O tomate (Solanum lycopersicum) é uma das culturas de maior importância econômica atual, além de ser espécie modelo para estudos genéticos em plantas para a qual há diversos recursos genéticos e genômicos bem caracterizados. Tanto o fruto fresco quanto os produtos derivados do tomate constituem fonte de diversos antioxidantes, incluindo a vitamina E (VTE). Em plantas, a síntese dos compostos com atividade de VTE, tocoferóis e tocotrienóis, deriva dos precursores das vias do metileritritol fosfato e do chiquimato. O entendimento dos mecanismos responsáveis pela síntese, transporte e acúmulo da VTE em plantas cultivadas é de grande interesse devido sua implicação para saúde humana e na fisiologia vegetal. Loci para caracteres quantitativos (QTL) para o conteúdo de α-tocoferol em frutos maduros foram previamente mapeados nos cromossomos 6 e 9 em uma população de linhagens introgredidas (ILs) que combinam fragmentos cromossômicos da espécie selvagem Solanum pennellii no fundo genético de S. lycopersicum. Neste trabalho, após busca sistemática em banco de dados de sequências expressas, foram identificados 41 loci envolvidos estruturalmente na biossíntese de VTE em tomate. A análise da distribuição cromossômica desses loci revelou que a maioria dos genes que codificavam enzimas para a rota central do tocoferol estavam localizados nos cromossomos 7, 8 e 9. A variação do conteúdo dos isômeros de tocoferol (α, β, γ e δ) em fruto maduros das ILs foi acessada com intuito de se mapear QTL para cada uma das isoformas. Os perfis metabólicos obtidos permitiram descrever 12 QTL, que corroboram aqueles previamente descritos, além de identificar outros novos nos cromossomos 7 e 8. A análise integrada dos dados metabólicos, genômicos e genéticos levou à proposição de 16 loci candidatos que podem afetar o conteúdo de tocoferol em tomate. A comparação das sequências codificantes desses genes revelou polimorfismos de nucleotídeos e aminoácidos entre os alelos de S. lycopersicum e S. pennellii. Em conjunto, esses resultados representam um importante passo para o entendimento dos determinantes genéticos envolvidos na variação natural do conteúdo de VTE em frutos de tomate. / Tomato (S. lycopersicum) is one of the most important worldwide crops, besides being a relevant model species for plant genetics studies in plants for which there are many genetic and genomic resources well characterized. Both, fresh fruits and tomato-derived products are source of several antioxidants, including vitamin E (VTE). In plants, the synthesis of VTE compounds, tocopherol and tocotrienol, derives from precursors of the shikimate and methylerythritol phosphate pathways. Understanding the mechanisms underlying synthesis, transport and accumulation of VTE in crops are of great interest because of its implications for human health and its role in plant physiology. Quantitative trait loci (QTL) for α-tocopherol content in ripe fruit for chromosome 6 and 9 have been mapped previously in a population of introgression lines (ILs) containing chromosome segments of the wild species Solanum pennellii in the genetic background of the S. lycopersicum. In this work, after a systematic survey in expressed sequences database, 41 loci involved structurally on VTE biosynthesis were identified. The analysis of chromosome distribution of these loci revealed that the majority of genes that encode enzymes for the tocopherol core pathway were located on chromosomes 7, 8 and 9. The variation of tocopherol isomers content (α, β, γ and δ) in ripe fruits of ILs was addressed in order to identify QTL for each isoform. The metabolic profiles obtained allowed to describe 12 QTL that corroborate those previously described while novel ones were identified in chromosome 7 and 8. The integrated analysis at the metabolic, genetic and genomic levels lead to propose 16 candidate loci putatively affecting tocopherol content in tomato. A comparative analysis revealed polymorphisms at nucleotide and amino acid levels between S. lycopersicum and S. pennellii candidate alleles. Together, these results represent an important step for understanding the genetic determinants of VTE natural variation in tomato fruit.

O tomate (Solanum lycopersicum) é uma das culturas de maior importância econômica atual, além de ser espécie modelo para estudos genéticos em plantas para a qual há diversos recursos genéticos e genômicos bem caracterizados. Tanto o fruto fresco quanto os produtos derivados do tomate constituem fonte de diversos antioxidantes, incluindo a vitamina E (VTE). Em plantas, a síntese dos compostos com atividade de VTE, tocoferóis e tocotrienóis, deriva dos precursores das vias do metileritritol fosfato e do chiquimato. O entendimento dos mecanismos responsáveis pela síntese, transporte e acúmulo da VTE em plantas cultivadas é de grande interesse devido sua implicação para saúde humana e na fisiologia vegetal. Loci para caracteres quantitativos (QTL) para o conteúdo de α-tocoferol em frutos maduros foram previamente mapeados nos cromossomos 6 e 9 em uma população de linhagens introgredidas (ILs) que combinam fragmentos cromossômicos da espécie selvagem Solanum pennellii no fundo genético de S. lycopersicum. Neste trabalho, após busca sistemática em banco de dados de sequências expressas, foram identificados 41 loci envolvidos estruturalmente na biossíntese de VTE em tomate. A análise da distribuição cromossômica desses loci revelou que a maioria dos genes que codificavam enzimas para a rota central do tocoferol estavam localizados nos cromossomos 7, 8 e 9. A variação do conteúdo dos isômeros de tocoferol (α, β, γ e δ) em fruto maduros das ILs foi acessada com intuito de se mapear QTL para cada uma das isoformas. Os perfis metabólicos obtidos permitiram descrever 12 QTL, que corroboram aqueles previamente descritos, além de identificar outros novos nos cromossomos 7 e 8. A análise integrada dos dados metabólicos, genômicos e genéticos levou à proposição de 16 loci candidatos que podem afetar o conteúdo de tocoferol em tomate. A comparação das sequências codificantes desses genes revelou polimorfismos de nucleotídeos e aminoácidos entre os alelos de S. lycopersicum e S. pennellii. Em conjunto, esses resultados representam um importante passo para o entendimento dos determinantes genéticos envolvidos na variação natural do conteúdo de VTE em frutos de tomate. / Tomato (S. lycopersicum) is one of the most important worldwide crops, besides being a relevant model species for plant genetics studies in plants for which there are many genetic and genomic resources well characterized. Both, fresh fruits and tomato-derived products are source of several antioxidants, including vitamin E (VTE). In plants, the synthesis of VTE compounds, tocopherol and tocotrienol, derives from precursors of the shikimate and methylerythritol phosphate pathways. Understanding the mechanisms underlying synthesis, transport and accumulation of VTE in crops are of great interest because of its implications for human health and its role in plant physiology. Quantitative trait loci (QTL) for α-tocopherol content in ripe fruit for chromosome 6 and 9 have been mapped previously in a population of introgression lines (ILs) containing chromosome segments of the wild species Solanum pennellii in the genetic background of the S. lycopersicum. In this work, after a systematic survey in expressed sequences database, 41 loci involved structurally on VTE biosynthesis were identified. The analysis of chromosome distribution of these loci revealed that the majority of genes that encode enzymes for the tocopherol core pathway were located on chromosomes 7, 8 and 9. The variation of tocopherol isomers content (α, β, γ and δ) in ripe fruits of ILs was addressed in order to identify QTL for each isoform. The metabolic profiles obtained allowed to describe 12 QTL that corroborate those previously described while novel ones were identified in chromosome 7 and 8. The integrated analysis at the metabolic, genetic and genomic levels lead to propose 16 candidate loci putatively affecting tocopherol content in tomato. A comparative analysis revealed polymorphisms at nucleotide and amino acid levels between S. lycopersicum and S. pennellii candidate alleles. Together, these results represent an important step for understanding the genetic determinants of VTE natural variation in tomato fruit.

The study of natural genetic variations affecting organogenic capacity in tomato (Solanum lycopersicum) is attractive due to the existence of several tomato wild relatives with enhanced organogenic capacity. The characterization of such variations is relevant not only in order to manipulate plant development, but also to understand its ecological and evolutionary significance. The objective of this work was to characterize three tomato loci whose alleles from the wild relative S. pennellii enhance in vitro shoot and root regeneration, and analyze their involvement in the acquisition of competence phase. In the first manuscript, we report the genetic and physiological characterization of the loci Rg3C, Rg7H and Rg8F. The S. pennellii alleles were introgressed into the tomato genetic model cv. Micro-Tom (MT), creating the near isogenic lines (NILs) MT-Rg3C, MT-Rg7H and MT-Rg8F. In the second manuscript we present a comparative analysis between the Near-Isogenic Lines (NILs) MT-Rg3C and MT-Rg1. Since Rg1 was proposed to be a key gene in the acquisition of competence, and was mapped in the chromosome three, it is believed that Rg3C is probably equivalent to the Rg1 allele from S. peruvianum. After the introgression of the loci into the MT background, the NILs presented enhanced regeneration of both roots and shoots, confirming that the loci were successfully introgressed. The analysis of the time for acquisition of competence and induction, together with the molecular characterization of the NILs, indicate that the genes present in the loci Rg3C, Rg7H and Rg8F affect in vitro regeneration by distinct pathways. While Rg3C decreased the time required for both acquisition of competence and induction, the other loci seem to influence only the time of acquisition of competence, in the case of Rg8F, or the time of induction, in the case of Rg7H. Additionally, although MT-Rg3C has an enhanced shoot branching phenotype, MT-Rg7H and MT-Rg8F did not differ from MT in this trait. This indicates that enhanced in vitro shoot formation in tomato is not necessarily related to a deleterious high branching phenotype. Comparative analyses of MT-Rg1 and MT-Rg3C strongly indicate that Rg1 and Rg3C are alleles of a same gene controlling regeneration capacity. Integrating Rg1 and Rg3C mapping information, we were able to narrow the number of candidate genes for Rg1/Rg3C to only 27, which were also analyzed and discussed. / O estudo de variações genéticas naturais afetando a capacidade de organogênese in vitro em tomateiro (Solanum lycopersicum) é promissor devido a existência de uma série de espécies selvagens relacionadas ao tomateiro, que apresentam alta capacidade organogênica in vitro. A caracterização de tais variações é relevante não apenas com o objetivo de manipulação do desenvolvimento vegetal, mas também com o intuito de entender o significado ecológico e evolutivo de tal característica. O objetivo desse trabalho foi caracterizar três loci de tomateiro, cujos alelos vindos de seu parente selvagem S. pennellii aumentam a capacidade de regeneração de gemas caulinares e radiculares in vitro, e analisar o envolvimento de tais loci na fase de aquisição de competência para regeneração. Nós apresentamos no primeiro capítulo a caracterização genética e fisiológica dos loci Rg3C, Rg7H e Rg8F. Os alelos de S. pennellii foram introgredidos na cultivar modelo Micro-Tom (MT), criando as linhagens quase isogênicas (Near Isogenic Lines - NILs) MT-Rg3C, MT-Rg7H e MT-Rg8F. No segundo capítulo nós analisamos comparativamente as NILs MT-Rg3C e MT-Rg1. Uma vez que Rg1 foi proposto como gene chave na aquisição de competência, e assim como Rg3C está localizado no cromossomo 3, acredita-se que Rg3C seja provavelmente ortólogo ao gene Rg1 de S. peruvianum. Após a introgressão dos loci na cultivar MT, as NILs, assim como esperado, apresentaram alta taxa de regeneração tanto de gemas caulinares, quanto de radiculares in vitro, confirmando que os loci foram devidamente introgredidos. A análise do tempo de aquisição de competência e indução, juntamente com a caracterização molecular das NILs, indicam que os genes localizados nos loci Rg3C, Rg7H e Rg8F afetam a regeneração in vitro através de rotas distintas. Enquanto Rg3C diminui o tempo necessário tanto para a aquisição de competência quanto para indução de gemas caulinares, os outros dois loci parecem influenciar apenas a aquisição de competência, no caso de Rg8F, ou a indução de gemas caulinares, no caso de Rg7H. Além disso, apesar de MT-Rg3C apresentar alta ramificação, MT-Rg7H e MT-Rg8F não diferiram de MT nesse aspecto, o que evidencia que a formação de gemas caulinares in vitro não está necessariamente relacionada ao aumento da ramificação. As análises comparativas entre MT-Rg3C e MT-Rg1 indicam fortemente que Rg1 e Rg3C sejam dois alelos de um mesmo gene controlando a alta capacidade de regeneração. Através do cruzamento dos dados de mapeamento disponíveis para esses dois alelos foi possível diminuir o número de genes candidatos à Rg1/Rg3C para apenas 27 genes, que são apresentados nesse trabalho.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-08-24T12:59:01Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3178737 bytes, checksum: 5041c62a2f0856a630f7f0f0865ee43b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-24T12:59:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3178737 bytes, checksum: 5041c62a2f0856a630f7f0f0865ee43b (MD5) Previous issue date: 2016-08-12 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de MInas Gerais / Para identificar regiões genômicas envolvidas na regulação de processos fisiológicos fundamentais, como fotossíntese, respiração e aqueles relacionados, uma população de ILs de Solanum pennellii em fundo genético de S. lycopersicum (M82) foi analisada. Foram estudados parâmetros fisiológicos, metabólicos e de crescimento, que vão desde troca gasosa (por exemplo, taxa de assimilação de CO 2 e condutância estomática), fluorescência da clorofila (por exemplo, taxa de transporte de elétrons e de extinção fotoquímica), bem como parâmetros de crescimento (por exemplo, taxa de crescimento relativo, matéria seca da raiz e parte aérea). Em paralelo, nós também analisamos, por meio de uma plataforma robotizada, os principais intermediários metabólicos (por exemplo, açúcares, amido, nitrato, aminoácidos e proteínas), e a atividade de nove enzimas representativas do metabolismo central do C e N. O objetivo do estudo foi: (1) combinar informações sobre as atividades enzimáticas e os níveis de metabólitos de caule, pecíolo e folha com a biomassa e rendimento de frutos; (2) através do estudo desses três órgãos interligados, examinar o quanto há de conectividade entre a atividade das enzimas e os níveis de metabólitos; (3) fornecer informações preditivas sobre as diferenças de particionamento do C e assimilação N inorgânico; (4) investigar a diversidade genética natural e identificar QTLs relacionados ao metabolimo central e a atividade enzimática no caule, pecíolo e folha. As análises dos dados permitiram a identificação de 67 QTL relacionados à parametros fisiológicos e metabólicos. Além disso, uma anotação abrangente e detalhada destas regiões permitiu apontar um total de 87 genes candidatos que possam controlar as características investigadas. Desses, 70 genes apresentou variantes alélicas relacionadas inserções de elementos transponíveis entre os dois genótipos parentais. As análises metabólicas e enzimática revelaram alta frequência de correlações positivas entre as enzymas, frequência moderada de correlações entre metabólitos relacionados, e baixa correlações entre a atividade das enzimas e os níveis de metabólitos. Tomados em conjunto, vapresentamos o maior estudo de parâmetros de fotossíntese e crescimento em plantas de tomate até à data. Os resultados permitiram a identificação de genes candidatos que podem estar envolvidos na regulação da fotossíntese, metabolismo primário e crescimento da planta, e fornece um recurso genético valioso para a compreensão dos mecanismos bioquímicos envolvidos na regulação do metabolismo primário em tomateiro. / To identify genomic regions involved in the regulation of fundamental physiological processes such as photosynthesis, respiration and underlying traits, a population of 71 Solanum pennellii introgression lines (ILs) in the genetic background of S. lycopersicum (M82) was analyzed. We determined IL phenotypes physiological, metabolic and growth related traits, ranging from gas- exchange parameters (e.g. CO 2 assimilation rates and stomatal conductance), chlorophyll fluorescence parameters (e.g. electron transport rate and photochemical quenching) as well as growth related traits (e.g. relative growth rate, shoot and root dry matter accumulation). In parallel, we also analyzed by robotized platform the major metabolic intermediates (e.g. sugars and starch), and the activities of nine representative enzymes from central C and N metabolism. We aimed: (1) combine information about enzyme activities and metabolite levels from stem, petiole and leaf with biomass and fruit yield; (2) by studying these three interconnected organs, examine how much connectivity exists between enzyme activities and metabolite levels; (3) provide predictive information about differences in C partitioning and inorganic N assimilation; (4) investigate the natural genetic diversity and identify QTL controlling variation of enzyme activities and metabolite levels in stem, petiole and leaf. Data analyses allowed identification of 67 physiological and metabolic QTL. Additionally, a comprehensive and detailed annotation of these regions allowed to point out a total of 87 candidate genes that might control the investigated traits. Out of those, 70 genes showed allelic variants related to differentially transposable element insertions pattern between both parental genotypes. Furthermore, the results revealed high frequency of positive correlations between enzyme activities, moderate frequency of correlations between related metabolites, and few correlations between enzyme activities and metabolite levels. Taken together, we present the largest study of photosynthetic and growth parameters in tomato plants to date. Our results allowed the identification of candidate genes that might be involved in the regulation of photosynthesis, primary metabolismo and plant growth, and provide an valuable genetic resource to understanding of the biochemical mechanisms involved in the regulation of primary metabolism in tomato plants.

[EN] The knowledge of the key genes which crucially affect the development and stress tolerance of plants is a very important task and indispensable for both, the basic and the applied research. The screening of populations of mutagenized plants permits the identification of mutants and, starting with their analysis, the identification of the genes responsible for a certain trait. Compared to alternative methods (e.g. chemical or physical mutagens) the insertional mutagenesis using T-DNA offers the additional advantage of labeling the altered gene with a piece of known sequence that will facilitate its identification and cloning. On the other hand, the tomato is one of the world¿s economically most important vegetables which over the last few years also gained the status of a model organism for certain traits. In order to identify the relevant genes involved in the response of plants to abiotic stresses and processes related to the vegetative and reproductive development, our laboratory performs in collaboration with Dr. Lozano¿s (University of Almería) and Dr- Bolarín¿s (CEBAS-Murcia) groups a project of insertional mutagenesis in tomato and related wild species, among them Solanum pennellii. The present PhD-thesis is embedded in this context and aims to create a collection of transgenic plants of S. pennellii, design new methods helpful for evaluating the tolerance to salt stress, the identification of traits related to water or salt stress and screen several lines of S. lycopersicum which were pre-selected for showing different aberrations that could be related to the tolerance to abiotic stresses. By tackling these tasks it was possible to obtain the following results. After obtaining more than two thousand diploid transgenic lines of S. pennellii, 887 of them were screened with the different systems developed for detecting mutant plants. Two of the methods designed were based on in vitro culture and one for the short-term evaluation in vivo. With the latter one a total of 68 tomato lines were screened and among them a mutant with alterations in its development which could be interesting for its relation to abiotic stress tolerance identified. In the collection of S. pennellii several plants showing phenotypes with different alterations were detected. Three of them received an advanced examination and it was possible to identify and clone the affected gene in one case. The detected mutants as much as the developed technologies are of great value for deepening the understanding of the processes related to abiotic stress tolerance in a crop with the outstanding importance of the tomato. / [ES] El conocimiento de los genes clave que afectan al desarrollo de las plantas y su tolerancia a estreses abióticos es un aspecto muy importante, tanto desde un punto de vista básico como aplicado. El escrutinio de poblaciones de plantas mutagenizadas permite la identificación de mutantes y, a partir de ellos, conocer los genes responsables de un carácter concreto. Cuando se compara con otras alternativas metodológicas (mutágenos químicos o físicos) la mutagénesis insercional con T-DNA aporta una ventaja adicional, ya que si el gen queda etiquetado por un fragmento de ADN de secuencia conocida su identificación y clonación es más sencilla. Por otro lado, el tomate es una de las especies con mayor importancia económica a nivel mundial que, en los últimos tiempos, se ha considerado también como especie modelo para el estudio de determinados caracteres. Para lograr la identificación de genes clave en la respuesta de las plantas a los estreses de tipo abiótico y en procesos del desarrollo tanto vegetativo como reproductivo, en nuestro laboratorio se está abordando, en colaboración con los grupos del Dr. Lozano (Universidad de Almería) y de la Dra. Bolarín (CEBAS - Murcia), un proyecto de mutagénesis insercional con tomate y especies silvestres relacionadas, entre ellas Solanum pennellii. La tesis doctoral presente se enmarca en este contexto y tiene como objetivos la creación de una colección de plantas transgénicas de S. pennellii, el diseño de nuevos métodos aptos para evaluar la tolerancia al estrés salino, la identificación de caracteres relacionados con el estrés hídrico o salino y el escrutinio de algunas líneas de S. lycopersicum pre-seleccionadas por mostrar diferentes alteraciones que puedan estar relacionadas con la tolerancia a estreses de tipo abiótico. Tras abordar estos objetivos se han obtenido los siguientes resultados. Tras obtener más de dos mil líneas transgénicas diploides de Solanum pennellii se han evaluado 887 líneas con los diferentes sistemas de identificación de mutantes diseñados. Dos de los métodos de evaluación diseñados se basaron en el cultivo in vitro y uno en un sistema de cultivo in vivo a corto plazo. Además, con esta última metodología se evaluaron 68 líneas de tomate entre las que se identificó un mutante de desarrollo de elevado interés por su relación con la tolerancia a estreses abióticos. Entre las líneas de Solanum pennellii analizadas se han identificado fenotipos con distintas alteraciones. En tres de estas líneas se llevó a cabo una evaluación más avanzada llegando a identificar y clonar el gen afectado en una de ellas. Tanto los mutantes identificados como las metodologías desarrolladas son de gran valor para seguir profundizando en los procesos relacionados con la tolerancia a estreses abióticos en una especie tan importante como el tomate. / [CA] El coneixement dels gens clau que afecten al desenvolupament de les plantes i la seua tolerància a estressos abiòtics és un aspecte molt important, des d'un punt de vista bàsic com a aplicat. L'escrutini de poblacions mutagenitzades de plantes permet la identificació de mutants i a partir d'ells conèixer els gens d'un caràcter concret. Quan es compara amb altres alternatives metodològiques (mutàgens físics o químics) la mutagènesi amb T-DNA aporta un avantatge addicional, ja que al tindre el gen un fragment etiquetat pel T-DNA de seqüència coneguda la seua identificació i clonació és més senzilla. D'altra banda, la tomaca és una de las espècies de major importància econòmica a nivell mundial que, en els últims temps, s'ha considerat també una espècie model per a l'estudi de determinats caràcters. Per a aconseguir la identificació de gens clau en la resposta de les plantes a estressos abiòtics i processos de desenvolupament tant vegetatiu com reproductiu, en el nostre laboratori s'està abordant amb col·laboració amb els grups del Dr. Lozano (Universitat d'Almeria) i la Dra. Bolarín (CEBAS-Murcia), un projecte de mutagènesi insercional amb tomaca i espècies silvestres relacionades, entre elles Solanum pennellii. La tesi doctoral s'emmarca en aquest context i té com a objectius la creació d'una col·lecció de plantes transgèniques de Solanum pennellii, el disseny de nous mètodes aptes per a avaluar la tolerància a l'estrès salí, la identificació de caràcters relacionats amb l'estrès hídric i salí, l'escrutini d'algunes línies de S. lycopersicum pre-seleccionades per mostrar diferents alteracions que puguen estar relacionades amb la tolerància a estressos de tipus abiòtic. En abordar estos objectius s'han obtingut els següents resultats. Després d'obtindre més de dos mil línies transgèniques diploides de Solanum pennellii s'han avaluat 821 línies amb els diferents sistemes d'identificació de mutants dissenyats. Dos dels mètodes d'avaluació dissenyats es basaren en el cultiu in vitro i un en un sistema de cultiu in vivo a curt termini. A més, amb aquesta última metodologia s'avaluaren 68 línies de tomaca entre les quals s'identificà un mutant de desenvolupament d'elevat interès per la seua relació amb la tolerància a estressos abiòtics. Entre les línies de Solanum pennellii analitzades s'han identificat fenotipus amb diferents alteracions. En tres d'estes línies es va dura a terme una avaluació més avançada arribant a identificar el gen afectat en una de les línies. Tant els mutants identificats com les metodologies desenvolupades són de gran valor per a seguir aprofundint en els processos relacionats amb la tolerància a estressos abiòtics en una espècie tan important como la tomaca. / Schleicher, P. (2017). Mutagenesis insercional en tomate y Solanum pennellii: Identificación de mutantes en inserción alterados en el desarrollo y la tolerancia a la salinidad [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/81860

Tesis por compendio / [EN] Until recently, the genetic improvement of tomato (Solanum lycopersicum) was focused in agronomic traits, such as yield and biotic or abiotic stresses; therefore the interest in tomato fruit quality is relatively new. The tomato fruit surface can be considered both an agronomic trait as well as a quality trait, because it has an effect on consumer impression in terms of color and glossiness but also it underlies the resistance/sensitivity to cracking or water loss with consequences on fruit manipulation (e.g. transport and processing). The cuticle is deposited over the cell wall surrounding the epidermal cells and it is the first barrier in the plant-environment interface. The cuticle composition includes two main groups of metabolites: cuticular waxes and cutin. Other metabolites can be founded into the cuticle matrix, as triterpenoids and flavonoids. Those minor cuticular components are involved in the correct functionality of the cuticle. Understanding cuticle biosynthesis and genetic regulation requires the development of fast and simple analytical methodologies to study those specialized metabolites using large populations (e.g. mutant collections or introgression lines), together with the identification of genes and genomic regions responsible of their production. This thesis aims to contribute to our understanding of the molecular programs underlying tomato fruit quality by providing: i) a general protocol to profile cuticular waxes in different species, including tomato; ii) a QTL map for cuticular composition (i.e. cuticular waxes and cutin monomers) using the Solanum pennellii introgression line population; iii) a detailed protocol of the reverse genetic tool so-called Fruit-VIGS to assist in the study of gene function in tomato fruit; and iv) a thorough characterization of the first null allele for the transcription factor SlMYB12 (i.e. Slmyb12-pf) in tomato fruit which provides new insights into the regulation of the flavonoid biosynthetic pathway in the fruit peel by high resolution mass spectrometry and RNA-Seq approaches. / [ES] Hasta hace poco, la mejora genética del cultivo del tomate (Solanum lycopersicum) había estado centrada principalmente en caracteres agronómicos, como la productividad y la resistencia a estreses, tanto bióticos como abióticos. Así, el interés en la calidad del fruto de tomate es relativamente reciente. La superficie del fruto del tomate puede considerarse tanto un carácter agronómico como de calidad, pues influye en la primera impresión de los consumidores en términos de color y brillo, así como también en los procesos de resistencia o sensibilidad a la rotura ('cracking') o a la pérdida de agua. Estos factores determinan el aspecto del fruto y condicionan atributos relacionados con su manipulación (transporte y procesado). La cutícula se deposita sobre la pared celular de las células epidérmicas y es la primera barrera que interacciona con el ambiente. Está constituida por dos grandes tipos de metabolitos: las ceras cuticulares y la cutina. Otros metabolitos pueden aparecer embebidos en la matriz cuticular, como es el caso de los triterpenoides y los flavonoides. Estos metabolitos contribuyen a la correcta funcionalidad de la cutícula. La compresión de la biosíntesis y regulación génica de la cutícula requiere del desarrollo de metodologías de análisis sencillas y rápidas para el estudio de estos metabolitos especializados en grandes poblaciones (colecciones de mutantes o líneas de introgresión), así como para la identificación de genes y regiones génicas responsables de la producción y acumulación de dichos compuestos, pudiendo ser muy útiles para implementar programas de mejora de la calidad del tomate. El objetivo de esta tesis es contribuir a la comprensión sobre los programas moleculares subyacentes a la calidad del fruto de tomate, proporcionando: i) un protocolo general de análisis del contenido de ceras cuticulares en diferentes especies, incluyendo el tomate; ii) un mapa de QTL de la composición cuticular (incluyendo ceras y monómeros de cutina) obtenido con la población de líneas de introgresión de Solanum pennellii; iii) un protocolo detallado de uso de la herramienta de genética reversa Fruit-VIGS con el que realizar estudios de funciones génicas en fruto de tomate; y iv) una minuciosa caracterización de un nuevo alelo nulo del factor de transcripción SlMYB12 (Slmyb12-pf) en fruto de tomate, proporcionando nueva información sobre la regulación de la ruta biosintética de los flavonoides en la piel del fruto, utilizando espectrometría de masas de alta resolución y de nuevas tecnologías de secuenciación. / [CA] Fins fa poc de temps, la millora genètica de la tomata (Solanum lycopersicum) anava dirigida fonamentalment als caràcters de tipus agronòmic, com la productivitat i la tolerància a estressos biòtics o abiòtics, resultant que l'interés per la qualitat dels fruits és relativament nou. La superfície de la tomata pot ser considerada tant com un caràcter agronòmic com un de qualitat, ja que és l'aspecte de la superfície del fruit el que confereix al consumidor la primera impressió de color, brillantor, però és també la pell del fruit la responsable de la diferent susceptibilitat del fruit a desenvolupar clevills o que el fruit sofrisca més o menys pèrdues d'aigua, tot tenint importants conseqüències en la manipulació (i.e. transport i processament del fruit). La cutícula és dipositada per sobre de la paret cel·lular que envolta la capa de cèl·lules epidèrmiques i constitueix la primera barrera en la interfase planta-medi ambient. La composició de la cutícula presenta dos grups principals de metabòlits: les ceres i la cutina. També es poden trobar altres metabòlits els triterpenoids i el flavonoids. Aquests darrers components cuticulars menors són implicats en el correcte funcionament de la cutícula. Per tal de comprendre la biosíntesi i la regulació genètica de la cutícula cal desenvolupar tecnologies analítiques senzilles i rapides que permeten estudiar aquests metabòlits especialitzats en poblacions grans de plantes (i.e. Col·leccions de mutants o de línies d'introgressió), a més de la identificació de gens i regions genòmiques que són responsables de la seua producció. Aquesta tesi té com a objectiu contribuir a millorar la nostra comprensió dels programes moleculars que afecten determinats aspectes de la qualitat de la tomata mitjançant els següents objectius: i) proporcionar un protocol general per obtenir perfils de ceres cuticulars en diferents espècies, inclosa la tomata; ii) obtenir un mapa de QTL per a la composició cuticular (i.e. ceres cuticulars i monòmers de cutina) mitjançant la utilització de la població de línies d'introgressió de Solanum pennelli; iii) descriure amb detall el protocol d'una eina de revers genètica denominada Fruit-VIGS que resulta molt adequada per estudiar funció gènica a la tomata; y iv) fer una caracterització exhaustiva del primer al·lel nul del factor de transcripció SlMYB12 (ie. Slmyb12-pf) en tomata la qual proporciona informació nova sobre la regulació de la ruta de biosíntesi de flavonoides en la pell de la tomata mitjançant espectrometria de masses d'alta resolució i RNAseq. / Fernández Moreno, JP. (2015). TOMATO FLESHY FRUIT QUALITY IMPROVEMENT: CHARACTERIZATION OF GENES AND GENOMIC REGIONS ASSOCIATED TO SPECIALIZED METABOLISM IN TOMATO FLESHY FRUIT [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/55505 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio