durant la seua domesticació i a la disponibilitat limitada de recursos genètics accessibles per a la seua millora genètica. En un primer gran bloc d'aquesta tesi, mitjançant l'ús d'espècies silvestres relacionades amb l'albergínia, s'ha iniciat el desenvolupament d'una col·lecció de línies de introgressió (ILs). Utilitzant tres espècies representants dels tres grups de germoplasma de l'albergínia (S. insanum del germoplasma primari, S. dasyphyllum del germoplasma secundari i S. elaeagnifolium del germoplasma terciari) s'ha ampliat el fons genètic d'aquest cultiu. Aquestes espècies, han sigut seleccionades per les seues extraordinàries capacitats d'adaptació a climes àrids, sòls secs i tolerància a plagues i malalties. Reintroduint aquests gens en el genoma de l'albergínia cultivada hem desenvolupat un conjunt de materials elit, que posen a la disposició dels investigadors i milloradors nous recursos genètics per a la millora genètica d'aquest cultiu. També hem desenvolupat un model experimental (Micro-Mel) a partir de materials de introgressió amb l'espècie S. anguivi. Aquest model consisteix en una albergínia de tipus compacte i creixement determinat amb floració i quallat múltiple i pot ajudar a desenvolupar experiments ràpids, així com accelerar els cicles generacionals en els projectes de millora. En un altre segon gran bloc d'aquest treball, hem desenvolupat una sèrie d'eines biotecnològiques que permetran desenvolupar un altre tipus d'investigacions per a l'adaptació al canvi climàtic en albergínia. En primer lloc, enfront de la necessitat d'un protocol eficient de regeneració in vitro per a poder dur a terme experiments de transformació i edició genètica en l'albergínia, s'ha desenvolupat amb èxit un protocol d'alt rendiment basat en l'ús del ribòsid de zeatina i que presenta una baixa dependència del factor genotip. Com a resultat derivat d'aquest primer desenvolupament, dissenyem un altre protocol per a l'obtenció d'organismes poliploids en albergínia sense la necessitat d'utilitzar agents antimitòtics per a la duplicació del seu genoma. Emprant els diferents nivells de ploidía present en alguns teixits joves (patró polisomàtic) aconseguim desenvolupar plantes tetraploids in vitro a través de la regeneració directa a partir d'aquestes cèl·lules, suposant una nova via cap al desenvolupament de plantes triploids sense llavors. Finalment, l'última eina de suport a la millora de l'albergínia que s'ha desenvolupat en aquesta tesi doctoral ha sigut una eina basada en la intel·ligència artificial per a la identificació d'estadis de desenvolupament de les cèl·lules precursores del pol·len en retrocreuaments avançats amb espècies silvestres. Amb això s'ha aconseguit optimitzar els protocols d'androgènesi emprats per a la producció de plantes dobles haploids, automatitzant i fent més eficient la selecció d'anteres amb estadis induïbles i per tant incrementant la taxa de plantes dobles haploids produïdes. / [EN] Eggplant (Solanum melongena) is a very important vegetable in many tropical and subtropical areas of the world. It is the third most produced Solanaceae in the world, but despite its importance, genetic resources and biotechnological tools for research have not been sufficiently developed. With the current climate change situation, many of the areas where this crop is produced are undergoing dramatic changes in the environment and the weather. This is causing a reduction in the yields of this crop that are increasingly affected by the appearance of new diseases, pests, weeds, loss of soil fertility, greater prevalence of drought and salinity, as well as the increase in temperatures. The eggplant is in a situation of vulnerability to these changes due to the genetic bottleneck effects that occurred during its domestication and the limited availability of accessible genetic resources for its genetic improvement. In a first large block of this thesis, using wild species related to eggplant, the development of a collection of introgression lines (ILs) has been started. Using three species representing the three groups of eggplant germplasm (S. insanum from primary germplasm, S. dasyphyllum from secondary germplasm and S. elaeagnifolium from tertiary germplasm) the genetic background of this crop has been expanded. These species have been selected for their extraordinary capacities to adapt to arid climates, dry soils and tolerance to pests and diseases. By reintroducing these genes into the genome of cultivated eggplant, we have developed a set of elite materials that make new genetic resources available to researchers and breeders for the genetic improvement of this crop. We have also developed an experimental model (Micro-Mel) from introgression materials with the species S. anguivi. This model consists of an eggplant of compact type and determined growth with multiple flowering and fruit set and can help to develop rapid experiments, as well as accelerate generational cycles in improvement projects. In another second large block of this work, we have developed a series of biotechnological tools that will allow the development of other types of research for adaptation to climate change in eggplant. In the first place, in view of the need for an efficient in vitro regeneration protocol to be able to carry out transformation and gene editing experiments in eggplant, a high-throughput protocol based on the use of zeatin riboside and which presents a low dependence on the genotype factor was developed. As a result, derived from this first development, we designed another protocol to obtain polyploid organisms in eggplant without the need to use antimitotic agents for the duplication of their genome. Using the different levels of ploidy present in some young tissues (polysomatic pattern) we managed to develop tetraploid plants in vitro through direct regeneration from these cells, assuming a new path towards the development of triploid seedless plants. Finally, the last tool to support the breeding of eggplant that has been developed in this doctoral thesis has been a tool based on artificial intelligence for the identification of stages of development of pollen precursor cells in advanced backcrosses with wild species. With this it has been possible to optimize the androgenesis protocols used to produce double haploid plants, automating, and making the selection of anthers with inducible stages more efficient and therefore increasing the rate of double haploid plants produced. / García Fortea, E. (2020). Desarrollo de materiales de pre-mejora y herramientas biotecnológicas para la adaptación de la berenjena al cambio climático [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/160059 / Compendio

Allochthone Wasserfrösche haben in Deutschland und vielen anderen Ländern Europas zu Faunenverfälschungen geführt. Sie konkurrieren mit einheimischen Tieren und stellen aus genetischer Sicht eine Bedrohung der Bestände dar. In dieser Arbeit wurden die Genotypen von 447 Wasserfroschproben aus Deutschland sowie 460 aus anderen Teilen Europas untersucht. Im Gesamtdatensatz konnten 56 ITS2- und 65 ND3-Genotypen nachgewiesen werden. Unter den 20 in Deutschland gefunden ITS2-Allelen wurden zwei Rana ridibunda-ähnliche Genotypen als autochthon und fünf als allochthon erkannt (Häufigkeit 7 %), der Status weiterer fünf ITS2-Allele war nicht klar zu belegen. Unter den 14 mitochondrialen Genotypen der R. ridibunda-Gruppe befanden sich drei autochthone, zehn allochthone (Häufigkeit 18 %) sowie eine Variante mit unklarem Status. Allochthone Genommerkmale wurden vor allem in Südwestdeutschland entlang des Rheins und im Ruhrtal nachgewiesen. Im Raum Karlsruhe konnte ein mitochondrialer Genotyp mit hohem Anteil festgestellt werden, der typisch für eine bisher nur aus Italien bekannte Art ist (R. bergeri). Da allochthone ITS2-Allele häufig heterozygot mit autochthonen Varianten auftreten, gibt es eindeutige Hinweise auf Hybridisierungen zwischen einheimischen und eingeschleppten Wasserfröschen. Aufzuchtsexperimente zeigten keine reduzierte Überlebenswahrscheinlichkeit von F1-Hybriden aus Kreuzungen zwischen autochthonen R. ridibunda und allochthonen R. cf. ridibunda aus Anatolien. Um die Rolle allochthoner Wasserfrösche bei der Verbreitung von Krankheitserregern beurteilen zu können, wurden Nachweistests für die Amphibien-Chytridiomykose durchgeführt. Die Nachweistests ergaben eine Prävalenz des Erregers (Batrachochytrium dendrobatidis) von 6,3 % unter deutschen Proben. Da die Chytridiomykose überwiegend in Populationen auftrat, in denen auch allochthone Wasserfrösche vorkamen, wird ein Zusammenhang zwischen Einschleppungsereignissen und dem Auftreten des Erregers vermutet. / Allochthonous water frogs have been introduced into Germany and other European countries. They compete with autochthonous water frogs and threaten the genetic integrity of native populations. In the present work the genotypes of 447 water frogs collected in Germany as well as 460 samples from various European countries have been determined and compared. In the complete dataset 56 ITS2- and 65 ND3-genotypes were identified. Among the 20 ITS2-alleles found in Germany, two indigenous and five introduced Rana ridibunda-like genotypes (relative frequency 7%) occurred. Five R. ridibunda alleles could not assigned as either indigenous or exotic. Among the 14 mitochondrial genotypes of the R. ridibunda-group three autochthonous and ten introduced (relative frequency 18%) variants could be identified, whereas the status of one mt-genotype remained unclear. Exotic alleles were mainly found in southwest Germany along the river Rhine and along the Ruhr in the Ruhr area. The wide distribution of a mitochondrial genotype previously known from Italian water frogs (R. bergeri) was ascertained in the region surrounding Karlsruhe. Allochthonous ITS2-alleles often occur heterozygously combined with autochthonous alleles. This is a strong evidence for cases of hybridisations between indigenous and introduced water frogs. Crossing experiments between autochthonous R. ridibunda and Anatolian water frogs (R. cf. ridibunda) revealed no reduced viability among the F1-hybrids. To evaluate the possible role of introduced water frogs on the dispersal of infectious diseases, detection tests of the amphibians-chytridiomycosis were carried out. The detection tests for its pathogen, Batrachochytrium dendrobatidis, on the tissue samples collected in Germany showed a prevalence of 6.3%. Most of the infected frogs were found in populations influenced by non-native water frogs. This points towards a possible relationship between introduction events and the occurrence of the pathogen.