Ingeniero en Biotecnología Molecular / La vid (Vitis vinífera) es uno de los cultivos más importantes dentro de las plantas frutícolas. En los viñedos estas se encuentran sometidas constantemente a patógenos que pueden afectar en la producción y calidad final del fruto destacando el hongo filamentoso Erysiphe necátor agente causal del oídio de la vid. Actualmente la mayor parte de las variedades que se comercializan para la producción de uva de mesa y vino son afectadas por este patógeno. RUN1 y REN1 son dos loci de carácter dominante estudiados en variedades no comerciales de vid, que por si solos confieren resistencia contra esta enfermedad, ambos traducirían para proteínas capaces de reconocer en alguna etapa las alteraciones que produce el patógeno sobre la planta, generando una respuesta de defensa efectiva contra la infección del hongo, por lo que la piramidación de ambos loci en una variedad de interés podría mejorar su defensa, haciéndola más efectiva y duradera en el tiempo. Esto permitiría en los viñedos disminuir la cantidad de químicos necesarios que se utilizan actualmente para combatir este hongo. En este trabajo se identificaron y estudiaron variedades portadoras de RUN1 y REN1 provenientes de iterativos retrocruzamientos entre diversas variedades comerciales y parentales resistentes que portaban uno de estos loci. Para conocer la respuesta que se generó a partir de la piramidación, se evaluó y caracterizó la defensa frente a la infección de oídio bajo condiciones de invernadero. Para identificar las líneas positivas para RUN1 se utilizaron dos parejas de partidores dirigidos al gen MrRUN1 presente dentro del locus, mientras que para identificar aquellas vides portadoras de REN1 se usaron marcadores moleculares tipo microsatélites dirigidas a dos regiones que segregan junto con la resistencia. Se analizaron los resultados, obteniendo plantas portadoras de ningún, uno o ambos loci. Mediante análisis de tinciones histológicas y microcortes 2 transversales de plantas infectadas, se logró observar una fuerte producción de especies reactivas de oxígeno y muerte celular en aquellas plantas portadoras de por lo menos algún loci, teniendo un efecto mayor en aquellas líneas que poseían ambos. Para determinar si la presencia de estos loci provocaba un cambio en la inducción de hormonas relacionadas a procesos de defensa, se midieron las concentraciones de ácido salicílico (SA), ácido jasmónico (JA) y ácido abscísico (ABA) a través de HPLC, observando diferentes cambios según el genotipo infectado. Para saber si existía algún efecto provocado por estos loci en la inducción de genes que participan en el proceso se realizó qPCR de algunos genes relacionados con el proceso infectivo o la defensa, así para todos los genotipos se vio un aumento en la inducción de MLO7 (MLO-like protein 7), gen involucrado en la susceptibilidad de la enfermedad, mientras que para PEN1 (PENETRATION 1), gen involucrado en procesos de resistencia, se observó un aumento mayor en aquellas líneas resistentes. Estos resultados sugieren una respuesta efectiva, robusta y contenida frente a la infección del hongo en aquellas líneas portadoras de ambos loci. / The vid (Vitis vinífera) is one of the most important crops among fruit plants. At the vineyards grapevines are constantly submitted to different pathogenic microorganisms that can affect the production and the final quality of fruit. One of the most important pathogens that affect its growth is the filamentous fungus Erysiphe necator, which causes the disease called powdery mildew, taking the nutrients from green tissue and berries. Currently, most of the marketable varieties for table grapes and wine production are affected by this pathogen. RUN1 and REN1 are two dominant loci studied in non commercial vineyards varieties, which by themselves confer resistance against powdery mildew. It has been suggested that both loci codify for proteins capable of recognizing the alterations produced by the pathogen on the plant in certain infection stage, generating an effective defence response against fungal infection. Therefore, the pyramiding of the two loci in a variety of commercial interest could improve their defense, making it most effective and lasting over time. This would lead to a decrease the amount of chemicals compounds currently used to combat this fungus in vineyards. In this work, RUN1 and REN1 plant carriers were identified and studied from iterative backcrosses between several commercial and resistant varieties that carried one of these loci. In order to analyze the defense response generated from the pyramiding plants, it was characterized against the infection of powdery mildew under greenhouse conditions. To identify the RUN1 positive lines, two pairs of primers directed to the MrRUN1 gene (located within the locus) were used; while to identify those vines carrying the REN1 locus, molecular markers (SSR) were used, identifying two regions that segregate 4 together with the resistance. We obtained plants carrying none, one or both loci. Through histological staining and transverse microcutting of infected plants, it was possible to observe a strong production of reactive oxygen species (ROS) and cell death in the plants carrying at least one locus, finding a greater effect in those lines that carry both loci. To determine if the presence of these loci changes the profile of hormones related to defense processes, the concentrations of salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA) and abscisic acid (ABA) were measured through HPLC. We found differences according to the infected genotype. To find out if there was any effect caused by these loci in the induction of genes involved in the process, qPCR of some genes related to infection or defense was performed. We found increased induction of MLO7 (MLO-like protein 7) in all genotypes, involved in the susceptibility of the disease, whereas for PEN1 (PENETRATION 1), a gene involved in resistance processes, a greater induction was observed only in resistant lines. These results suggest an effective, robust and contained response to fungal infection in those lines carrying both loci

Memoria para optar al Título Profesional De Ingeniero Agrónomo / Esta investigación surge de la necesidad de encontrar nuevas alternativas para el control del oídio de la vid (Erysiphe necator Schw.) que puedan incorporarse en el concepto de manejo integrado de enfermedades en vides, utilizando productos de origen biológico, como el uso de bacterias antagónicas al hongo y extractos de plantas que tengan efecto inhibitorio de la enfermedad. El trabajo se realizó en un viñedo experimental de 5 años en los cultivares Thompson Seedless y Crimson Seedless ubicado en la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de Chile.

Orientador: Laercio Luis Vendite / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-08T21:33:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Briesemeister_Roberta_M.pdf: 814655 bytes, checksum: bf6c5b877276e48f013d98984a004dde (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As recentes mudanças climáticas no planeta, estão promovendo alterações na ocorrência e desenvolvimento de doenças de plantas. O principal gás causador desse acontecimento é o dióxido de carbono, CO2. Baseado neste fato, foi desenvolvido pela Embrapa Meio Ambiente, um experimento que trabalha com cenários futuros, tendo em vista a quantidade de CO2 presente na atmosfera. Preliminarmente foi feita uma análise estatística dos dados, verificando a área foliar lesionada, a altura das plantas primárias de soja, a nodulação e o peso seco. Com os resultados obtidos nessa análise, observamos que havia uma diferença significativa no tamanho da área foliar lesionada quando exposto a níveis diferentes de CO2. À partir desses dados, foi elaborado um modelo matemático determinístico para a previsão do crescimento da área foliar lesionada, causada pelo oídio, acoplando na taxa de crescimento da lesão a influência da quantidade de CO2. Algumas simulações foram feitas utilizando o crescimento da quantidade de CO2 da atmosfera. Com os dados existentes de anos anteriores, observamos em todos os casos, que altos níveis de CO2, provocam uma diminuição na área foliar lesionada. Muito embora exista uma diminuição nessa área, a quantidade do patógeno cresce exponecialmente no tempo. O que nos faz concluir, que em cenários futuros, haverá uma grande dissiminação na doença da soja, provocada pelo oídio / Abstract: The recently climate changes of the planet are promoving alteration in the incident and development in the plants diseases. The main gas that cause this event is the carbon dioxide, CO2. Based in this fact, it was developed by Embrapa environmental, the experiment that works with futures scenarios, looking the quality of CO2 present in the atmosphere. First of all it was made a statistic analyses of datas, verifing the leaf area that was damned, the hights of the primary soybeans plants, the nodulation and the dry weight. With the results that was gotten in this analyses, we could notice that it had a significant difference in the size of the leafs area damned when it was expose in differents levels of CO2. Starting from this datas, it was elaborated a deterministical mathematic model for crop the growing leaf area damned, caused by mildew, coupled in the growing rate of the damned area the influence of the CO2 quantity. Some simulation it were done using the growing quantity of CO2 in the atmosphere. With the presents datas of the years, we observe that in all cases, that hight level of CO2 cause the reduction of the damned leafs area. Even thought exists a reduction in this area, the quantity of pathogen grows exponentially in the times. What make us conclude, that in futures scenarios, will have a big spread in the soybean disease, caused py mildew / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Erysiphe necator (Schwein.) è l’agente causale dell’oidio della vite. Esso è in grado di svernare come ascospore all’interno di corpi fruttiferi, i chasmoteci, oppure come micelio in gemme infette. Le ascospore sono rilasciate nella primavera successiva e causano infezioni primarie che danno origine all’epidemia. Di conseguenza la riduzione dell’inoculo primario svernante potenzialmente riduce le epidemie nella stagione successiva. I primi sei capitoli di questa tesi riguardano nuove conoscenze sulla biologia, epidemiologia e modellistica del patogeno. Due nuovi modelli meccanicistici che simulano, rispettivamente, la maturazione e dispersione dei chasmoteci e le infezioni ascosporiche sono stati sviluppati ed è stata studiata approfonditamente la dinamica di maturazione e dispersione delle ascospore stesse. Nei restanti quattro capitoli il controllo del patogeno è stato riconsiderato in accordo con le linee guida della gestione integrata del vigneto. In particolare è stata valutata l’efficacia di diversi fungicidi, dell’iperparassita Ampelomyces spp. e di un olio minerale nel ridurre il numero di chasmoteci prodotti in autunno, nel distruggere gli stessi durante l’inverno e nel controllare le infezione primarie ascosporiche in primavera. / Erysiphe necator (Schwein.) is the causal agent of grapevine powdery mildew. It survives the winter in two ways: as ascospores in overwintering fruiting bodies, the chasmothecia, and as mycelium in infected buds. Ascospores that are repeatedly released and cause primary infections in the following grapevine growing season and trigger powdery mildew epidemics. Consequently, the reduction of the overwintering inoculum may reduce powdery mildew epidemics in the next season. In order to verify this statement and develop sanitation as a relevant strategy to be used in integrated management of grape powdery mildew, different studies were performed during this Doctorate. The first six chapters of this dissertation pertain to new findings about the biology, epidemiology and modeling of the pathogen. A new mechanistic model predicting maturation and dispersal of chasmothecia was developed, dynamics of ascospore maturation and dispersal were studied and another mechanistic model simulating ascosporic infections was developed. In the last four chapters the control of the pathogen was redrawn according to the Integrated Pest Management concept: the efficacy of fungicides, the hyperparasite Ampelomyces spp., and mineral oil in reducing chasmothecia production in fall, in killing chasmothecia before bud break, and in controlling ascosporic infections in spring was investigated.

Le cucurbitacee possono essere attaccate da più di 200 malattie, una corretta gestione è dunque fondamentale per ridurre il rischio di perdite di produzione, sia in termini di quantità sia in termini di qualità. Tra le malattie più importanti che attaccano le cucurbitacee ci sono l’oidio e la peronospora delle cucurbitacee. Podosphaera xanthii e Golovinomyces cichoracearum sono gli agenti causali dell’oidio. È stato studiato l’effetto della temperature sulla germinazione dei conidi in ambiente controllato a 6 temperature costanti (da 10 a 35°C, ad intervalli di 5C°) da 3 a 72 ore. La temperature ottimale per la germinazone, l’infezione e la sporulazione è risultata essere rispettivamente 24.4, 25.7 e 21.3°C per P. xanthii e 17.9, 17.3 e 16.2°C per G. cichoracearum. Un modello meccanicistico è stato sviluppato per il rischio che i due agenti patogeni causassero un attacco di oidio. Il modello simula la germinazione su foglie infettate sulla base delle condizioni ambientali di temperatura e umidità relativa. Le equazioni che calcolano la germinazione delle dei conidi di entrambi i funghi sono state sviluppate sulla base di dati presenti in bibliografia. Un secondo modello meccanicistico è stato sviluppato per Pseudoperonospora cubensis, agente causale della peronospora delle cucurbitacee. Il modello calcola la data di comparsa dei sintomi e la probabilità del superamento di determinate soglie di gravità della malattia, sulla base di sotto-processi dell’infezione. Il passaggio da uno stato dell’infezione al successivo è dipendente dalle condizioni ambientali. Entrambi i modelli sono stati validati confrontando i dati ottenuti dai modelli con dati indipendenti rilevati in coltivazioni del nord Italia. / Cucurbits are potentially affected by more than 200 diseases of diverse etiologies, so a good disease management is crucial to reduce the risk of high yield losses in terms of quantity and quality. Among the more important diseases there are powdery and downy mildew. Podosphaera xanthii and Golovinomyces cichoracearum are the causal agents of cucurbit powdery mildew. The effect of temperature on conidial germination was studied in controlled condition at 6 constant temperature (from 10 to 35°C, step 5°C) for 3 to 72 hours. Optima temperature for conidial germination, infection and sporulation were 24.4, 25.7 and 21.3°C respectively for P. xanthii and 17.9, 17.3 and 16.2°C for G. cichoracearum. A mechanistic model was developed for the risk posed by P. xanthii and G. cichoracearum to cause cucurbit powdery mildew. The model simulates germination on infected leaves on the base of environmental conditions of temperature and relative humidity. Equation regulating spore germination of both fungi were developed using published data. Another mechanistic model was develop also for Pseudoperonospora cubensis, causal agent of cucurbit downy mildew. The model calculates the symptoms appearance and the probability of overtaking severity threshold based on sub-processes of infection. Changes from one state of the infection to the following one depend on environmental conditions. Both models were validated by comparing model outputs with independent data sets collected in fields located in the north of Italy.

[ES] El pimiento (C. annuum) ocupa un importante lugar en la economía agrícola del mundo y en particular para España. La agricultura intensiva empleada en las últimas décadas está demostrando no ser sostenible a largo plazo, esto, y la aceleración del cambio climático, hace necesario la búsqueda de plantas más adaptadas a las nuevas presiones de estresores tanto bióticos como abióticos. Adicional al uso de variedades mejoradas para este tipo de estresores, es importante tomar en cuenta las interacciones que ocurren en el suelo e introducirlas en los programas de mejora genética vegetal. Por ello, esta tesis se ha centrado, por un lado, en la búsqueda de fuentes de resistencia frente a oídio (L. taurica), enfermedad que cada vez está resultando más problemática en pimiento, especialmente en agricultura ecológica. Por otro lado, y teniendo en cuenta la importancia de la sanidad y fertilidad del suelo para la resiliencia de los cultivos, se estudia la interacción del sistema radicular del pimiento con la zona de la rizosfera y la microbiota de la raíz. Como principales resultados obtenidos en la presente tesis se pueden destacar la identificación de fuentes de resistencia a oídio en las accesiones de C. annuum var. glabriusculum, lo que puede facilitar la introducción de genes de resistencia en variedades comerciales de pimientos. Además, se ha demostrado cómo las propiedades de la rizosfera (actividad enzimática, movilización de nitrógeno, respiración) y su microbioma es altamente dependiente de las condiciones de cultivo y del genotipo cultivado. Así se observó que la parcela de cultivo ecológico mostró mayores recuentos microbianos, actividades enzimáticas y movilización de nitrógeno que la convencional además de poseer más diversidad microbiana y mayor recuento de microorganismos. Por último, se observó también una gran especificidad de la interacción suelo-planta, observándose cómo ciertos microorganismos beneficiosos colonizaban preferentemente ciertos genotipos. Esta especificidad debería de ser considerada para futuros programas de mejoramiento para una agricultura más sostenible y adaptada. / [CA] El pebrot (C. annuum) ocupa un lloc important en l'economia agrícola del món i en particular per a Espanya. L'agricultura intensiva emprada en les últimes dècades està demostrant no ser sostenible a llarg termini, açò, i l'acceleració del canvi climàtic, fa necessari la recerca de plantes més adaptades a les noves pressions d'estressors tant biòtics com a abiòtics. Addicional a l'ús de varietats millorades per a este tipus d'estressors, és important tindre en compte les interaccions que ocorren en el sòl i introduir-les en els programes de millora genètica vegetal. Per açò, aquesta tesi s'ha centrat, d'una banda, en la recerca de fonts de resistència front a oídi (L. taurica), malaltia que cada vegada està resultant més problemàtica en pebrot, especialment en agricultura ecològica. D'altra banda, i tenint en compte la importància de la salut i fertilitat del sòl per a la resiliència dels cultius, s'estudia la interacció del sistema radicular del pebrot amb la zona de la rizosfera i la microbiota de l'arrel. Com a principals resultats obtinguts en la present tesi es poden destacar la identificació de fonts de resistència a oídi en les accessions de C. annuum var. glabriusculum, la qual cosa pot facilitar la introducció de gens de resistència en varietats comercials de pebrots. A més, s'ha demostrat com les propietats de la rizosfera (activitat enzimàtica, mobilització de nitrogen, respiració) i el seu microbioma és altament dependent de les condicions de cultiu i del genotip cultivat. Així es va observar que la parcel·la de cultiu ecològic va mostrar majors recomptes microbians, activitats enzimàtiques i mobilització de nitrogen que la convencional, a més de posseir més diversitat microbiana i major recompte de microorganismes. Finalment, es va observar també una gran especificitat de la interacció sòl-planta, observant-se com certs microorganismes beneficiosos colonitzaven preferentment certs genotips. Aquesta especificitat hauria de ser considerada per a futurs programes de millorament per a una agricultura més sostenible i adaptada. / [EN] The pepper (C. annuum) holds an important place in the global agricultural economy and particularly for Spain. Intensive agriculture used in recent decades is proving not to be sustainable in the long term, and, coupled with the acceleration of climate change, it necessitates the search for plants more adapted to new pressures from both biotic and abiotic stressors. In addition to using improved varieties for these types of stressors, it is important to consider the interactions that occur in the soil and incorporate them into plant genetic improvement programs. Therefore, this thesis has focused on one hand, on the search for sources of resistance against powdery mildew (L. taurica), a disease that is increasingly problematic in pepper, especially in organic agriculture. On the other hand, considering the importance of soil health and fertility for crop resilience, the interaction of the pepper root system with the rhizosphere zone and root microbiota is studied. The main results obtained in this thesis include the identification of sources of resistance to powdery mildew in the accessions of C. annuum var. glabriusculum, which can facilitate the introduction of resistance genes in commercial pepper varieties. Furthermore, it has been shown how the properties of the rhizosphere (enzymatic activity, nitrogen mobilization, respiration) and its microbiome are highly dependent on the cultivation conditions and the cultivated genotype. It was observed that the organic farming plot showed higher microbial counts, enzymatic activities, and nitrogen mobilization than the conventional one, in addition to possessing greater microbial diversity and higher counts of microorganisms. Lastly, a high specificity of the soil-plant interaction was also observed, with certain beneficial microorganisms preferentially colonizing specific genotypes. This specificity should be considered for future breeding programs for more sustainable and adapted agriculture. / El presente trabajo no podría haberse llevado a cabo sin el apoyo financiero de la beca predoctoral otorgada por CONACYT-CONCYTEP con el número identificador 47274 por parte del gobierno de México. / Morales Manzo, II. (2023). Mejora genética del chile (Capsicum annuum L.) para estrés biótico: Oídio (Leveillula taurica (Lév.) Arn.) y fertilidad del suelo: retos de la agricultura ecológica y búsqueda de fuentes de variación de interés y factores genéticos relacionados [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/194538

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