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

Tesis por compendio / [ES] La erosión genética provocada en los cultivos al primar producción sobre calidad ha derivado en pérdida de biodiversidad, lo que compromete la seguridad alimentaria mundial. Los agricultores, a través de un proceso histórico de selección, han ido diferenciando variedades tradicionales de cultivo que sonfuente de biodiversidad agrícola que además favorece el desarrollo de la economía local. Por este motivo, su recuperación, clasificación y cultivo son clave para la economía y futuro alimentario. La conservación de las variedades tradicionales requiere un conocimiento de las mismas a través de la descripción detallada de las características fenotípicas, agronómicas, y de calidad nutricional como valor añadido. La Comunitat Valenciana, cuenta con un extenso patrimonio hortícola constituido por una gran diversidad de variedades tradicionales de hortalizas. Estas son fruto de la adaptación a variadas condiciones agroclimáticas de la geografía valenciana, por un lado, y de la selección aplicada por los agricultores en cada localidad por otro. En este sentido, estas variedades tienen un gran valor como patrimonio etnobotánico y como tal deberían ser conservadas. Asimismo, en la actualidad, el cultivo y el consumo de las variedades tradicionales están creciendo, ya que son especialmente atractivas para los consumidores por su diversidad y su alta calidad nutracéutica. En este contexto, esta tesis doctoral se basa en la caracterización fenotípica y nutricional para valorizar las variedades tradicionales de la comunidad, correspondientes a los cultivos de pimiento, berenjena y lechuga, con la finalidad de promover su conservación y cultivo en las zonas de origen, e impulsando la diversidad. La caracterización morfológica de las variedades autóctonas ha sido objeto de numerosos estudios, necesarios porque proporcionan información sobre los caracteres fenotípicos diferenciadores, y contribuyen a optimizar los programas de mejora vegetal. En este sentido, la caracterización de las variedades hortícolas valencianas seleccionadas se realizó siguiendo las directrices del IBPGR. Además, en esta tesis doctoral se han realizado estudios sobre el valor nutracéutico de las tres variedades seleccionadas por ser uno de los principales intereses del consumidor. Por ello, el contenido de algunos compuestos bioactivos y antioxidantes (fenoles, flavonoides, antocianinas, ácido ascórbico, licopeno, carotenoides, clorofilas y la actividad antioxidante), azucares y minerales fueron monitoreados para establecer parámetros de calidad en las especies mencionadas. También se determinó los parámetros indicativos de estrés oxidativo, para establecer la capacidad de conservación de atributos físico-químicos de la lechuga en el ensayo de post-cosecha. / [CA] L'erosió genètica provocada en els cultius com a conseqüència de posar per davant producció sobre qualitat ha derivat en pèrdua de biodiversitat, fet que compromet la seguretat alimentària mundial. Els agricultors, a través d'un procés històric de selecció, han generat la diferenciació varietats tradicionals de cultiu que hui són font de biodiversitat agrícola. A més, s'afavoreix el desenvolupament de l'economia local. Per aquest motiu, la seva recuperació, classificació i cultiu són clau per a l'economia i el futur alimentari. La conservació de les varietats tradicionals requereix un coneixement de les mateixes mitjançant la descripció detallada de les seues característiques fenotípiques, agronòmiques, i de qualitat nutricional com a valor afegit. La Comunitat Valenciana compta amb un extens patrimoni hortícola constituït per una gran diversitat de varietats tradicionals d'hortalisses. Aquestes són fruit de l'adaptació a diverses condicions agroclimàtiques de la geografia valenciana, d'una banda, i de la selecció aplicada pels agricultors a cada localitat de l'altra. En aquest sentit, aquestes varietats tenen un gran valor com a patrimoni etnobotànic i com a tal haurien de ser conservades. Així mateix, actualment, el cultiu i el consum de les varietats tradicionals estan creixent, ja que són especialment atractives per als consumidors per la seua diversitat i la seua alta qualitat nutracèutica. En aquest context, aquesta tesi doctoral es basa en la caracterització fenotípica i nutricional per valoritzar les varietats tradicionals de la Ccomunitat, corresponents als cultius de pebre, albergínia i encisam, amb la finalitat de promoure'n la conservació i el cultiu a les zones d'origen, i impulsant la diversitat. La caracterització morfològica de les varietats autòctones ha estat objecte de nombrosos estudis, necessaris perquè proporcionen informació sobre els caràcters fenotípics diferenciadors, i contribueixen a optimitzar els programes de millora vegetal. En aquesta línia, la caracterització de les varietats hortícoles valencianes seleccionades es va fer seguint les directrius de l'IBPGR. A més, en aquesta tesi doctoral s'han fet estudis sobre el valor nutracèutic de les tres espècies seleccionades per ser un dels principals interessos del consumidor. Per això, el contingut d'alguns compostos bioactius i antioxidants (fenols, flavonoides, antocianinas, àcid ascòrbic, licopè, carotenoides, clorofil·les i l'activitat antioxidant), sucres i minerals van ser monitoritzats per establir paràmetres de qualitat a les espècies esmentades. També es van determinar els paràmetres indicatius d'estrès oxidatiu, per establir la capacitat de conservació d'atributs fisicoquímics de l'encisam a l'assaig de postcollita. / [EN] Genetic erosion in crops, gained from prioritising production over quality, has led to biodiversity loss, which compromises global food security. By a historic selection process, farmers have been differentiating traditional crop varieties, which are a source of agricultural biodiversity that also favours the development of local economy, which makes their recovery, classification and cultivation key for food economy and the future. The conservation of traditional varieties requires knowledge of them, obtained from a detailed description of their phenotypical, agronomic and nutritional quality characteristics as added value. The Valencian Community (east Spain) has extensive horticultural heritage that is made up of a high diversity of traditional vegetable varieties. These are the result of adapting to the varied agroclimate conditions of the Valencian geography: on the one hand, the selection applied by farmers to each locality; on the other hand, these varieties are very valuable as ethnobotanical heritage and should be preserved. Moreover, the cultivation and consumption of traditional varieties are currently growing because they are particularly appealing to consumers for their diversity and high nutraceutical quality. In this context, the present doctoral thesis is based on a phenotypical and nutritional characterisation to evaluate traditional varieties in the Valencian Community, which correspond to pepper, eggplant and lettuce crops, to promote their conservation and cultivation in areas of origin, and to boost diversity. The morphological characterisation of landraces has been the subject of many studies, which are necessary because they provide information about differentiating phenotypical characteristics and help to optimise plant-breeding programmes. The characterisation of the selected Valencian vegetable varieties was carried out following IBPGR guidelines. Furthermore, studies were conducted in this doctoral thesis into the nutraceutical value of the three selected crops because this value is one of the main consumer interests. The content of some bioactive compounds and antioxidants (phenols, flavonoids, anthocyanins, ascorbic acid, lycopene, carotenoids, chlorophylls, antioxidant activity), sugars and minerals were monitored to establish quality parameters in the aforementioned species. Parameters indicative of oxidative stress were also determined to establish the conservation capacity of the physico-chemical attributes of lettuce in the post-harvest test. / Martínez Ispizua, E. (2022). Rediscovering pepper, eggplant and lettuce landraces of the Valencian Community; an ancient resource with vast potential for the future [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191053 / Compendio