Consulteu el Catàleg de les Biblioteques UPC per accedir al text íntegre de l'obra. / Las judías secas son el cultivo de leguminosas más importante para la alimentación humana y la primera fuente proteica de gran parte de su población. Además, su inclusión en la dieta tiene claros beneficios para la salud, pero su consolidación como pieza clave en la dieta dependerá de su valor sensorial. El objetivo de esta tesis es desarrollar herramientas que permitan evaluar sensorialmente muestras de judía y aplicarlas para explorar la variabilidad en las características organolépticas, discriminando los efectos genéticos, ambientales y de uso culinario. Para ello se desarrolló un protocolo de preparación de las judías útil tanto para el análisis químico como sensorial, basado en los métodos tradicionales que usan los consumidores y que permite mostrar el potencial sensorial y nutritivo de las mismas. El panel de cata, entrenado como parte de la tesis, eligió como atributos de textura más relevantes la rugosidad y percepción de la piel, la dureza y la cremosidad/harinosidad, demostrando su capacidad para discriminar efectos genéticos, ambientales y de interacción para estos atributos. Una vez desarrolladas las herramientas se aplicaron a tres casos distintos de estudio. En el primer trabajo se determinaron las diferencias genéticas en caracteres sensoriales y químicos entre las variedades Genoll de Crist, Canela, Castellfollit del Boix y Ganxet, y dentro de Ganxet. Entre variedades se registró un amplio rango de variación para los atributos sensoriales y para los parámetros químicos estudiados. El panel no fue capaz de percibir diferencias significativas para los caracteres sensoriales entre las 7 líneas puras Ganxet que se eligieron para estudiar la variabilidad intravarietal. En cambio si que se encontraron diferencias en diversos analitos, tanto de la piel como del cotiledón, entre estas líneas. Considerando la diferente capacidad discriminativa de las aproximaciones sensorial y química se optó por una aproximación únicamente sensorial en los dos casos restantes. En segundo lugar se abordó la comparación de la DOP Mongetes del Ganxet (DOPMG) y la DOP (en trámite) Fesols de Santa Pau (DOPFSP), empleando caracteres agromorfologicos, sensoriales y culinarios. Los productos que ofrecen ambas DOP pudieron separarse por la forma de la semilla, por las características culinarias (56,3 % de semillas enteras en DOPMG frente al 42 % en DOPFSP), y por el valor sensorial (rugosidad de la piel 5,8 en DOPMG y 2,1 en DOPFSP; perceptibilidad de la piel 2,2 en DOPMG y 3,6 en DOPFSP; harinosidad 2,3 en DOPMG y 4,3 en DOPFSP). Las diferencias se atribuyeron al germoplasma, al menor contenido de Ca y mayor capacidad de intercambio catiónico en los suelos de la DOPFSP y al cultivo en secano de la DOPFSP. En el último trabajo que compone la tesis se efectúa la descripción sensorial y culinaria de las judías cosechadas con el grano inmaduro, en comparación con las cosechadas maduras, en las zonas de producción protegida Faba Asturiana (IGPFA), Mongeta del Ganxet y Fesols de Santa Pau. Para ello se evaluaron judías de diversas entradas aceptadas por los consejos reguladores, cultivadas en dos años consecutivos, en diversas localidades de las zonas protegidas. Los resultados mostraron que las judías inmaduras son significativamente diferentes de las maduras para los parámetros culinarios tiempo de cocción y porcentaje de semillas enteras y también para los atributos sensoriales rugosidad de la piel y percepción de la piel. Sin embargo las diferencias observadas no fueron siempre en el mismo sentido: la percepción de la piel fue más alta en las semillas inmaduras en las DOPMG (3,51 vs 2,59) y DOPFSP (5,08 vs 4,20) y más baja en la IGPFA (3,28 vs 4,13). Ello, junto con las diferencias que se observaron entre localidades y años, pone de manifiesto que las diferencias culinarias y gastronómicas entre las semillas maduras e inmaduras dependen del genotipo y del ambiente, por lo que para cada área y genotipo deben hacerse pruebas para determinar su valor gastronómico potencial. / Les mongetes seques són el cultiu de lleguminoses més important per a l’alimentació humana i la primera font de proteïna de gran part de la població mundial. Més a més, la seva inclusió a la dieta te beneficis clars per la salut, però la seva consolidació com a peça clau a la dieta dependrà del seu valor sensorial. L’objectiu d’aquesta tesi es desenvolupar eines que permetin avaluar sensorialment mostres de mongeta i aplicar-les per explorar la variabilitat en les característiques organolèptiques, discriminant els efectes genètics, ambientals i de ús culinari. Per això s’ha desenvolupat un protocol de preparació de les mongetes útil tant per l’anàlisi química com sensorial, basat en els mètodes tradicionals que utilitzen els consumidors i que permet mostrar el potencial sensorial i nutritiu de les mateixes. El panel de tast, entrenat com a part de la tesi, va escollir com atributs de textura més rellevants la rugositat, la percepció de la pell, la duresa i la cremositat/farinositat, demostrant la seva capacitat per discriminar efectes genètics, ambientals i de interacció per aquests atributs. Les eines desenvolupades es van aplicar a tres casos diferents d’estudi. En el primer treball es varen determinar les diferencies genètiques, en Caràcters sensorials i químics, entre les varietats Genoll de Crist, Canela, Castellfollit del Boix, Ganxet i, també, entre genotips diferents de Ganxet. Entre les varietats es va registrà un ampli rang de variació pels atributs sensorials i pels paràmetres químics estudiats. En canvi el panel no va ser capaç de percebre diferències significatives entre las 7 línies pures Ganxet escollides per estudiar la variabilitat intravarietal. Si que es van trobar diferències en diversos analits, tant de la pell com del cotiledó, entre aquestes línies. Considerant la diferent capacitat discriminativa de les aproximacions sensorial i química es va optar per una aproximació únicament sensorial en els dos casos restants. En segon lloc es va abordar la comparació de la Denominació d’Origen Protegida Mongetes del Ganxet (DOPMG) i la Denominació d’Origen Protegida (en tràmit) Fesols de Santa Pau (DOPFSP), emprant caràcters agromorfològics, sensorials i culinaris. Els productes de les dues DOPs es van poder separar per la forma de la llavor, per les característiques culinàries (56,3 % de llavors senceres en DOPMG en front al 42 % en DOPFSP) i pel valor sensorial (rugositat de la pell 5,8 en DOPMG i 2,1 en DOPFSP; percepció de la pell 2,2 en DOPMG i 3,6 en DOPFSP; farinositat 2,3 en DOPMG i 4,3 en DOPFSP). Les diferencies es van atribuir al germoplasma, al contingut mes baix de Ca i a la capacitat de bescanvi catiònic mes alta en els sols de la DOPFSP i al cultiu en secà de la DOPFSP. En el darrer treball s’efectua la descripció sensorial i culinària de mongetes collides amb el gra immadur, en comparació amb les collides madures, en les zones de producció Indicació Geogràfica Protegida Faba Asturiana (IGPFA), DOPMG i DOPFSP. Es van emprar mongetes de varietats acceptades pels consells reguladors, cultivades en dos anys consecutius, en diverses localitats de les zones protegides. Les mongetes immadures son van resultar ser significativament diferents de les madures pels paràmetres culinaris temps de cocció i percentatge de llavors senceres, i també pels atributs sensorials rugositat de la pell i percepció de la pell. No obstant les diferencies observades no varen ser sempre en el mateix sentit: la percepció de la pell va ser més alta en las llavors immadures que en les madures en les DOPMG (3,51 vs 2,59) i DOPFSP (5,08 vs 4,20), i més baixa en la IGPFA (3,28 vs 4,13). Això, junt a les diferencies que es van observar entre localitats i anys, posa de manifest que les diferències culinàries i gastronòmiques entre les llavors madures i immadures depenen del genotip i de l’ambient, pel que per cada àrea i genotip s’han de fer proves per determinar el seu valor gastronòmic potencial. / Dry beans represent the most important bean crop for human consumption and the primary source of protein for much of the world’s population. Furthermore, including dry beans in the diet has clear benefits for health. In the near future, the degree to which beans are consolidated as a key part of the diet in the developed world will depend largely on their sensory value. The objective of this thesis is to develop tools to allow the sensory analysis of beans and to use these tools to explore the variability in sensory traits to ascertain to what extent variations depend on genetic, environmental, and culinary effects. To this end, we developed a protocol for the preparation of beans that would be useful both for chemical and sensory analyses. Based on the traditional methods consumers use to prepare beans, this protocol makes it possible to describe the sensory and nutritional properties of the beans. The sensory panel, trained as part of the thesis, determined that the most relevant attributes related to texture were seed coat roughness, seed coat perceptibility, hardness, and creaminess/mealiness. The panel demonstrated its ability to discriminate among genetic and environmental effects as well as among effects due to the interactions between genetic and environmental factors. The tools developed were applied in three different studies. In the first study, we determined the genetic differences in sensory and chemical traits among the landraces “Genoll de Crist”, “Canela”, “Castellfollit del Boix”, and “Ganxet” as well as among different entries of “Ganxet”. We found a wide range of intervarietal variation in the sensory attributes and chemical parameters studied. The panel was unable to perceive significant differences in the sensory attributes between the seven “Ganxet” inbreds chosen to study the variability within the landrace. However, the chemical analysis did find differences between these inbreds in diverse parameters for both the skin and cotyledon. In light of the differences in the discriminative capacity of the sensory and chemical approaches, we decided to use only the sensory approach in the remaining two studies that form the basis of this thesis. The second study compared beans from the Protected Denomination of Origin “Mongetes del Ganxet” (PDOMG) and from the Protected Denomination of Origin (pending) “Fesols de Santa Pau” (PDOFSP) on agricultural, morphological, sensory, and culinary traits. It was possible to distinguish between products included in the two PDOs by the shape of the seed, culinary traits (56.3% of the seeds from PDOMG remained whole after cooking versus 42 % of those from PDOFSP), and by sensory traits (seed coat roughness, 5.8 in PDOMG vs. 2.1 in PDOFSP; seed coat perceptibility, 2.2 in PDOMG vs. 3.6 in PDOFSP; and creaminess/mealiness, 2.3 in PDOMG vs. 4.3 in PDOFSP). The differences were attributed to the germplasm, to the lower Ca and higher cationic exchange capacity in soils belonging to PDOFSP, and to cultivation without irrigation in PDOFSP. The third study on which this thesis is based investigated the sensory and culinary traits of bean seeds harvested when immature (shell beans) in comparison to those harvested when mature in the Protected Geographical Indication “Faba Asturiana” (PGIFA), PDOMG, and PDOFSP. To this end, we evaluated beans from diverse entries accepted by the respective regulating bodies of the different products with protected geographical status, cultivated in two consecutive years in various locations in the protected areas. We found significant differences between the beans harvested when immature and those harvested when mature in the culinary parameters cooking time and percentage of whole beans after cooking as well as in the sensory attributes seed coat roughness and seed coat perceptibility. However, the differences observed were not always in the same direction: seed coat perceptibility was higher in seeds harvested when immature in PDOMG (3.51 vs 2.59) and PDOFSP (5.08 vs 4.20) but lower in PGIFA (3.28 vs 4.13). These findings, together with the differences observed between locations and years, show that the culinary and gastronomic differences between mature and immature seeds depend on both the genotype and environment, so trials must be carried out to determine the gastronomic potential of each genotype and area.

Es van dur a terme diferents assajos amb la finalitat d'establir un programa de maneig integrat de Bromus diandrus en cereals d'hivern en sembra directa. Es va desenvolupar un model d'emergència en funció de graus hidrotèrmics i va ser validat i aplicat amb èxit en diferents escenaris. El maneig més òptim d'aquesta espècie es va obtenir combinant una rotació ordi – blat, un retard en la data de sembra (meitat de novembre) i l'aplicació d'un herbicida selectiu en blat. Després de tres anys es va obtenir la pràctica reducció de la població. La població de B. diandrus va mostrar una fitness denso-dependent en la majoria de paràmetres vegetatius i reproductors i una clara disrupció quan l'aplicació de l'herbicida. A llarg termini (22 anys) la sembra directa permet una major reducció de la densitat i de l'emergència acumulada d'aquesta espècie, que sistemes de laboreo reduït com chisel o subsolador. / Se llevaron a cabo distintos ensayos con el fin de establecer un programa de manejo integrado de B. diandrus en cereales de invierno en siembra directa. Se desarrolló un modelo de emergencia en base a grados hidrotérmicos y fue validado y aplicado con éxito en diferentes escenarios. El manejo más óptimo de esta especie se obtuvo combinando una rotación cebada – trigo, un retraso en la fecha de siembra (mitad de noviembre) y la aplicación de un herbicida antigramíneo selectivo en trigo. Tras tres años se obtuvo la práctica reducción de la población. La población de B. diandrus mostró una fitness densodependiente en la mayoría de parámetros vegetativos y reproductores y una clara disrupción cuando la aplicación del herbicida. A largo plazo (22 años) la siembra directa permite una mayor reducción de la densidad y de la emergencia acumulada de esta especie, que sistemas de laboreo reducido como chisel o subsolador. / The trials were carried out in order to establish an integrated management program for Bromus diandrus in winter cereals under no-tillage. A model emergence based on hydrothermal degrees was developed, validated and successfully applied in different scenarios. The most optimal management of this species was obtained by barley – wheat rotation, delayed sowing date (mid-November) and a selective herbicide application in wheat. After three years of this management a population decline was obtained. B. diandrus populations showed density-dependent fitness in vegetative and reproductive parameters and a clear disruption when herbicide was applied. A long term (22 years) the no-tillage allows a greater reduction of B. diandrus density and cumulative emergence compared with reduced tillage systems as chisel plow or subsoiler.

La depredació de llavors pot causar pèrdues significatives de llavors de males herbes en sistemes agrícoles i, per tant, pot contribuir al control de les arvenses. Actualment, el coneixement existent sobre la identitat i la contribució relativa dels diferents depredadors de llavors, i dels factors que limiten aquesta depredació és escàs. Aquest estudi té com a objectiu contribuir a augmentar aquest coneixement pel cas específic del cereals d’hivern a les zones semi-àrides del nord-est espanyol. Tradicionalment, aquesta zona ha estat de secà i caracteritzada per un intens treball del sòl. Però, amb el temps, una superfície creixent d’aquesta zona ha anat transformant-se al regadiu; i a la restant zona de secà, la sembra directa ha anat creixent en superfície. Per aquest motiu, es va estudiar l’impacte d’aquestes dues transformacions en la depredació de llavors de males herbes. L’estudi ha mostrat que en les àrees de secà, les formigues recol·lectores de l’espècie Messor barbarus estan contribuint d’una manera substancial al control de males herbes al emportar-se grans quantitats de llavors de males herbes durant els mesos de primavera i estiu. El conreu del sòl a l’estiu va fer decréixer les taxes de depredació i va provocar l’enterrament de la majoria de les llavors que es trobaven a la superfície del sòl, impedint, d’aquesta manera, la continuació de la depredació. Igualment, el conreu del sòl també va fer disminuir la densitat de nius de formigues als camps conreats en comparació amb els camps de sembra directa. L’expansió de l’àrea en sembra directa hauria de donar lloc a unes taxes elevades de control natural de les males herbes en una àmplia zona. Per contra, el reg per inundació va eliminar completament les formigues recol·lectores i va portar casi a la completa pèrdua d’aquest servei de l’ecosistema. Encara que caràbids i ratolins eren presents als marges dels cultius, les taxes de depredació a l’interior dels camps van ser extremadament baixes. Les causes d’aquesta falta de depredació encara no són conegudes i haurien de ser estudiades en el futur. Les densitats de nius de formigues recol·lectores varien enormement entre camps i, per tant, s’espera que les taxes de depredació variïn en conseqüència. Les causes d’aquesta variabilitat no van poder ser identificades. La densitat de nius de M. barbarus no es van poder correlacionar amb les característiques del sòl més comunes, amb paràmetres topogràfics ni amb practiques de maneig, excepte amb el nombre d’anys des de l’adopció de la sembra directa. La densitat de nius de M. barbarus va ser màxima després de 11 – 12 anys de sembra directa. A part d’això, no es van poder formular recomanacions per incrementar les densitats de nius en aquelles zones en les que són baixes. L’èxit de la depredació de llavors de males herbes com a servei de l’ecosistema també depèn de l’habilitat dels depredadors de respondre d’una manera directament denso-dependent a densitats creixents de llavors. La resposta a diferents densitats de llavors per part de ratolins granívors va ser investigada en camps de blat del nord-est d’Alemanya. Els ratolins van respondre a densitats creixents de llavors d’una forma directament denso-dependent i per tant, s’espera que puguin ser capaços de controlar d’una manera efectiva els rodals de males herbes. Les respostes a densitats creixents de llavors per part de ratolins i formigues recol·lectores en les condicions del nord-est de l’estat espanyol estan essent investigades actualment. Es possible que les formigues recol·lectores puguin, ocasionalment, destruir llavors de cultiu. Tanmateix, les pèrdues de rendiment causades per M. barbarus van ser negligibles en la majoria dels casos (0.4% del rendiment) i poden ser explicades per la densitat de nius, la mida d’aquests i el nombre d’anys que el camp porta en sembra directa. Ocasionalment, es van registrar pèrdues de rendiment més altes (9.2% del rendiment). Les causes d’aquestes pèrdues han d’esser estudiades en detall en el futur. Aquest estudi exemplifica la fortalesa i la vulnerabilitat d’un servei del ecosistema. A les zones de secà del nord-est espanyol, s’estan donant, d’una forma natural, altes taxes altes de depredació de llavors de males herbes que contribueixen substancialment al control d’aquestes herbes. Tanmateix, aquest servei es pot perdre fàcilment tal com il·lustren l’absència de depredació de llavors en les àrees regades a manta i la resposta de les formigues recol·lectores a un excessiu treball del sòl. Les densitats de nius de formigues recol·lectores existents podrien ser preservades limitant el nivell de pertorbació del sòl. En regions semi-àrides, on la producció de cereals és marginalment rendible degut a l’escassetat d’aigua, la preservació del control natural de les males herbes dut a terme per les formigues recol·lectores és necessària per preservar la sostenibilitat del sistema / La depredación de semillas puede causar pérdidas significativas de semillas de malas hierbas en sistemas agrícolas y, por lo tanto, puede contribuir al control de dichas hierbas. Actualmente, el conocimiento existente acerca de la identidad y contribución relativa de los depredadores de semillas, y de los factores que limitan esta depredación es escaso. Este estudio tiene como objetivo contribuir a incrementar dicho conocimiento para el caso específico de los cereales de invierno en las zonas semi-áridas del noreste español. Tradicionalmente, esta zona ha sido de secano y caracterizada por un intenso laboreo del suelo. Sin embargo, la superficie de regadío ha ido incrementándose en la zona y, en la zona de secano restante, la siembra directa también ha ido en aumento. Por este motivo, se estudió el impacto de estas dos transformaciones en la depredación de semillas de malas hierbas. El estudio ha mostrado que, en las zonas de secano, las hormigas granívoras de la especie Messor barbarus están contribuyendo de una forma sustancial al control de malas hierbas, al llevarse grandes cantidades de semillas de malas hierbas durante los meses de primavera i verano. El laboreo del suelo en verano redujo las tasas de depredación de semillas y provocó el enterramiento de la mayoría de las semillas presentes en la superficie del suelo, lo que impidió, en gran medida, la continuación de la depredación. De la misma forma, el laboreo del suelo también disminuyó la densidad de nidos de hormigas en los campos cultivados en comparación con los campos de siembra directa. La expansión del área en siembra directa debería dar lugar a tasas elevadas de control natural de malas hierbas en una amplia zona. Contrariamente, el riego por inundación eliminó por completo a las hormigas granívoras y llevó a la casi completa desaparición de este servicio del ecosistema. Aún cuando carábidos y pequeños roedores estaban presentes en los márgenes de los cultivos, las tasas de depredación en el interior de los campos fueron extremadamente bajas. Las causas de esta falta de depredación son aún desconocidas y deberían ser estudiadas en el futuro. Las densidades de nidos de hormigas granívoras varían enormemente entre campos y, por lo tanto, se espera que las tasas de depredación también varíen en consecuencia. Las causas de dicha variabilidad no pudieron ser identificadas. Las densidades de nidos de M. barbarus no se pudieron correlacionar con las características del suelo más comunes, con parámetros topográficos ni con las prácticas de manejo del cultivo, exceptuando en número de años desde la adopción de la siembra directa. Las densidades de nidos de M. barbarus fueron máximas después de 11-12 años de siembra directa. A parte de esto, no se pudieron formular recomendaciones para incrementar las densidades de nidos en aquellas zonas en las que son bajas. El éxito de la depredación de semillas de malas hierbas como servicio del ecosistema depende también de la habilidad de los depredadores para responder de una forma directamente denso-dependiente a densidades crecientes de semillas. La respuesta a diferentes densidades de semillas por parte de roedores granívoros fue investigada en campos de trigo del noreste de Alemania. Los roedores respondieron a densidades crecientes de semillas de una forma directamente denso-dependiente, por lo que se espera que puedan ser capaces de controlar de una forma efectiva, los rodales de malas hierbas. Las respuestas a densidades crecientes de semillas por parte de roedores y hormigas granívoras en condiciones del noreste español están siendo investigadas en la actualidad. Es posible que las hormigas granívoras puedan, ocasionalmente, destruir semillas de cultivo. Sin embargo, las pérdidas de rendimiento causadas por M. barbarus fueron insignificantes en la mayoría de casos (0.4% del rendimiento) y pueden ser explicadas por la densidad de nidos, su tamaño y el número de años de siembra directa del campo. Ocasionalmente, se registraron pérdidas de rendimiento más elevadas (9.2% del rendimiento). Las causas de estas pérdidas deben ser estudiadas en más detalle en el futuro. Este estudio ejemplifica la fortaleza y la vulnerabilidad de un servicio del ecosistema. En las zonas de secano del noreste español se están dando, de forma natural, altas tasas de depredación de semillas de malas hierbas, que están contribuyendo sustancialmente al control de las malas hierbas. Sin embargo, este servicio puede perderse fácilmente tal como muestran la ausencia de depredación de semillas en las áreas regadas a manta y la respuesta de las hormigas granívoras a un excesivo laboreo del suelo. Las densidades de nidos de hormigas existentes podrían ser preservadas limitando el grado de perturbación del suelo. En regiones semi-áridas, donde la producción de cereales es marginalmente rentable debido a la escasez de agua, el mantenimiento del control natural de las malas hierbas por parte de las hormigas granívoras se hace necesario para preservar la sostenibilidad del sistema. / Seed predation can cause significant losses of weed seeds in agricultural systems and can, thus, contribute to weed control. Knowledge on the identity and relative contribution to weed control by various seed predators, and on factors limiting seed predation is currently lacking. This study aimed at casting light on these aspects for the specific case of winter cereal fields in semi-arid north-eastern Spain. This area is traditionally managed without irrigation and with tillage. However, an ever increasing proportion of the arable land is being irrigated and the remainder of the rain fed land is managed without tillage. The impact of tillage and irrigation on weed seed predators and seed removal rates were, therefore, studied. The study showed that in the rain-fed area, Messor barbarus harvester ants are contributing substantially to weed control by removing large quantities of weed seeds during spring and summer. Tillage during summer decreased predation rates and buried most of the weed seeds located on the soil surface, thus preventing further seed removal. Tillage also decreased the number of harvester ant nests compared to no-till fields. The expansion of the area that is managed with minimum and no-till should result in high natural weed control level over a large area. In contrast, inundative irrigation completely eliminated harvester ants, and led to the almost complete loss of this ecosystem service. Although carabid beetles and rodents were present in the field edges, predation rates in the field interior were extremely low. Causes for the lack of seed predation are still unknown and should be further investigated. Densities of harvester ant nests varied enormously between fields; concomitant weed seed predation rates are expected to vary accordingly. Causes for this variability could not be identified. Harvester ant nest density did not correlate with the most common soil characteristics, topographic variables or crop and management practices, with the exception of the number of years of no-till. Harvester ant density was highest after 11-12 years of no-till. Other than that, no recommendations could be formulated to increase nest densities in those areas were they are low. Success of weed seed predation as an ecosystem service also depends on the ability of predators to respond in a direct density dependent way to increasing seed densities. The density dependent response of granivorous rodents to seed patches with varying density was investigated in winter cereal fields of north-eastern Germany. Rodents responded in a direct density dependent way to increasing seed densities and are, therefore, expected to effectively control weed patches. The density dependent response by harvester ants and granivorous rodents in cereal fields in NE Spain are currently being investigated. It is feasible that harvester ants occasionally destroy crop seeds and cause crop damage. Yield loss caused by M. barbarus was, however, negligible (0.4 % of yield), and was explained by nest density, nest size and number of years without tillage. Based on these results, damage caused by harvester ants was more than offset by the benefits with regard to weed control. However, occasional higher yield losses (max. 9.2%) were recorded and the conditions leading to higher losses should be investigated further. This study exemplifies both the strength and vulnerability of an ecosystem service. High weed seed predation by harvester ants is occurring naturally in rain-fed cereals in north-eastern Spain and contributes substantially to weed control. However, this service can easily be lost as illustrated by the absence of seed predation in the flood irrigated areas and the response of harvester ants to excessive tillage. Existing densities of harvester ant nests could be preserved by limiting the level of soil disturbance. In semi-arid regions, cereal production is marginally cost effective due to limited water availability and, therefore, preserving natural weed control by harvester ants is needed in order to preserve the sustainability of the system.

Multi environment trials conducted over mapping population are often used to test genotypes in a set of environments that represent the target environmental range. The first part of this work is the evaluation of the ‘Nure’ x ‘Tremois’ double-­‐haploid mapping population, together with an association panel comprising 185 barley varieties representative of the barley germplasm cultivated in the Mediterranean basin. Plant material was tested across eighteen site by year field trials combination, in six countries across the Mediterranean basin. Trials were growth at sites contrasting for natural rainfall (high vs low on the base of past meteorological data) or at the same site with one being rainfed and the other with supplementary irrigation. Trials conducted for two years in each one of the sites and this allowed tocollect a huge data series comprising agronomical traits defining grain yield and yield components, phenological and environmental data, subsequently used to identify genomic regions involved in barley adaptation. The 118 doubled haploid lines of the mapping population were genotyped with Diversity Array Technology® (DaRT) marker assay and subsequently a total of 15 CAPS and SSCP marker for candidate genes involved in phenology regulation and abiotic stress response were added to the linkage map based on DaRT markers. Data collected were firstly used to perform QTLs analysis with composite interval mapping for any environment/ trait combination, results showed eight QTLs for grain yield, days to heading and grain yield components. . The two mostly frequents QTLs for grain yield and days to heading were located on barley chromosome 1H (3 trials), 2H (8 trials) and 5H (5 trials) overlapping respectively HvFT3 gene, the earliness per se locus (eam6/Eps-­‐2) and the vernalization gene Vrn_H1. A further QTL multi-­‐environment analysis was performed and revealed that across the 18 field trials QTL for eam6/Eps-­‐2 (2H) and Vrn-­‐H1 (5H) were commons for days to heading and grain yield. We use all the environmental information collected to check QTLs sensitivities to co-­‐environmental co-­‐variables. Most of significant associations collected were related to temperature and temperature-­‐based variables troughtout the growing cycle. Eam6/Eps-­‐2 showed non-­‐crossover QTL.E interaction, while for Vrn-­‐H1 crossover interactions were revealed. The 185 barley accession were genotyped with 1536 SNPs and data collected for this population for cold resistance in two field trials in Spain an Italy, the first trial was characterized by an exceptional winter, while the second was previously know has frost-­‐prone environment. Results from genome wide association analysis showed 13 positive associations with specific genomic regions. Interestingly several of these QTL were coincident with the position of previously mapped loci for cold tolerance, on chromosomes 2HL, 4HL and 5HL. / Els assajos en localitats múltiplas de poblacions de mapeo s'utilitzen freqüentment per a testar genotips en un conjunt d'ambients representatius de la condicions climàtiques on es volen introduir aquests genotips. La primera part d'això treball ha estat l'avaluació de la població de mapeo ‘Nure x Tremois’ constituïda de 118 de doble haploides d'ordi, juntament amb panell d'associació que comprèn 185 varietats d'ordi representatives del germoplasma conreat en la conca Mediterrània. El material vegetal ha estat assajat en una combinació de divuit camps per any desllorigats en sis països de la conca mediterrània. Els assajos s'han portat a terme en camps amb diferent disponibilitat d'aigua, classificats sobre la base de les dades relatives a les freqüència i quantitat de les precipitacions o en el mateix lloc amb un camp en secà i altre regat. Els assajos es van portar a terme per dos anys en cada localitat i això va permetre la recollida d'un gran volum de dades que comprenen caràcters agronómicos relacionats amb rendiment i components del rendiment, dades fenológicos i ambientals. Aquestes dades es van utilitzar després per a la identificació de regions genomicas involucrades en l'adaptació de l'ordi a l'ambient. Els 118 dobles haploides de la població ‘Nure x Tremois’ es genotiparon amb marcadors DaRT (Diversity Array Technology), després un set de 15 marcadors CAPS I SCCP per a gens candidats involucrats en la regulació de les fases fenológicas van ser afegits al mapa de lligament construït amb els marcadors DaRT. Les dades van ser utilitzats per a fer una anàlisi de QTL amb procediment ‘Composite Interval Mapping’ para cada combinació ambienti/ caràcter. Es van trobar diversos QTLs per rendiment i data d'espigolat i components del rendiment. Els QTL mes freqüents trobats per rendiment i data de floració i components del rendiment estan localitzats en els cromosomes 1H (3 camps), 2H (8 camps) i 5H (5 camps) coincidents respectivament amb HvFT3 locus, eam6/Eps-­‐2 (earliness per se) locus i amb el locus de vernalización Vrn-­‐H1. Una ulterior anàlisi de QTL feta amb el mètode “Multi Environment Trial” ha revelat que els QTL localitzats en el locus eam6/Eps-­‐2 (cromosoma 2H) i Vrn-­‐H1 (cromosoma 5H) són comunes per rendiment i data de floració en els 18 camps d'assaig. Per això utilitzem tots el dades ambientals col·leccionades durant tot el cicle del cultiu per a investigar la sensibilitat de dites QTL a les co-­‐variables ambientals. La majoria de les associacions oposades estan relacionades amb temperatures i variables relacionades amb aquestes. Eam6/Eps-­‐2 mostra una interacció de tipus quantitatiu amb aquestes variables mentre Vrn-­‐H1 mostra una interacció de tipus qualitatiu amb aquestes variables. Les 185 varietats assajades van ser genotipadas amb 185 SNPs i fenotipadas per resistència a fred en dos assajos uneixo a Espanya i altre a Itàlia. El primer assaig va ser caracteritzat per un hivern excepcionalment fred, mentre el d'Itàlia ha estat utilitzat en passat per testar resistència a fred a causa de els hiverns rígids que solen registrar-­‐se en aquesta localitat. Les dades van ser utilitzats per a portar a terme la analisis GWAS “Genome Wide Association Analysis” . Els resultats van permetre identificar 13 regions genomicas involucrades en la resistència a frio. Entre elles tres regions coincideixen amb loci ja mapeados i coneguts per ser involucrats en la resposta a frio en los cromosomes 2HL, 4HL i 5HL. / Los ensayos en localidades múltiplas de poblaciones de mapeo se utilizan frecuentemente para testar genotipos en un conjunto de ambientes representativos de la condiciones climáticas donde se quieren introducir dichos genotipos. La primera parte de esto trabajo ha sido la evaluación de la población de mapeo ‘Nure x Tremois’ constituida de 118 de doble haploides de cebada, junto con panel de asociación que comprende 185 variedades de cebada representativas del germoplasma cultivado en la cuenca Mediterránea. El material vegetal ha sido ensayado en una combinación de dieciocho campos por año dislocados en seis países de la cuenca mediterránea. Los ensayos se han llevado a cabo en campos con diferente disponibilidad de agua, clasificados en base a los datos relativos a las frecuencia y cantidad de las precipitaciones o en el mismo sitio con un campo en secano y otro regado. Los ensayos se llevaron a cabo por dos años en cada localidad y esto permitió la recogida de un gran volumen de datos que comprenden caracteres agronómicos relacionados con rendimiento y componentes del rendimiento, datos fenológicos y ambientales. Dichos datos se utilizaron después para la identificación de regiones genomicas involucradas en la adaptación de la cebada al ambiente. Los 118 dobles haploides de la población ‘Nure x Tremois’ se genotiparon con marcadores DaRT (Diversity Array Technology), después un set de 15 marcadores CAPS Y SCCP para genes candidatos involucrados en la regulación de las fases fenológicas fueron añadidos al mapa de ligamento construido con los marcadores DaRT. Los datos fueron utilizados para hacer una análisis de QTL con procedimiento ‘Composite Interval Mapping’ para cada combinación ambiente/ carácter. Se encontraron varios QTLs por rendimiento y fecha de espigado y componentes del rendimiento. Los QTL mas frecuentes encontrados por rendimiento y fecha de floración y componentes del rendimiento están localizados en los cromosomas 1H (3 campos), 2H (8 campos) y 5H(5 campos) coincidentes respectivamente con HvFT3 locus, eam6/Eps-­‐2 (earliness per se) locus y con el locus de vernalización Vrn-­‐H1. Una ulterior análisis de QTL hecha con el método “Multi Environment Trial” ha revelado que los QTL localizados en el locus eam6/Eps-­‐2 (cromosoma 2H) y Vrn-­‐H1 (cromosoma 5H) son comunes por rendimiento y fecha de floración en los 18 campos de ensayo. Por esto utilizamos todos lo datos ambientales coleccionadas durante todo el ciclo del cultivo para investigar la sensibilidad de dichos QTL a las co-­‐variables ambientales. La mayoría de las asociaciones encontradas están relacionadas con temperaturas y variables relacionadas con estas. Eam6/Eps-­‐2 muestra una interacción de tipo cuantitativo con dichas variables mientras Vrn-­‐H1 muestra una interacción de tipo cualitativo con dichas variables. Las 185 variedades ensayadas fueron genotipadas con 185 SNPs y fenotipadas por resistencia a frío en dos ensayos uno en España y otro en Italia. El primer ensayo fue caracterizado por un invierno excepcionalmente frío, mientras el de Italia ha sido utilizado en pasado por testar resistencia a frío debido a los inviernos rígidos que suelen registrarse en dicha localidad. Los datos fueron utilizados para llevar a cabo la analisis GWAS “Genome Wide Association Analysis”. Los resultados permitieron identificar 13 regiones genomicas involucradas en la resistencia a frio. Entre ellas tres regiones coinciden con loci ya mapeados y conocidos por ser involucrados en la respuesta a frio en los cromosomas 2HL, 4HL y 5HL.

The objectives of this thesis were to test the efficiency of selection in the Spanish Barley Breeding Program and to find out the most important genetic factors responsible for the advantage of elite material, to facilitate future selection. A retrospective analysis of the advanced generation trials of the breeding program indicated that genetic progress and wide adaptation were achieved. However, patterns of genotype ny environment interaction were found, related to the interaction of winter temperatures with vernalization requirements of the genotypes. A QTL analysis with a RIL population found several regions relevant for different agronomic traits and confirmed that the main vernalization gene in barley,VrnH1, was the main factor responsible for optimum adaptation and production of barley across a range of typically Mediterranean environments. A study of selection QTLs in the advanced lines of the program confirmed the large influence of vernalization and frost tolerance in the breeding process. / Els objectius generals d'aquesta tesi foren avaluar l'eficiència de la selecció al Programa Nacional Espanyol de Millora d’Ordi i trobar els factors genètics responsables de l'avantatge del material elit, per facilitar la selecció al futur. Els resultats d'algunes localitats han indicat que podria haver causes ambientals a la base de la GEH. Els genotips van reaccionar diferencialment a les temperatures d'hivern segons la seva necessitat de vernalització, i que això va afectar el rendiment. Es va dur a terme una anàlisi de QTL amb una població de RILs desenvolupada a partir d'un dels millors creuaments del programa de millora. El gen principal de la vernalització en l'ordi, VrnH1 es va revelar com el principal factor responsable de l'òptima adaptació i producció d'ordi en ambients mediterranis. Un estudi de QTLs de selecció en les línies avançades del programa va confirmar la gran influència de la vernalització en el procés de millora. / Los objetivos de esta tesis fueron evaluar la eficiencia de la selección en el Programa Nacional Español de Mejora de Cebada y encontrar los factores genéticos responsables de la ventaja del material elite, para facilitar la selección en el futuro.Un análisis retrospectivo de los ensayos de generaciones avanzadas del programa indicó que se lograron tanto un progreso genético notable como una amplia adaptación de los materiales. Sin embargo, se encontraron también patrones de interacción genotipo por ambiente relacionados con la interacción de las temperaturas invernales con la vernalización de los genotipos. Un análisis de QTL con una población RIL detectó varias regiones relevantes para caracteres agronómicos y confirmó que la vernalización fue el principal factor para la adaptación y la producción en una amplia gama de ambientes mediterráneos. Un estudio de QTLs de selección en las líneas avanzadas del programa confirmó la gran influencia de la vernalización y tolerancia a las heladas en el proceso de mejora.

Crop production must be increased substantially in the near future to maintain the present balance with food demand. As a large increase in growing area seems unthinkable, we must further increase crop yields significantly. Climate model projections suggest that higher temperatures will become commonplace in most regions where grain crops are produced, and deleterious effects of high temperature on crop yields are well documented. In this context, it is critical identifying genetic and management tools to mitigate the effect of high temperatures on yield. Nitrogen (N) fertilisation is one of the most widely applied management practices in grain crops worldwide. In many regions, crops are frequently well fertilised to maximise productivity. However, there have been limited efforts to elucidate to what degree the level of soil fertility may affect the magnitude of the high temperature effect on crop yield. Analysing the likely interaction may be relevant for designing more appropriate fertilisation strategies to not only increase productivity through better growth conditions but also to mitigate the likely yield penalties imposed by high temperatures. The general objective of this thesis was to assess the genotypic variability in yield components, and the susceptibility of yield determinants to thermal stress and nitrogen availability in maize. The issue was explored throughout 11 field experiments, carried out during 4 years, at two locations of contrasting altitude, under varying N fertilization regimes and a control with up to 12 different maize hybrids of contrasting maturity groups. In 4 of the field experiments different high temperature stresses were imposed, in combination with genotypes and N regimes, at the field by enclosing the designated area for the treatments with transparent polyethylene film (100 μm thickness) mounted in wood structures of 3-3.5 m height. In several of the experiments source-sink manipulations were also imposed to ascertain the origin of the yield penalties imposed by the different treatments. Differences in yield performance among hybrids were not related to the cycle duration, however if the comparison is restricted to the average of all short- and long-cycle hybrids, it can be confirmed that the shorter-cycle hybrids had lower production than the long-cycle hybrids. In parallel but independent set of experiments it was found that long cycle hybrids may be a true option for the high altitude farmers (if they are prepared to assume a higher than usual risk of loses in exceptionally cold autumns), as well as the short-cycle hybrids may be a reasonably productive alternative for farmers in the plain of Lleida (and other similar environments). Overall the range of conditions, yield was more strongly affected by capture, than by partitioning or efficiency of use of resources and was positively related to both of its components similarly (even though grain number was more plastic than grain weight) as well as to grain protein concentration. The negative relationship between yield and Nitrogen Utilisation efficiency (NUtE) found in the context of the wide range of conditions did not preclude the awareness that future hybrids shall be more NU Efficient and that ways to select for improved Nitrogen Use Efficiency (NUE) must be developed for future agricultural systems in which N is expected to be less freely available while yields must keep increased. Then, recently proposed surrogate for phenotyping to improved NUE (the critical specific leaf N, SLNc) was tested for genetic variation. It was proven that large genetic variation exists for SLNc, partly related to genotypic differences in N uptake N uptake . This would imply that SLNc would hardly be a good surrogate to phenotype large populations for improved NUE. It was demonstrated for the first time in maize that the sensitivity of yield to heat stress was increased by N fertilisation. This conclusion is based on field experiments with treatments of a magnitude well within expected variation in realistic conditions. The effect was through affecting the capacity of the plants to set grains and to a lesser extent to allow grain weight to be maximised; and it was independent of any (potentially additional) effects on either uncoupling anthesis and silking or on pollen amount and viability. Heat stress affected grain size by directly affecting the capacity of the grains to grow. This conclusion was reached both due to interpretations on the effects of heat on source-sink relationships of plants as well as from results of manipulations of the source-sink relationships during grain filling. Heat stress reduced grain size even when it increased source-sink ratio (by inducing late abortion of few grains while not affecting much post silking growth), and this direct effect was not worsened by defoliation nor reversed by degraining, and the penalty did not exhibit a clear hierarchical response: it was similar for grains of different potential size. / En un futuro próximo la producción de los cultivos deberá ser sustancialmente incrementada para poder abastecer la demanda de alimentos. Como futuros aumentos en el área de producción no es posible, la única forma, es aumentar de manera significativa los rendimientos de los cultivos. Las projeccions con modelos climáticos sugieren que la frecuencia de altas temperaturas serán cada vez mayores en la nayoría de las regiones donde se producen cultivos extensivos, y se encuentra muy bien documentado los efectos deletéreos de las altas temperaturas sobre la productividad de los cultivos. En este contexto, será fundamental la identificación de genotipos y esrategias de manejo para mitigar los efectos de altas temperaturas sobre productividad de los cultivos. A nivel mundial, la fertilización nitrogenada (N) es una de las prácticas de manejo ampliamente utilizada en los sistemas agrícolas. En muchas regiones, los cultivos son frecuentemente fertilizados para maximizar la productividad. Sin embargo, han habido pocos esfuerzos para elucidar en qué medida el nivel de fertilidad del suelo puede afectar la magnitud de las altas temperaturas sobre la productividad de los cultivos. El análisis de una posible interacción entre las altas temperaturas y el nivel de nitrógeno en el suelo puede ser relevante para el diseño de estrategias apropiadas de fertilización no sólo para aumentar la producción a través de mejorar las condiciones de crecimiento sino también para mitigar los posibles efectos negativos impuestos por las altas temperaturas. El objetivo general de esta tesis fue evaluar la variabilidad genotípica en los componentes del rendimiento, y la susceptibilidad de los determinantes del rendimiento al estrés térmico combinado con diferentes disponibilidades de N en el cultivo de maíz. El tema fue explorado a lo largo de 11 experimentos en campo llevados a cabo durante 4 años consecutivos y en dos localidades contrastante en altitud, para ello se utilizaron 12 híbridos de maíz de grupos contrastante en madurez bajo diferentes condiciones de fertilización nitrogenada, además de un control sin fertilizar. En 4 de los experimentos de campo, en una combinación de genotipos y regímenes de nitrógeno se impusieron diferentes estreses de altas temperaturas, para ello se cubrió el área designada para los tratamientos con plástico transparente de polietileno (100 μm de espesor) montada en estructuras de madera de 3-3.5 m de altura. Además, en varios experimentos se impusieron diferentes tratamientos de manipulación de fuente-sumidero para determinar el origen de la limitación del rendimiento impuesto por efectos de las elevadas temperaturas. Las diferencias en rendimiento entre los híbridos no se relacionaron con la duración del ciclo. Sin embargo, si la comparación se limita a la media de los rendimientos observados de todos los híbridos de ciclo corto y largo, se confirma que los híbridos de ciclo corto tuvieron menor producción en comparación con los de ciclo largo. Paralelamente, pero en experimentos independientemente se determinó que los híbridos de ciclo largo pueden ser una verdadera opción para agricultores en condiciones de elevadas alturas tal como en los valles del pirineo (en caso de poder asumir un mayor riesgo que lo habitual de perder la cosecha en otoños con fríos excepcionales), adicionalmente los híbridos de ciclo corto pueden ser una alternativa razonable de producción para agricultores en la plana de Lleida (y otros ambientes similares). En el conjunto de condiciones evaluadas, el rendimiento estuvo mayormente afectado por la captura mas que por la partición o el uso eficiente de los recursos, en los cuales la relación fue positiva y de igual magnitud en ambos componentes del rendimiento (a pesar de que el número de granos fue más plástico que el peso de los granos), al igual que ocurrió con la concentración de proteína en los granos. La relación negativa entre el rendimiento y NUE encontrado en el contexto de la amplia gama de condiciones no se opone a la idea de que los híbridos en el futuro deberán ser más eficientes en NU y que formas de seleccionar para mejorar NUE deberán ser desarrolladas para los sistemas agrícolas futuros en los que se espera que el N será de menor disposición mientras que los rendimientos deben seguir aumentado. Recientemente fue propuesta una alternativa de fenotipeo para mejorar la eficiencia del uso del nitrógeno (el nitrógeno específico crítico en las hojas, SLNc), y esta variable fue utilitzada para evaluar la variabilidad genética. Se determinó que existe una amplia variación genética para SLNc, y parcialmente estuvo relacionado con las diferencias genotípicas en la absorción del nitrógeno. Esto implica que SLNc difícilmente sería una buena alternativa para fenotipeo de grandes poblaciones y mejorar el uso eficiente del nitrógeno. Se demostró por primera vez en esta tesis, que en el cultivo de maíz, la sensibilidad del rendimiento al estrés térmico fue aumentada con la fertilización nitrogenada. Esta conclusión se basa en experimentos de campo con tratamientos con una magnitud de variación similares a las que se esperada en condiciones reales. El efecto fue a través de afectar en las plantas la capacidad para el cuajado de los granos y en menor medida el crecimiento; y esto fue independiente a cualquier (adicional potencial) efecto por el desfase entre la floración masculina yfemenina, o por la disponibilidad y viabilidad del polen. El efecto del estrés térmico en el tamaño potencial de los granos fue directamente a través de afectar su capacidad para crecer. Estas conclusiones se alcanzaron debido tanto a las interpretaciones de los efectos de las altas temperaturas en las relaciones fuente- sumidero propias de las plantas, así como también de resultados de las manipulaciones en la relación fuente-sumidero durante el llenado de grano. El estrés térmico resultó en una reducción del tamaño de los granos incluso cuando se aumentó la relación fuente sumidero (mediante la inducción de aborto tardío de pocos granos sin afectar mucho el crecimiento post-floración), y ese efecto directo no fue empeorado por la defoliación ni revertido por el desgrane, y la penalización no exhibió una respuesta jerarquica clara: fue similar para todos los granos independientemente del tamaño potencial. / La producció de cultius ha d’incrementar-se substancialment a curt termini per mantenir l’equilibri amb la demanda alimentaria mundial. Atès que un gran increment de superfície cultivada sembla impensable, l’increment de producció ha de venir per un increment en el rendiment. Els models climàtics suggereixen que temperatures més elevades que les actuals seran habituals en moltes regions del mon on es conreen cultius per a gra, i en aquests, estan ben documentats efectes deleteris degut a les altes temperatures. En aquest escenari, és crític la identificació d’aspectes genetics i de la gestió d’eines per mitigar el efecte de les elevades temperatures sobre el rendiment. La fertilització nitrogenada (N) és una de les pràctiques de maneig més esteses en els cereals de gra arreu del món i en moltes regions els conreus per a gra es fertilitzen bé per a maximitzar la producció. Malgrat això, els esforços per explicar fins a que punt la fertilitat del sòl pot afectar l’efecte de l’elevada temperatura sobre el cultiu son limitats. Analitzar la possible interacció entre la fertilització i les temperatures pot ser rellevant per dissenyar estratègies de fertilització més apropiades no solament per a incrementar la productivitat sino per a mitigar les possibles penalitzacions de les altes temperatures sobre el rendiment. L’objectiu general d’aquesta tesi és l’avaluació de la variabilitat genotípica en els components del rendiment i la susceptibilitat d’aquests components del rendiment al estrès tèrmic de forma combinada amb la disponibilitat de nitrogen en blat de moro. L’estudi es va portar a terme mitjançant 11 experiments de camp, portats a terme durant 4 anys, en dos localitats contrastants en altitud, sota diferents règims de fertilització nitrogenada en 12 diferents híbrids de blat de moro de diferents grups de maduració. En 4 dels experiments de camp es van imposar diferents estresses de temperatures elevades en combinació amb diferents hibrids de panis i diferents règims de nitrogen, mitjançant l’envoltament d’una zona determinada amb estructures de fusta de 3-3,5m d’altura cobertes amb polietilè transparent (100 micres). En varis dels experiments es van realitzar també manipulacions font-embornall de manera factorial per establir l’origen de las penalitzacions en rendiment dels diferents tractaments. Les diferències en la resposta del rendiment dels diferents híbrids no van estar relacionades amb la duració del cicle del híbrid, no obstant això si la comparació es restringeix a la mitjana de tots els híbrids de cicle- curt i els de cicle-llarg, els híbrids de cicle-curt van tenir produccions més baixes que els de cicle-llarg. En paral·lel, però en un grup d’experiments independent és va observar que els híbrids de cicle (relativament)-llarg podrien ser una bona opció pels agricultors que cultiven en altituds elevades (si estan preparats per assumir un risc més elevat del habitual de pèrdues degudes a tardors excepcionalment fredes). Així mateix, els híbrids de cicle-curt podrien ser una alternativa de producció raonable per pagesos en la plana de Lleida (i altres ambients similars). En general pel conjunt de les condicions estudiades, el rendiment de gra va resultar estar més afectat per la captura de los recursos (aigua, N, etc.) que pel seu repartiment o per l’ús eficient dels mateixos, i va ser positivament relacionat amb ambdós components de rendiment amb igual magnitud (encara que el numero de grans va ser més plàstic que el pes del grans) així com amb la concentració de proteïna al gra. La relació negativa entre el rendiment i l’eficiència del l’ús del nitrogen (nitrogen use efficiency, NUE) trobada en aquest context d’ample varietat de condicions, no pot descartar el fet de que híbrids futurs haurien de ser més eficients en l’ús del nitrogen. Per tant cal desenvolupar noves eines de selecció per millorar NUE pels futurs híbrids i sistemes agrícoles en els que es preveu que el N estarà menys disponible, al mateix temps que s’ha de continuar incrementant el rendiment. Un estudi recent va proposar l’estudi del contingut específic de nitrogen en fulla (critical Specific Leaf Nitrogen, SLNc). Aquest estudi va demostrar que existeix una gran variabilitat genètica per SLNc, en part relacionada amb diferencies genètiques en l’absorció de N. Aquest implicaria que el SNLc difícilment podria ser una bona alternativa per l’estudi del fenotip de grans poblacions per millorar l’eficiència del l’ús del nitrogen. En aquesta tesi s’ha demostrat per primera vegada en blat de moro que la sensibilitat del rendiment al estrès tèrmic és va incrementar amb la fertilització nitrogenada. Aquesta conclusió està basada en experiments de camp amb condicions realistes, reflectint de manera molt similar les variacions ambientals esperades (tèrmiques, aigua, N, etc.). L’efecte es va observar en la capacitat de les plantes per establir grans i en menor grau en permetre maximitzar el pes del gra i va ser independent de qualsevol efecte potencial del acoblament en la fecundació (sortida de sedes – alliberació del polen) o en la quantitat i viabilitat del pol·len. L’estrés tèrmic va afectar la grandària del gra afectant directament la seva capacitat de creixement. A aquesta conclusió s´hi va arribar a partir de les interpretacions del efecte de temperatures elevades sobre les relacions font-embornall de les plantes i dels resultats de les manipulacions de las relacions font-embornall durant l’etapa d’omplenament del gra. L’estrès tèrmic va reduir la grandària del gra inclús quan es va incrementar la relació font-embornall (induint la aborció tardana dels pocs grans al temps que no s’afecta el creixement després de la sortida de sedes) i aquest efecte directe no va ser empitjorat ni per la defoliació ni per el desgranat i la penalització no va mostrar cap resposta jeràrquica clara: va ser similar en grans amb diferent grandària potencial.

Trees hold important secrets that may be essential in order to face the unprecedented current environmental challenges. The basis of this thesis is to use a combination of modern tools such as stable isotopes, Geographical Information Systems (GIS), Point Process statistics to retrieve climatic and ecophysiological information from forests at different spatial and temporal scales. We focus on two typical coexisting Mediterranean species: holm oak (Quercus ilex L.) and Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.). At the regional scale: we generated carbon isotope (D13C) landscapes (isoscapes) of each species, later converted to annual precipitation maps: and we also showed that in Aleppo pine, annual precipitation drives D13C, RG and NDVI, but the three variables hold complementary information. At the local scale, we focus on a mixed forest stand in which both species coexist. By combining water isotopes and point process statistics, we could interpret tree-to-tree interactions in terms of water use (including seasonal variation).We found evidences of a dynamic niche segregation. / Los árboles poseen secretos importantes que pueden ser esenciales para afrontar los actuales retos medioambientales. La idea central de esta tesis es usar una combinación de herramientas modernas, tales como Sistemas de Información Geográfica (SIG), estadística de Procesos Puntuales, para extraer información de los bosques a diferentes escalas espaciotemporales. Nos centramos en dos especies mediterráneas: la encina (Quercus ilex L.) y el pino carrasco (Pinus halepensis Mill.). A escala regional, generamos paisajes de distribución isotópica (isoscapes) de carbono (D13C) para cada especie, derivando así mapas de precipitación anual; mostramos que la precipitación controla la variabilidad espaciotemporal de la D13C, crecimiento radial (CR) e índice de vegetación (NDVI) para el pino, aunque ofrecen información complementaria. A escala local, nos centramos en una masa mixta donde ambas especies coexisten. Combinando isótopos de agua y estadística de Procesos Puntuales, interpretamos las interacciones árbol-árbol en el uso de agua (incluyendo variación estacional). Encontramos evidencias de una segregación de nicho hidrológico dinàmica. / Els arbres amaguen secrets importants que poden ser essencials per enfrontar-se als actuals canvis ambientals sense precedents. El fonament d’aquesta tesi és fer servir una combinació d’eines innovadores com ara isòtops estables, Sistemes d’Informació Geogràfica (SIG), o estadística de processos puntuals a fi d’obtenir informació climàtica i ecofisiològica dels boscos a diferents escales temporals i espacials. L’objecte d’estudi són dues espècies típicament mediterrànies: alzina (Quercus ilex L.) i pi blanc (Pinus halepensis Mill) A escala regional, generem paisatges de distribució isotòpica (isoscapes) de (D13C) per cada espècie; trobem que la variació espacial i temporal en D13C, creixement radial (CR) i els índexs de vegetació (NDVI) pel pi blanc, ve donat per la precipitació anual, encara que ofereixen informació complementària. A escala local, ens centrem en una massa mixta on les dues espècies coexisteixen. Combinant isòtops d’aigua i estadística de processos puntuals hem pogut interpretar interaccions arbre-arbre en l’ús de l’aigua (incloent variació estacional). Trobem evidències d’una segregació de nínxol hidrològic dinàmica.

En aquest treball s'ha estudiat la importància de tots els factors esmentats anteriorment sobre el comportament productiu i qualitatiu de l'olivera superintensiva al nord-est d'Espanya. El primer capítol està dedicat a l'avaluació de l'efecte de l'aplicació de dues estratègies de reg que són el reg completo i el reg deficitari controlat . Les dues estratègies s'han combinat amb l'aplicació de nitrogen i potassi amb dues dosis cadascun. A més de l'efecte d'aquests dos factors es va estudiar l'efecte de l'orientació de plantació mitjançant la comparació dels paràmetres productius i vegetatius entre les dues cares. En el segon capítol es va estimar el balanç de nitrogen per tal de calcular les entrades i sortides de N relacionades amb la resposta dels arbres i la disponibilitat de nitrogen en el sòl. El tercer capítol és una reavaluació dels nivells de nitrogen en les fulles de l'olivera superintensiva per millorar el rendiment i la qualitat de l'oli. / En este trabajo se ha estudiado la importancia de todos los factores mencionados anteriormente sobre el comportamiento productivo y cualitativo del olivo superintensivo en el noreste de España. El primer capítulo está dedicado a la evaluación del efecto de la aplicación de dos estrategias de riego que son el riego completo y riego deficitario controlado. Ambas estrategias se han combinado con la aplicación de nitrógeno y potasio con dos dosis cada uno. Además del efecto de estos dos factores se estudió el efecto de la orientación de plantación mediante la comparación de los parámetros productivos y vegetativos entre las dos caras del seto. En el segundo capítulo se estimó el balance de nitrógeno con el fin de calcular las entradas y salidas de N relacionadas con la respuesta de los árboles y la disponibilidad de nitrógeno en el suelo. El tercer capítulo es una reevaluación de los niveles de nitrógeno en las hojas del olivo superintensivo para mejorar el rendimiento y la calidad del aceite. / In this work, the importance of irrigation, fertilization and orientation of planting on productive and qualitative performance was studied in an olive orchard conducted under super-high-density conditions in the northeast area of Spain. The first chapter was devoted to the evaluation of the effect of two irrigation strategies which are a full irrigation and regulated deficit irrigation. Both strategies have been combined with the application of nitrogen and potassium with two doses for each one. In addition to the effect of these factors, the effect of planting orientation was studied by comparing the productive and vegetative parameters between both sides of the hedgerow. In the second chapter, the nitrogen balance was estimated to calculate the inputs and outputs of N related to the response of trees and the availability of soil nitrogen. Finally, the third chapter is considered as a reappraisal of nitrogen levels in leaf of super-high-density olive orchard to improve yield and oil quality.

La selección in vitro es una herramienta utilizada tanto en los programas de mejora para disminuir el tiempo empleado en la obtención de una variedad comercial, así como en investigación para la selección de nuevas combinaciones génicas que implementen una característica fenotípica deseada. Los cultivos de cebada sufren diferentes estreses, bióticos y abióticos, que causan grandes pérdidas en el rendimiento de las cosechas. Entre ellos están la toxicidad del exceso de boro en suelo y la fusariosis de la espiga, una infección causada por hongos del género Fusarium. En este trabajo se desarrollaron dos métodos de selección in vitro. Uno para cribar individuos resistentes a estrés por boro y el otro para estrés por Fusarium. Se utilizó como material vegetal embriones cigóticos procedentes de plantas doble haploides. En el caso de la toxicidad al boro se aplicó directamente este elemento en el medio de selección. En el caso de la fusariosis y debido a que la resistencia a esta enfermedad presenta varios componentes, se estudió en concreto la resistencia a la acumulación de deoxinivalenol (DON). El DON es una de las toxinas producidas por Fusarium, es un factor de virulencia y fue la sustancia utilizada en el medio de selección para la realización del cribado. Para la producción de las dos poblaciones de doble haploides se partió de sendas poblaciones F1 de un cruzamiento biparental de un cultivar o línea resistente y uno sensible: Sahara 3771 y Clipper para boro; Chevron y PI383933 para DON. Se empleó el método de androgénesis, mediante el cultivo de microsporas o anteras. La validación de cada método de selección in vitro se realizó mediante la comparación de los resultados obtenidos in vitro con los resultados de la evaluación del mismo material en ensayos controlados en invernadero, específicos para cada estrés. En el caso del boro se aplicó un exceso de ácido bórico en el agua de riego observándose la sintomatología foliar. En el caso de Fusarium se aplicó DON en flores en preantesis, evaluándose la coloración de la pálea y lemma, y la esterilidad. Paralelamente se verificaron las correlaciones cultivo in vitro- invernadero mediante la determinación de nuevos QTL’s y comparación de marcadores moleculares y QTL´s conocidos para dichos caracteres. En concreto, se utilizaron tres marcadores moleculares de tipo microsatélite de conocida influencia en la resistencia a boro: Bmac93 (localizado en el cromosoma 2H), Bmac67 (3H) y EBmac679 (4H). Se encontraron correlaciones significativas de los dos últimos marcadores con la resistencia observada en la selección in vitro, y del Bmac93 con los resultados de invernadero. Para el Fusarium se realizó un análisis de DArT de la población y se creó un mapa con dichos marcadores, obteniéndose un total de 12 grupos de ligamiento. Posteriormente se buscaron QTL que se compararon con QTL´s conocidos. Se detectaron 57 QTL´s relacionados con el cultivo in vitro, el ensayo de invernadero y características morfologicas, encontrándose varias coincidencias. / La selecció in vitro és una eina utilitzada tant en els programes de millora per disminuir el temps emprat en l'obtenció d'una varietat comercial, així com en investigació per a la selecció de noves combinacions gèniques que implementin una característica fenotípica desitjada. Els cultius d'ordi pateixen diferents estressos biòtics i abiòtics, que causen grans pèrdues en el rendiment de les collites. Entre ells estan la toxicitat de l'excés de bor en sòl i la fusariosi de l'espiga, una infecció causada per fongs del gènere Fusarium. En aquest treball es van desenvolupar dos mètodes de selecció in vitro. Un per garbellar individus resistents a estrès per bor i l'altre per estrès per Fusarium. Es va utilitzar com a material vegetal embrions cigóticos procedents de plantes doble haploides. En el cas de la toxicitat al bor es va aplicar directament aquest element en el medi de selecció. En el cas de la fusariosis i pel fet que la resistència a aquesta malaltia presenta diversos components, es va estudiar en concret la resistència a l'acumulació de deoxinivalenol (DON). El DON és una de les toxines produïdes per Fusarium, és un factor de virulència i va ser la substància utilitzada en el medi de selecció per a la realització del cribratge. Per a la producció de les dues poblacions de doble haploides es va partir de sengles poblacions F1 d'un encreuament biparental d'un cultivar o línia resistent i un sensible: Sahara3771 i Clipper per bor; Chevron i PI383933 per DON. Es va emprar el mètode de androgènesi, mitjançant el cultiu de microsporas o anteres. La validació de cada mètode de selecció in vitro es va realitzar mitjançant la comparació dels resultats obtinguts in vitro amb els resultats de l'avaluació del mateix material en assaigs controlats en hivernacle, específics per a cada estrès. En el cas del bor es va aplicar un excés d'àcid bòric en l'aigua de reg observant la simptomatologia foliar. En el cas de Fusarium es va aplicar DON en flors en preantesis, avaluant la coloració de la pàlea i lemma, i l'esterilitat. Paralelamente es van verificar les correlacions cultiu in vitro- hivernacle mitjançant la determinació de nous QTL s i comparació de marcadors moleculars i QTL's coneguts per aquests caràcters. En concret, es van utilitzar tres marcadors moleculars de tipus microsatèl•lit de coneguda influència en la resistència a bor: Bmac93 (localitzat en el cromosoma 2H), Bmac67 (3H) i EBmac679 (4H). Es van trobar correlacions significatives dels dos últims marcadors amb la resistència observada en la selecció in vitro, i del Bmac93 amb els resultats d'hivernacle. Per al Fusarium es va realitzar una anàlisi de DART de la població i es va crear un mapa amb aquests marcadors, obtenint-se un total de 12 grups de lligament. Posteriorment es van buscar QTL que es van comparar amb QTL's coneguts. Es van detectar 57 QTL's relacionats amb el cultiu in vitro, l'assaig d'hivernacle i característiques morfològiques, trobant diverses coincidències. / In vitro selection is one techniquel used in breeding programs to reduce the time to get a commercial variety and in investigation to obtain new genic combinations that improve a desired phenotype. There are many stress, biotic and abiotic, that affect the yield of barley. Among them, we find the excess of soil boron toxicity and Fusarium Head Blight (FHB), a fungus infection caused by genus Fusarium. We developed two methods of in vitro selection in this work. One method was for the screening of plants resistant to boron stress and the other for plants resistant to scab. The plant material used were zygotic embryos recovered from double haploid plants. For boron toxicity, boron was applied directly into the selection media. For FHB, as it is a very complex disease, we studied the component of resistance for deoxinivalenol (DON) accumulation. DON is one of the toxins produced by Fusarium, as well as a virulence factor, and was the substance used in the selection media for carrying out the sreening The two double haploid populations were produced by androgenesis, via microspores or anther culture. They were produced from two F1 populations derived from a biparental cross between resistant and susceptible cultivars: Sahara 3771 and Clipper for boron, and Chevon and PI383933 for DON. The validation of the in vitro selection method was tested by comparison of the results with those obtained in greenhouse assays. For boron, greenhouse assays consisted in watering the plants with boron exceed and taking data of foliar symptoms. For Fusarium, DON was applied in pre-antesis flowers and then was evaluated the sterility and the palea and lemma colors, At the same time, correlations between in vitro selection and greenhouse data were verified by comparison with known QTL´s and molecular markers that account for resistance for each stress. Three SRR marker: Bmac93 (localized on chromosome 2H), Bmac67 (3H) y EBmac679 (4H) were used to evaluate correlation for boron resistance. Bmac93 had correlation with results from greenhouse assay, and the other two with in vitro selection. For Fusarium, the population was analyzed with DArT´s. A map was created with the polymorphic markers and we obtained 12 linkage groups. After that, QTL´s were searching and were compared with known QTL´s for Furarium resistance. We detected 57 QTL´s related to in vitro culture, the greenhouse assay en morphologic characters.

It has been assumed that durum wheat is more productive under stress than bread wheat (geographical distribution and statements in the literature). However, this is not known as only few research papers compared the performance of both crops, and in no case under a wide range of environments in field conditions. This study did precisely this sort of comparison, along 3 experimental years in which a range of fertilization and irrigation treatments were applied. In addition, a comprehensive database with data from field experiments was gathered and meta-analysed. We found from both approaches a cross-over interaction of yield of bread and durum wheat, but rejecting the hypothesis: bread outyielded durum wheat in the low-yielding conditions while durum wheat tended to have higher yield potential as a consequence of differences in sink strength in post-anthesis. The causes under the yield interaction and its consequences in efficiency terms are discussed. / Se acepta comúnmente que los trigos duros son más productivos que los trigos harineros en ambientes de estrés (en su distribución geográfica y en la literatura). Sin embargo, dicha asunción no está plenamente demostrada dados los pocos artículos científicos que comparan el comportamiento de ambas especies en condiciones de campo, que en ningún caso presentan un amplio rango ambiental. Este estudio evaluó dicha comparación a lo largo de 3 años experimentales en los que se aplicó un amplio rango de condiciones de fertilización y riego. Adicionalmente, se realizó una exhaustiva base de datos de experimentos que fue meta-analizada. Se encontró con ambas aproximaciones una interacción de tipo cualitativa del rendimiento entre ambas especies con el ambiente, aunque rechazando la hipótesis original: el rendimiento del trigo harinero fue mayor que el del trigo duro en los ambientes con bajo rendimiento y, al contrario, el trigo duro tendió a expresar un rendimiento potencial más alto como consecuencia de diferencias en la fuerza de los destinos en pos-antesis. Las causas subyacentes en la interacción del rendimiento y sus consecuencias en términos de eficiencia han sido ampliamente tratadas. / Els blats durs han estat àmpliament acceptats com a més productius en ambients d’estrès que els blats fariners (en la seva distribució geogràfica i en la literatura). Tanmateix, l’esmentada assumpció no està plenament demostrada a causa dels pocs articles científics que comparen el comportament de ambdues espècies en condicions de camp, que en cap cas presenten un ampli rang ambiental. Aquest estudi avaluà la dita comparació durant 3 anys experimentals en els quals un ampli rang de condicions de fertilització i reg varen ser aplicats. Addicionalment, es realitzà una exhaustiva base de dades de experiments que fou meta-analitzada. Totes dues aproximacions presentaren una interacció amb l’ambient de tipus qualitatiu del rendiment entre les dues especies de blat, encara que rebutjant la hipòtesis original: el blat fariner va rendir més que el blat dur en els ambients de baix rendiment i, contràriament, el blat dur va tendir a expressar un rendiment potencial més alt a conseqüència de diferències en la força dels destins en post-antesis. Les causes que produïren la interacció del rendiment i les conseqüències en termes d’eficiència han estat àmpliament estudiades.