[ES] Resumen La selección genética en líneas paternales de conejos se ha buscado durante mucho tiempo para mejorar el rendimiento del crecimiento. Sin embargo, diversos estudios han demostrado que esta estrategia puede afectar negativamente a caracteristicas relacionadas con el fitness animal, como la reproducción y la salud. La hipótesis central de esta tesis fue que las nuevas líneas obtenidas mediante la selección de animales de élite y la introducción de genética robusta pueden sostener la producción salvaguardando la salud y las funciones reproductivas. Se realizaron tres experimentos consecutivos para probar nuestra hipótesis utilizando un total de 319 conejas y 387 conejos destetados. Los animales pertenecían a tres líneas genéticas diferentes: R, RF y RFLP. La línea R es una línea paternal seleccionada por su ganancia diaria promedio durante el período de crecimiento durante 37 generaciones. La línea RF se fundó seleccionando animales de élite de la línea R (ganancia media diaria > 60 g/d) criados selectivamente para crear la línea RF. Finalmente, se incorporó genética de una línea maternal (LP) longeva mediante retrocruzamiento para mejorar la robustez general y la resistencia a enfermedades de la línea RF, lo que dio como resultado la línea RFLP. Se recolectaron datos productivos, reproductivos e inmunológicos de las hembras desde la primera inseminación artificial hasta el tercer parto y de los gazapos desde el nacimiento hasta el sacrificio. Los resultados sugirieron que la refundación con animales de élite, como se ve en la línea RF, mejoró los rasgos reproductivos inicialmente (fertilidad, crecimiento y supervivencia de la camada durante el primer ciclo), pero condujo al desgaste corporal y redujo la fertilidad en ciclos posteriores. Sin embargo, la introducción de genética resiliente a través del retrocruzamiento, como se ve en la línea RFLP, mejoró la asignación de recursos, aseguró una mejor adaptación a los cambios fisiológicos y mejoró el éxito reproductivo (mayor fertilidad, producción de leche, rendimiento de la camada y supervivencia tanto de las hembras como de la camada). Los ensayos de crecimiento y digestibilidad que compararon las tres líneas genéticas durante el período de crecimiento mostraron que, si bien se observaron ligeros cambios en la utilización de nutrientes y el crecimiento, el rendimiento general permaneció similar entre las diferentes líneas. Los datos inmunológicos sugirieron que: i. la selección de animales de élite mejoró el estado inmunológico tanto de las hembras como de sus camadas al destete (mayores linfocitos totales y CD4+) y ii. la introducción adicional de genética robusta pareció influir en las estrategias de asignación de recursos, lo que resultó en distintas respuestas inmunes durante el parto y destete (mayor proporción de CD4+ a CD8+ en las conejas). Por otro lado, las correlaciones positivas observadas entre poblaciones de leucocitos específicas en conejas y las poblaciones correspondientes en sus crías podrían indicar posibles contribuciones maternas a la inmunidad innata y adaptativa de los gazapos. Además, la línea RFLP mostró consistentemente tasas de mortalidad y un índice de riesgo sanitario (SRI) más bajos, lo que enfatiza los beneficios potenciales de incorporar genética robusta para mejorar los rasgos de salud en los conejos en crecimiento. Los resultados obtenidos en la presente tesis sugieren que la estrategia de cruce entre una línea de rápido crecimiento y una línea robusta podría contribuir a refinar las líneas genéticas existentes sin sacrificar el potencial de crecimiento. / [CA] Resum La selecció genètica en línies paternes de conill s'ha perseguit durant molt de temps per millorar el rendiment del creixement. No obstant això, diversos estudis han demostrat que aquesta estratègia pot afectar negativament els trets relacionats amb el fitness animal, com ara la reproducció i la salut. La hipòtesi central d'aquesta tesi era que les noves línies obtingudes mitjançant la selecció d'animals d'elit i la introducció de genètica robusta podrien ser capaços de mantenir la producció alhora que salvaguarden la salut i les funcions reproductives. Es van realitzar tres experiments consecutius per provar la nostra hipòtesi amb un total de 319 femelles i 387 conills deslletats. Els animals pertanyien a tres línies genètiques diferents: R, RF i RFLP. La línia R és una línia paterna seleccionada per obtenir un guany mitjà diari durant el període de creixement durant 37 generacions. La línia RF es va fundar seleccionant animals d'elit de la línia R (guany mitjà diari > 60 g/d) criats selectivament per crear la línia RF. Finalment, es va incorporar la genètica d'una línia materna de llarga vida (LP) mitjançant el retrocreuament per millorar la robustesa general i la resistència a les malalties de la línia RF, donant lloc a la línia RFLP. Es van recollir dades productives, reproductives i immunològiques de les femelles des de la primera inseminació artificial fins al tercer part i dels llorigons des del naixement fins a la matança. Els resultats van suggerir que la refundació amb animals d'elit, tal com es veu a la línia RF, va millorar inicialment els trets reproductius (fertilitat i creixement de la brossa i supervivència durant el primer cicle), però va provocar un desgast corporal i va reduir la fertilitat en cicles posteriors. No obstant això, la introducció de genètica resilient mitjançant el retrocreuament, tal com es veu a la línia RFLP, va millorar l'assignació de recursos, assegurant una millor adaptació als canvis fisiològics i un èxit reproductiu millorat (més fertilitat, rendiment de llet, rendiment de la llorigada i supervivència tant femelles com de la llorigada). Els assaigs de creixement i digestibilitat que van comparar les tres línies genètiques durant el període de creixement van demostrar que, tot i que es van observar lleugers canvis en la utilització i el creixement dels nutrients, el rendiment general es va mantenir similar entre les diferents línies. Les dades immunològiques suggereixen que: i. la selecció d'animals d'elit va millorar l'estat immunològic tant de les femelles com de les seves camades al deslletament (limfòcits CD4+ i totals més alts) ii. la introducció addicional de genètica robusta semblava influir en les estratègies d'assignació de recursos, donant lloc a diferents respostes immunes durant el part i deslletament (índex CD4+ a CD8+ més elevat en les femelles). A més, les correlacions positives observades entre poblacions específiques de leucòcits en conills femelles i les poblacions corresponents de la seva descendència podrien indicar contribucions maternes potencials a la immunitat innata i adaptativa dels llorigons. A més, la línia RFLP va mostrar constantment taxes de mortalitat i índex de risc sanitari més baixes, posant èmfasi en els beneficis potencials d'incorporar una genètica robusta per millorar els trets de salut dels conills en creixement. Els resultats obtinguts en la present tesi suggereixen que la l'estratègia de retrocreuament entre una línia de ràpid creixement i una línia robusta podria contribuir a refinar les línies genètiques existents sense sacrificar el potencial de creixement. / [EN] Abstract Genetic selection in rabbit paternal lines has long been pursued to enhance growth performance. However, various studies have demonstrated that this strategy may adversely affect traits related to animal fitness, such as reproductive and health related traits. The central hypothesis of this thesis was that new lines obtained by the selection of elite animals and the introduction of robust genetics may be able to sustain production while safeguarding health and reproductive functions. Three consecutive experiments were conducted to test our hypothesis using a total of 319 female rabbits and 387 weaned rabbits. The animals belonged to three different genetic lines: R, RF, and RFLP. The R line is a paternal line selected for average daily gain during the growing period for 37 generations. The RF line was founded by selecting elite animals from the R line (average daily gain > 60g/d) selectively bred to create the RF line. Finally, genetics from a long-living maternal line (LP) was incorporated through backcrossing to enhance the RF line's general robustness and disease resistance, resulting in the RFLP line. Productive, reproductive and immunological data were collected from females from the first artificial insemination to the third parturition and from kits from birth to slaughter. Results suggested that re-founding with elite animals, as seen in the RF line, improved reproductive traits initially (fertility and litter growth and survival during the first cycle) but led to body wear-out and reduced fertility in subsequent cycles. However, introducing resilient genetics through backcrossing, as seen in the RFLP line, improved resource allocation, ensuring better adaptation to physiological changes and enhanced reproductive success (higher fertility, milk yield, litter survival and growth, as well as female lifespan). Growth and digestibility trials comparing the three genetic lines during the growing period showed that while slight changes were observed in nutrient utilisation and growth, overall performance remained similar among different lines. Immunological data suggested that: i. the selection of elite animals improved the immune status of both females and their litters at weaning (higher total and CD4+ lymphocytes) and ii. the additional introduction of robust genetics seemed to influence resource allocation strategies, resulting in distinct immune responses during parturition and weaning (higher CD4+ to CD8+ ratio in females). Furthermore, the positive correlations observed between specific leukocyte populations in female rabbits and corresponding populations in their offspring might indicate potential maternal contributions to the innate and adaptive immunity of the kits. Moreover, the RFLP line consistently exhibited lower mortality rates and sanitary risk index (SRI), emphasising the potential benefits of incorporating robust genetics for improved health traits in growing rabbits. Results obtained in the present thesis suggest that the crossbreed strategy between a fast growing and a robust line could contribute to refining existing genetic lines without sacrificing growth potential. / This research was funded by grants from the Universidad Cardenal Herrera-CEU (INDI 22/11), the Ministry of Science, Innovation and Universities of the Government of Spain (AGL2017-85162-C2-1-R; PID2020-117897RB-I00), and the General Direction of Science and Research of the Generalitat Valenciana (AICO/2012/256; Prometeo CIPROM-2021-053). The grants for Catarina Peixoto Gonçalves, Elena Moreno Grúa and Carmen Martínez Seijas are gratefully acknowledged (GRISOLIAP/2019/149; from the Spanish Ministry of Education, Culture and Sport FPU17/02708 and Universidad CEU Cardenal Herrera respectively). The authors would also like to thank Juan Carlos Moreno Pardo for his technical support throughout the trial. / Peixoto Gonçalves, CA. (2024). Optimising robustness in rabbit paternal lines considering resource allocation and immune status [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213208

Tesis por compendio / [ES] El cambio climático, impulsado por actividades humanas, intensifica el estrés abiótico en la agricultura, afectando la productividad y la salud del ecosistema. La creciente demanda de productos vegetales expande las tierras agrícolas, empeorando el cambio climático y la desertificación. El estrés por sequía afecta gravemente la productividad de los cultivos, mientras que la fertilización excesiva con nitrógeno altera el ciclo del nitrógeno, causando problemas ambientales y de salud. La berenjena (Solanum melongena L.) es una hortaliza importante, y el uso de recursos genéticos, incluidos los parientes silvestres, es crucial para los programas que buscan mejorar la tolerancia a la sequía y la eficiencia en el uso del nitrógeno. Los avances en secuenciación y genotipado han mejorado nuestra comprensión de los rasgos relacionados con el estrés en los cultivos. Esta tesis doctoral explora el potencial de los parientes silvestres de la berenjena para mejorar la tolerancia a los estreses abióticos. El objetivo es identificar nuevas variaciones genéticas para programas de mejora, centrándose en recursos genéticos, regiones genómicas y genes candidatos para obtener variedades de berenjena más resilientes mediante análisis genómicos, transcriptómicos y fenotípicos. El capítulo I evalúa retrocruzamientos avanzados (ABs) de berenjena y parientes silvestres para mejorar la eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE) en condiciones de bajo nitrógeno (N). El estudio de S. elaeagnifolium y los ABs en el fondo genético de la berenjena en condiciones de bajo N reveló diferencias significativas entre los parentales. La alta diversidad fenotípica en los ABs mostró algunos individuos transgresivos con mayores rendimientos y NUE que el parental cultivado. Las evaluaciones de ABs de diferentes bancos genéticos (S. insanum, S. dasyphyllum y S. elaeagnifolium) en condiciones de bajo N destacaron el potencial de estas especies silvestres. La alta diversidad en los ABs respalda el potencial de los parientes silvestres para mejorar la resiliencia de la berenjena bajo estrés abiótico. Los datos de genotipado y fenotipado permitieron la identificación y validación de QTLs para varios rasgos, ampliando la comprensión genómica de la berenjena. El capítulo II investiga los mecanismos de respuesta a la sequía en la berenjena cultivada (S. melongena) y su pariente silvestre S. dasyphyllum. Evaluados en condiciones hidropónicas con concentraciones de polietilenglicol (PEG) en diferentes etapas fenológicas, la secuenciación de ARN (RNA-Seq) analizó los patrones de expresión génica. S. dasyphyllum demostró una tolerancia superior al estrés osmótico en comparación con S. melongena, con más genes diferencialmente expresados (DEGs) bajo estrés. Los análisis de enriquecimiento GO y las vías KEGG revelaron que ambas especies activaron varios factores de transcripción y vías de respuesta al estrés, con S. dasyphyllum mostrando una regulación génica más extensa. Las vías clave incluyeron la señalización de ABA, la señalización de MAPK y varias vías de biosíntesis. Estos resultados destacan el potencial de S. dasyphyllum como fuente genética para desarrollar variedades de berenjena tolerantes a la sequía, enfatizando la importancia de usar parientes silvestres para mejorar la tolerancia de los cultivos. En general, esta tesis doctoral demuestra el potencial de los parientes silvestres de la berenjena para la mejora de la tolerancia a estreses abióticos. El desarrollo de retrocruzamientos avanzados a partir de diferentes parientes silvestres amplió la variación genética, mostrando efectos significativos de las dosis de nitrógeno en varios rasgos e identificando individuos transgresivos con características agronómicas mejoradas. La detección y validación de QTLs proporcionó conocimientos sobre la productividad de la berenjena, la eficiencia en el uso del nitrógeno y los mecanismos de respuesta a la sequía, contribuyendo a variedades de berenjena más sostenibles. / [CA] El canvi climàtic, impulsat per activitats humanes, intensifica l'estrès abiòtic en l'agricultura, afectant la productivitat i la salut de l'ecosistema. La creixent demanda de productes vegetals expandeix les terres agrícoles, empitjorant el canvi climàtic i la desertificació. L'estrès per sequera afecta greument la productivitat dels cultius, mentre que la fertilització excessiva amb nitrogen altera el cicle del nitrogen, causant problemes ambientals i de salut. L'albergínia (Solanum melongena L.) és una hortalissa important, i l'ús de recursos genètics, inclosos els parents silvestres, és crucial per als programes que busquen millorar la tolerància a la sequera i l'eficiència en l'ús del nitrogen. Els avanços en seqüenciació i genotipat han millorat la nostra comprensió dels caràcters relacionats amb l'estrès en els cultius. Aquesta tesi doctoral explora el potencial dels parents silvestres de l'albergínia per a millorar la tolerància als estressos abiòtics. L'objectiu és identificar noves variacions genètiques per a programes de millora, centrant-se en recursos genètics, regions genòmiques i gens candidats per a obtindre varietats d'albergínia més resilients mitjançant anàlisis genòmiques, transcriptòmiques i fenotípiques. El capítol I avalua retrocreuaments avançats (ABs) d'albergínia i parents silvestres per a millorar l'eficiència en l'ús del nitrogen (NUE) en condicions de baix nitrogen (N). L'estudi de S. elaeagnifolium i els ABs en el fons genètic de l'albergínia en condicions de baix N va revelar diferències significatives entre els parentals. L'alta diversitat fenotípica en els ABs va mostrar alguns individus transgressius amb majors rendiments i NUE que el parental cultivat. Les avaluacions d'ABs de diferents bancs genètics (S. insanum, S. dasyphyllum i S. elaeagnifolium) en condicions de baix N van destacar el potencial d'aquestes espècies silvestres. L'alta diversitat en els ABs recolza el potencial dels parents silvestres per a millorar la resiliència de l'albergínia sota estrès abiòtic. Les dades de genotipat i fenotipat van permetre la identificació i validació de QTLs per a diversos caràcters, ampliant la comprensió genòmica de l'albergínia. El capítol II investiga els mecanismes de resposta a la sequera en l'albergínia cultivada (S. melongena) i el seu parent silvestre S. dasyphyllum. Avaluats en condicions hidropòniques amb concentracions de polietilenglicol (PEG) en diferents etapes fenològiques, la seqüenciació d'ARN (RNA-Seq) va analitzar els patrons d'expressió gènica. S. dasyphyllum va demostrar una tolerància superior a l'estrès osmòtic en comparació amb S. melongena, amb més gens diferencialment expressats (DEGs) sota estrès. Les anàlisis d'enriquiment GO i les vies KEGG van revelar que ambdues espècies van activar diversos factors de transcripció i vies de resposta a l'estrès, amb S. dasyphyllum mostrant una regulació gènica més extensa. Les vies clau van incloure la senyalització d'ABA, la senyalització de MAPK i diverses vies de biosíntesi. Aquests resultats destaquen el potencial de S. dasyphyllum com a font genètica per a desenvolupar varietats d'albergínia tolerants a la sequera, emfatitzant la importància d'usar parents silvestres per a millorar la tolerància dels cultius. En general, aquesta tesi doctoral demostra el potencial dels parents silvestres de l'albergínia per a la millora de la tolerància a estressos abiòtics. El desenvolupament de retrocreuaments avançats a partir de diferents parents silvestres va ampliar la variació genètica, mostrant efectes significatius de les dosis de nitrogen en diversos caràcters i identificant individus transgressius amb característiques agronòmiques millorades. La detecció i validació de QTLs va proporcionar coneixements sobre la productivitat de l'albergínia, l'eficiència en l'ús del nitrogen i els mecanismes de resposta a la sequera, contribuint a varietats d'albergínia més sostenibles. / [EN] Climate change, driven by human activities, intensifies abiotic stress in agriculture, impacting productivity and ecosystem health. Rising demands for plant products expand agricultural lands, worsening climate change and desertification. Drought stress severely affects crop productivity, while excessive nitrogen fertilization disrupts the nitrogen cycle, causing environmental and health issues. Eggplant (Solanum melongena L.) is an important vegetable, and using genetic resources, including wild relatives, is crucial for breeding programs aimed at enhancing drought tolerance and nitrogen use efficiency. Advances in sequencing and genotyping have improved our understanding of stress-related traits in crops, supporting resilient cultivar development. This doctoral thesis explores the potential of wild eggplant relatives to improve tolerance to abiotic stresses. The goal is to identify new genetic variations for breeding programs, focusing on valuable genetic resources, genomic regions, and candidate genes for more resilient eggplant varieties through genomic, transcriptomic, and phenotypic analyses. Chapter I evaluates advanced backcrosses (ABs) of eggplant and wild relatives to improve nitrogen use efficiency (NUE) under low nitrogen (N) conditions. The study of S. elaeagnifolium and ABs in the eggplant genetic background under low N conditions revealed significant differences among parentals. High phenotypic diversity in ABs showed some transgressive individuals with higher yields and NUE than the cultivated parent. Evaluations of ABs from different genepools (S. insanum, S. dasyphyllum, and S. elaeagnifolium) under low N conditions highlighted the potential of these wild species for low nitrogen input breeding. Low N conditions decreased chlorophyll content but increased flavonol and anthocyanin levels, reducing aerial biomass, stem diameter, yield, and nitrogen and carbon content in plants and fruits. The high diversity in ABs supports the potential of wild relatives to enhance eggplant resilience under abiotic stress. Genotyping and phenotyping data enabled the identification and validation of QTLs for various traits, expanding the genomic understanding of eggplant. Chapter II investigates drought response mechanisms in cultivated eggplant (S. melongena) and its wild relative S. dasyphyllum. Evaluated under hydroponic conditions with polyethylene glycol (PEG) concentrations (20% and 30%) at different phenological stages, RNA sequencing (RNA-Seq) analyzed gene expression patterns. S. dasyphyllum demonstrated superior tolerance to osmotic stress compared to S. melongena, with more differentially expressed genes (DEGs) under stress. GO enrichment and KEGG pathway analyses revealed that both species activated various transcription factors and stress response pathways, with S. dasyphyllum showing more extensive gene regulation. Key pathways included ABA signaling, MAPK signaling, and various biosynthesis pathways. These findings highlight S. dasyphyllum's potential as a gene source for developing drought-tolerant eggplant varieties, emphasizing the importance of using wild relatives to enhance crop tolerance and sustainability. Overall, this doctoral thesis demonstrates the potential of wild eggplant relatives for breeding tolerance to abiotic stresses. Developing advanced backcrosses from different crop wild relatives expanded genetic variation, showing significant effects of nitrogen doses on various traits and identifying transgressive individuals with improved agronomic characteristics. The detection and validation of QTLs provided insights into eggplant productivity, nitrogen use efficiency, and drought response mechanisms, contributing to more resilient and sustainable eggplant varieties. / Villanueva Párraga, G. (2024). Evaluation of Eggplant, Wild Relatives and Introgression Breeding Materials for Tolerance to Abiotic Stresses [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/209414 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La acuicultura se proyecta como un medio vital para alimentar de manera sostenible a la creciente población mundial. Sin embargo, para lograrlo, la producción de peces debe abordarse con sostenibilidad y adaptabilidad en mente, especialmente frente a desafíos como el cambio climático y la disminución de recursos. Esto requiere innovaciones en genética y nutrición para garantizar la resiliencia de las poblaciones de peces cultivados. Comprender las interacciones entre organismos, microbiota y el medio ambiente es crucial, y las tecnologías ómicas ofrecen una manera de profundizar en estas dinámicas. Se ha secuenciado el genoma del dorado, una especie significativa de acuicultura europea, lo que ha llevado a conocer la expansión génica y la plasticidad fenotípica. Esta tesis tuvo como objetivo aprovechar este conocimiento integrando diversas aproximaciones ómicas para anotar el genoma y la microbiota intestinal de esta importante especie mediterránea. El enfoque se centró en acciones para hacer más sostenibles las prácticas futuras de acuicultura. Un aspecto crítico abordado fue la gestión de los niveles de oxígeno, dada su disminución debido al cambio climático. Comprender las respuestas de los peces al oxígeno reducido es vital para la acuicultura sostenible. La investigación sobre el dorado reveló adaptaciones a la hipoxia leve, incluida una disminución general de la respuesta metabólica y variaciones a nivel de expresión génica. La selección genética y los avances en piensos acuícolas también son esenciales para la acuicultura sostenible. La tesis monitoreó la evolución de los peces y la dieta junto con un programa de cría para el crecimiento, revelando respuestas diferenciales en peces alimentados con recursos marinos reducidos. La selección genética por un crecimiento rápido es capaz de influir en la composición y la actividad de la microbiota intestinal. La caracterización de esta comunidad también reveló su importancia en la salud y el crecimiento de los peces. Los factores genéticos parecían jugar un papel más importante que la dieta en la formación de la composición de la microbiota intestinal, pero las interacciones entre genética y dieta influenciaron tanto las respuestas del huésped como las microbianas. En resumen, la tesis presenta resultados prometedores para mejorar el crecimiento, la salud y la adaptación ambiental en especies de acuicultura, contribuyendo también a la sostenibilidad del sector acuícola. / [CA] L'aqüicultura es projecta com un mitjà vital per a alimentar de manera sostenible la creixent població mundial. No obstant això, per a aconseguir-ho, la producció de peixos ha d'abordar-se amb sostenibilitat i adaptabilitat en ment, especialment front a desafiaments com el canvi climàtic i la disminució de recursos. Això requereix innovacions en genètica i nutrició per a garantir la resiliència de les poblacions de peixos cultivats. Comprendre les interaccions entre organismes, microbiota i el medi ambient és crucial, i les tecnologies òmiques oferixen una manera de profunditzar en aquestes dinàmiques. S'ha sequenciat el genoma de l'orada, una espècie significativa d'aqüicultura europea, la qual cosa ha portat a conèixer l'expansió gènica i la plasticitat fenotípica de l'espècie. Aquesta tesi té com a objectiu aprofitar aquest coneixement integrant diverses aproximacions òmiques per a anotar el genoma i la microbiota intestinal d'aquesta important espècie mediterrània. L'enfocament es va centrar en accions per a fer més sostenibles les pràctiques futures d'aqüicultura. Un aspecte crític abordat va ser la gestió dels nivells d'oxigen, donada la seua disminució a causa del canvi climàtic. Comprendre les respostes dels peixos a l'oxigen reduït és vital per a l'aqüicultura sostenible. La investigació va revelar adaptacions a la hipòxia lleu, inclosa una disminució general de la resposta metabòlica i variacions a nivell d'expressió gènica. La selecció genètica i els avanços en pinso per a l'aqüicultura també són essencials per a la sostenibilitat del sector. La tesi va monitorar l'evolució dels peixos i la dieta juntament amb un programa de sel·lecció genètica per creixement, revelant respostes diferencials en peixos alimentats amb recursos marins reduïts. La selecció genètica per a un creixement ràpid és capaç d'influir en la composició i l'activitat de la microbiota intestinal. La caracterització d'aquesta comunitat també va revelar la seua importància en la salut i el creixement dels peixos. Els factors genètics semblaven jugar un paper més important que la dieta en la formació de la composició de la microbiota intestinal, però les interaccions entre genètica i dieta van influir tant en les respostes de l'organisme com en les microbianes. En resum, la tesi presenta resultats prometedors per a millorar el creixement, la salut i l'adaptació ambiental en espècies d'aqüicultura, contribuint també a la sostenibilitat del sector aqüícola. / [EN] Aquaculture is projected as a vital means to feed the growing global population sustainably. However, to achieve this, fish production must be approached with sustainability and adaptability in mind, especially in the face of challenges like climate change and resource depletion. This requires innovations in genetics and nutrition to ensure the resilience of farmed fish populations. Understanding the interactions between organisms, microbiota, and the environment is crucial, and omics technologies offer a way to delve deeper into these dynamics. The genome of the gilthead sea bream, a significant European aquaculture species, has been sequenced, leading to insights into gene expansion and phenotypic plasticity. This thesis aimed to leverage this knowledge by integrating various omics approaches to annotate the genome and gut microbiome of this important Mediterranean species. The focus was on actions to conserve and "green" future aquaculture practices. One critical aspect addressed was the management of oxygen levels, given their declining availability due to climate change. Understanding fish responses to reduced oxygen is vital for sustainable aquaculture. Research on gilthead sea bream revealed adaptations to mild hypoxia, including a hypo-metabolic general response and changes in metabolic processes and gene expression profiling. Selective breeding and advancements in aquafeeds are also essential for sustainable aquaculture. The thesis monitored fish and diet evolution alongside a breeding program for growth, revealing differential responses in fish fed with reduced marine resources. Genetic selection for fast growth influenced the gut microbiota, highlighting the interconnectedness of genetics, diet, and microbial communities. Characterization of the gut microbiota revealed its importance in fish health and growth. Genetic factors appeared to play a more significant role than diet in shaping the gut microbiota composition, but interactions between genetics and diet influenced both host and microbial responses. Overall, the thesis presents promising outcomes for enhancing growth, health, and environmental adaptation in aquaculture species. By understanding the interconnectedness of genetics, nutrition, and microbiota, it aims to contribute to the sustainability of the aquaculture sector. / This PhD thesis has been elaborated by the PhD candidate thanks to two research contracts appointed to the framework of two H2020 European projects: AQUAEXCEL2020 “AQUAculture infrastructures for EXCELlence in European fish research towards 2020” (2015-2020; grant agreement nº 652831), and AquaIMPACT “Genomic and nutritional innovations for genetically superior farmed fish to improve efficiency in European aquaculture” (2019-2023; grant agreement nº 818367). During the thesis, the candidate completed a 3-months (91 days) stay in the Centre for Integrative Genetics (CIGENE), belonging to the Norwegian University of Life Sciences (NMBU) in Ås, Norway. This stay was financed by an EMBO Scientific Exchange Grant (grant agreement nº 10168). A grant from the iMOVE program from CSIC (grant agreement nº IMOVE23080) was also awarded, but not financially executed. Core publications of this thesis were funded by: AQUAEXCEL2020 H2020 EU Project (652831); PerformFISH H2020 EU Project (H2020-SFS-2016-2017; 727610); AquaIMPACT H2020 EU Project (818367); ThinkInAzul (THINKINAZUL/2021/024, PRTR-C17.I1); Bream-AquaINTECH (RTI2018–094128-B-I00); The rest of publications in which the candidate was involved received extra funding from: GAIN H2020 EU Project (773330) y AQUAEXCEL3.0 H2020 EU Project (871108) / Naya Català, F. (2024). The Two Genomes of Gilthead Sea Bream (Sparus aurata): a Multi-Omics and Holobiont Approach [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/205692 / Compendio

[ES] El principal objetivo de esta tesis fue evaluar el valor nutritivo de la pulpa granulada de remolacha (PR) producida en diferentes zonas azucareras de España. Inicialmente se caracterizó la composición química de PR procedentes del norte y sur de España, cosechadas en invierno y verano, respectivamente. Se compararon la composición química y el contenido de ácidos grasos y aminoácidos de 12 muestras de PR, agrupadas según su procedencia. La composición de la materia seca (MS) de la PR, se caracteriza por un bajo contenido en proteína cruda (8.7%), dentro del 62% de la fibra neutro detergente (FND), pero rica en FND (39.4%) y fibra soluble en detergente neutro (45.7%), y bajo en grasa bruta (1.2%) y almidón (0.9%). El análisis de componentes principales (CP) de los principales principios inmediatos indicó que ya los dos primeros CP explican el 62% de la variabilidad en la composición de la PR. Los valores de los autovectores de los CP indicaron un importante peso del contenido en almidón y FND en el primer CP y del contenido en cenizas en el segundo CP. Posteriormente se determinó la digestibilidad de un pienso control con sustitución de 20% de PR de cinco orígenes distintos, y su posible efecto en el valor nutritivo de estas PR para conejos de engorde. Se utilizaron 90 conejos de 42 días de edad con 1.49 ± 0.208 kg de peso vivo, alojados en jaulas metabólicas individuales y con alimentación ad libitum. La digestibilidad de los componentes de los piensos se determinó por el método convencional in vivo de recolección fecal total. La digestibilidad de cada una de las pulpas de remolacha se determinó mediante el método de sustitución. No se apreció efecto de la sustitución de componentes del pienso control por el 20% de PR de diferentes procedencias en el consumo voluntario de los conejos. La inclusión de PR en las dietas aumentó la digestibilidad de materia seca (MS), materia orgánica, energía bruta y de todas las fracciones fibrosas, y disminuyó la digestibilidad de la proteína bruta. Respecto al efecto de la procedencia, se observaron diferencias significativas (P<0.05) en la digestibilidad de todas las fracciones fibrosas, siendo la PR recolectada en verano la de mayor digestibilidad. El origen de la PR también afectó su valor nutritivo, con valores de energía digestible entre 11.8 y 14.5 MJ/kg MS y de proteína digestible entre 38 y 66 g/kg MS. Finalmente, para evaluar el efecto del nivel de inclusión de pulpa de remolacha, con o sin melaza, sobre el rendimiento del crecimiento, se utilizaron un total de 470 conejos de 28 días de edad, con 612.2 ± 103.4 gr. de peso vivo. Los animales fueron asignados aleatoriamente a cinco tratamientos dietéticos: Control, sin pulpa de remolacha; PR20 y PR40, con 20 y 40% de pulpa de remolacha sin melaza, respectivamente; y PRM20 y PRM40, con 20 y 40% de pulpa de remolacha con melaza, respectivamente. El consumo diario de alimento (CDA) y la ganancia media diaria (GMD) se controlaron a los 28, 49 y 59 días de edad. También se determinaron las características de la canal y del tracto digestivo a los 59 días de edad. La mortalidad y la morbilidad fueron controladas diariamente. La mortalidad durante el período de crecimiento fue mayor en los grupos PRM que en los PR (+9.2%; P<0,05). A mayor inclusión de PR, con o sin melaza, menor CDA y GMD de los animales, así como el rendimiento a la canal, la proporción de hígado y el porcentaje de grasa disecable de sus canales. Sin embargo, la mejor eficiencia alimenticia durante los últimos 10 días se obtuvo con el grupo PRM40. Respecto a los parámetros digestivos, cuanto mayor fue la inclusión de pulpa de remolacha, con o sin melaza, mayor el peso del tracto gastrointestinal vacío y ciego. De hecho, una mayor inclusión de pulpa de remolacha disminuyó el pH y la materia seca, y disminuyó el contenido total de ácidos grasos volátiles del ciego, más rico en ácido acético, pero más pobre en propiónico, isobutirico, isovalérico y valérico. / [CA] L'objectiu principal d'aquesta tesi era avaluar el valor nutritiu de la polpa granulada de remolatxa (PR) produïda en diferents zones de sucre d'Espanya. La composició química de PR del nord i del sud d'Espanya, recol·lectada a l'hivern i l'estiu, respectivament. Es va comparar la composició química i el contingut d'àcids grassos i aminoàcids de 12 mostres de PR, agrupades segons el seu origen. La matèria seca (MS) del PR es caracteritza per un baix contingut de proteïna crua (8,7%), dins del 62% de la fibra detergent neutra (FND), però ric en FND (39,4%) i fibra soluble en detergent neutre (45,7%) i baix en greixos bruts (1,2%) i midó (0,9%). L'anàlisi principal de components (CP) dels principals principis immediats va indicar que els dos primers CP ja expliquen el 62% de la variabilitat en la composició del PR. Els valors autovector CP van indicar un pes important del contingut de midó i FND al primer CP i del contingut de cendra al segon CP. Posteriorment, la digestibilitat d'un aliment de control es va determinar amb una substitució del 20% de PR de cinc orígens diferents i el seu possible efecte sobre el valor nutritiu d'aquests PR per engreixar conills. Es van utilitzar conills de 90 42 dies amb 1,49 ± 0,208 kg de pes corporal, allotjats en gàbies metabòliques individuals i amb alimentació ad libitum. La digestibilitat dels components dels pinsos va ser determinada pel mètode in vivo convencional de recol·lecció fecal total. La digestibilitat de cadascuna de les púlps de remolatxa es va determinar mitjançant el mètode de substitució. No hi va haver cap efecte apreciat de substituir els components de l'alimentació de control per un 20% de PR de diferents fonts sobre el consum voluntari de conills. La inclusió de PR en dietes va augmentar la digestibilitat de la matèria seca (MS), la matèria orgànica, l'energia crua i totes les fraccions fibroses i va disminuir la digestibilitat de la proteïna crua. Pel que fa a l'efecte de l'origen, es van observar diferències significatives (P < 0,05) en la digestibilitat de totes les fraccions fibroses, i el PR recollit a l'estiu és el que té la màxima digestibilitat. L'origen del PR també va afectar el seu valor nutritiu, amb valors d'energia digeribles entre 11,8 i 14,5 MJ / kg MS i proteïna digestible entre 38 i 66 g / kg MS. Finalment, sobre el rendiment del creixement, es van utilitzar un total de 470 conills de 28 dies, amb 612,2 ± 103,4 gr. de pes viu. Els animals van ser assignats aleatòriament a cinc tractaments dietètics: control, sense polpa de remolatxa; PR20 i PR40, amb polpa de remolatxa 20 i 40% sense melassa, respectivament; i PRM20 i PRM40, amb polpa de remolatxa de melassa del 20 i del 40%, respectivament. El consum diari d'aliments (CDA) i el benefici mitjà diari (GMD) es van controlar als 28, 49 i 59 dies d'edat. També es van determinar les característiques del canal i del tracte digestiu als 59 dies d'edat. La mortalitat i la morbiditat es controlaven diàriament. La mortalitat durant el període de creixement va ser superior als grups PRM que a la PR (+ 9,2%; P < 0,05). Com més gran sigui la inclusió de PR, amb o sense melassa, el CDA inferior i el GMD dels animals, així com el rendiment al canal, la proporció de fetge i el percentatge de greixos dissecables als vostres canals. Tanmateix, la millor eficiència alimentària durant els darrers deu dies es va obtenir amb el grup PRM40. Pel que fa als paràmetres digestius, com més gran sigui la inclusió de la polpa de remolatxa, amb o sense melassa, més gran sigui el pes del tracte gastrointestinal buit i cec. De fet, una major inclusió de la polpa de remolatxa va disminuir el pH i la matèria seca i va disminuir el contingut total d'àcids grassos volàtils al cec, més ric en àcid acètic, però més pobre en propionic, isobutiric, isoval I valeric, independentment de la temporada, proporciona un alt contingut de fibra, soluble i insoluble, tot i que no és una font important de proteïnes, aminoàcids o àcids grassos. / [EN] The main objective of this thesis was to evaluate the nutritional value of granulated beet pulp (PR) produced in different sugar-growing areas of Spain. Initially the chemical composition of PR from the north and south of Spain, harvested in winter and summer, respectively, was characterized. The chemical composition and fatty acid and amino acid content of 12 PR samples, grouped according to their origin, were compared. The composition of the dry matter (DM) of the PR is characterized by a low crude protein content (8.7%), within 62% of neutral detergent fiber (NDF), but rich in NDF (39.4%) and fiber. soluble in neutral detergent (45.7%), and low in crude fat (1.2%) and starch (0.9%). The analysis of principal components (PC) of the main immediate principles indicated that the first two PCs already explain 62% of the variability in the composition of the PR. The values of the CP eigenvectors indicated an important weight of the starch and NDF content in the first CP and the ash content in the second CP. Subsequently, the digestibility of a control feed with 20% replacement of PR from five different origins was determined, and its possible effect on the nutritional value of these PR for fattening rabbits. Ninety 42-day-old rabbits with 1.49 ± 0.208 kg live weight were used, housed in individual metabolic cages and fed ad libitum. The digestibility of feed components was determined by the conventional in vivo method of total fecal collection. The digestibility of each of the beet pulps was determined using the substitution method. No effect was seen of replacing components of the control feed with 20% PR from different sources on the voluntary consumption of the rabbits. The inclusion of PR in the diets increased the digestibility of dry matter (DM), organic matter, gross energy and all fibrous fractions, and decreased the digestibility of crude protein. Regarding the effect of origin, significant differences (P<0.05) were observed in the digestibility of all fibrous fractions, with the PR collected in summer being the one with the highest digestibility. The origin of PR also affected its nutritional value, with digestible energy values between 11.8 and 14.5 MJ/kg DM and digestible protein between 38 and 66 g/kg DM. Finally, to evaluate the effect of the level of inclusion of beet pulp, with or without molasses, on growth performance, a total of 470 rabbits of 28 days of age were used, with 612.2 ± 103.4 gr. live weight. The animals were randomly assigned to five dietary treatments: Control, without beet pulp; PR20 and PR40, with 20 and 40% beet pulp without molasses, respectively; and PRM20 and PRM40, with 20 and 40% beet pulp with molasses, respectively. Daily feed intake (DAI) and average daily gain (ADG) were monitored at 28, 49 and 59 days of age. The characteristics of the carcass and digestive tract were also determined at 59 days of age. Mortality and morbidity were monitored daily. Mortality during the growth period was higher in the PRM than in the PR groups (+9.2%; P<0.05). The greater the inclusion of PR, with or without molasses, the lower the ADC and ADG of the animals, as well as the carcass yield, the proportion of liver and the percentage of dissectable fat in their carcasses. However, the best feed efficiency during the last 10 days was obtained with the PRM40 group. Regarding the digestive parameters, the greater the inclusion of beet pulp, with or without molasses, the greater the weight of the empty and blind gastrointestinal tract. In fact a greater inclusion of beet pulp decreased the pH and dry matter, and decreased the total content of volatile fatty acids of the caecum, richer in acetic acid, but poorer in propionic, isobutyric, isovaleric and valeric acids. Regarding the effect of the harvest season on the chemical characteristics of granulated sugar beet pulp, regardless of the season, it provides high fiber content, soluble and insoluble, although it is not an important source of protein / Arce Cabrera, ON. (2024). Utilización de pulpa granulada de remolacha en la alimentación de conejos en cebo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/206201

Tesis por compendio / [ES] El rápido crecimiento de la acuicultura ha generado una serie de problemas relacionados con la disponibilidad de ingredientes marinos esenciales en la alimentación de peces, debido a su alto contenido en ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFAs) omega-3. Una estrategia altamente innovadora para la obtención de nuevos ingredientes ricos en LC-PUFAs, consiste en el cultivo intensivo de organismos que sean capaces de producirlos a partir de fuentes que carecen de éstos, como son los subproductos de industrias agroalimentarias. Este enfoque requiere entender la capacidad biosintética del organismo en cuestión, y cómo ésta se puede modular para aumentar la acumulación de estos compuestos. Esta Tesis Doctoral plantea una serie de estudios dirigidos a esclarecer el potencial de los gamáridos para aplicar esta estrategia. La biosíntesis de LC-PUFAs en animales requiere de la acción coordinada de enzimas elongasas y desaturasas, implicadas en la conversión de ácidos grasos relativamente cortos y poco insaturados, en LC-PUFAs de alto valor nutricional. Así pues, esta Tesis Doctoral ha investigado, por un lado, la presencia y la actividad de genes involucrados en la biosíntesis de LC-PUFAs en gamáridos tanto marinos como dulceacuícolas. Por otro lado, ha estudiado cómo diferentes dietas y temperaturas afectan al metabolismo de ácidos grasos, crecimiento y supervivencia, en el gamárido marino Gammarus locusta, tanto a nivel fisiológico y composicional, como a nivel molecular. Los resultados de la primera parte demuestran que los gamáridos tienen varias elongasas, pero carecen de desaturasas. Se identificaron tres tipos de elongasas (elovl4, elovl6, y elovl1/7-like) en el gamárido marino Echinogammarus marinus, siendo elovl4 y elovl1/7-like clave para la elongación de LC-PUFAs. Este mismo patrón de elongasas se repite también para los gamáridos dulceacuícolas. Sorprendentemente, se han encontrado desaturasas front-end (fed), methyl-end (wx-des), y una elongasa del tipo Elovl2/5 únicamente en transcriptomas de gamáridos dulceacuícolas. Posteriores análisis moleculares y filogenéticos han podido determinar que estas secuencias fed, wx-des, y elovl2/5 son propias de rotíferos bdeloideos, epibiontes de gamáridos dulceacuícolas. Estos hallazgos, más allá de apuntar el potencial biosintético de los rotíferos bdeloideos, revela una relación constante entre éstos y los gamáridos en ecosistemas dulceacuícolas. La segunda parte de la Tesis analiza cómo dieta y temperatura modulan el metabolismo de ácidos grasos, crecimiento y supervivencia en Gammarus locusta. Los resultados han mostrado que G. locusta experimenta un mayor crecimiento, aunque también mayores tasas de mortalidad, cuando se cultiva a temperaturas elevadas. La mortalidad en G. locusta también aumenta cuando este se alimenta con una dieta rica en ácidos grasos saturados (SFAs) y carente de LC-PUFAs. Los perfiles de ácidos grasos en gamáridos reflejan las dietas consumidas, independientemente de la temperatura; aunque cabe destacar que los gamáridos alimentados con dietas carentes de LC-PUFAs conservan niveles apreciables de estos compuestos en sus lípidos corporales. A nivel molecular, una dieta sin LC-PUFAs y rica en SFAs disminuye el catabolismo de ácidos grasos y favorece su acumulación modulando la expresión de genes involucrados en estos procesos. Además, estas mismas condiciones afectan negativamente el desarrollo y supervivencia al influir en genes relacionados con el ciclo de muda. Además, se ha observado que temperaturas altas aceleran el desarrollo e incrementan la mortalidad. Según estos resultados, puede concluirse que las temperaturas elevadas y dietas carentes de LC-PUFAs no son adecuadas para el cultivo de G. locusta cuando el objetivo final es la obtención de biomasa rica en estos compuestos, ya que dichas condiciones afectan negativamente al perfil nutricional del animal y a su supervivencia. / [CA] El ràpid creixement de l'aqüicultura ha generat una sèrie de problemes relacionats amb la disponibilitat d'ingredients marins essencials en l'alimentació de peixos, a causa del seu alt contingut en àcids grassos poliinsaturats de cadena llarga (LC-PUFAs) omega-3. Una estratègia altament innovadora per a l'obtenció de nous ingredients rics en LC-PUFAs, consistix en el cultiu intensiu d'organismes que siguen capaços de produir-los a partir de fonts que no els ténen, com són els subproductes d'indústries agroalimentàries. Aquesta estratègia requerix entendre la capacitat biosintètica de l'organisme en qüestió, i com aquesta es pot modular per a augmentar l'acumulació d'estos compostos. Esta Tesi Doctoral planteja una sèrie d'estudis dirigits a esclarir el potencial dels gammàrids per a aplicar esta estratègia. La biosíntesi de LC-PUFAs en animals requerix de l'acció coordinada d'enzims elongases i desaturases, implicats en la conversió d'àcids grassos relativament curts i poc insaturats, en LC-PUFAs d'alt valor nutricional. Així doncs, esta Tesi Doctoral ha investigat, d'una banda, la presència i l'activitat de gens involucrats en la biosíntesi de LC-PUFAs en gammàrids tant marins com dulciaqüícoles. D'altra banda, ha estudiat com diferents dietes i temperatures afecten el metabolisme d'àcids grassos, creixement i supervivència, en el gammàrid marí Gammarus locusta, tant a nivell fisiològic i composicional, com a nivell molecular. Els resultats de la primera part demostren que els gammàrids ténen diverses elongases, però manquen de desaturases. Es van identificar tres tipus d'elongases (elovl4, elovl6, i elovl1/7-like) en el gammàrid marí Echinogammarus marinus, sent elovl4 i elovl1/7-like clau per a l'elongació de LC-PUFAs. Este mateix patró d'elongases es repetix també per als gammàrids dulciaqüícoles. Sorprenentment, s'han trobat desaturases front-end (fed), methyl-end (wx-des), i una elongasa del tipus Elovl2/5 únicament en transcriptomes de gammàrids dulciaqüícoles. Posteriors anàlisis moleculars i filogenètics han pogut determinar que estes seqüències fed, wx-des, i elovl2/5 són pròpies de rotífers bdeloides, epibionts de gammàrids dulciaqüícoles. Estes troballes, més enllà d'apuntar el potencial biosintètic dels rotífers bdeloides, revela una relació constant entre estos i els gammàrids en ecosistemes dulciaqüícoles. La segona part de la Tesi analitza com dieta i temperatura modulen el metabolisme d'àcids grassos, creixement i supervivència en Gammarus locusta. Els resultats han mostrat que G. locusta experimenta un major creixement, encara que també majors taxes de mortalitat, quan es cultiva a temperatures elevades. La mortalitat en G. locusta també augmenta quan este s'alimenta amb una dieta rica en àcids grassos saturats (SFAs) i sense LC-PUFAs. Els perfils d'àcids grassos en gammàrids reflectixen les dietes consumides, independentment de la temperatura; encara que cal destacar que els gamàrids alimentats amb dietes mancants de LC-PUFAs conserven nivells apreciables d'estos compostos en els seus lípids corporals. A nivell molecular, una dieta sense LC-PUFAs i rica en SFAs disminuïx el catabolisme d'àcids grassos i afavorix la seua acumulació modulant l'expressió de gens involucrats en estos processos. A més, estes mateixes condicions afecten negativament el desenvolupament i supervivència al influir en gens relacionats amb el cicle de muda. A més, s'ha observat que temperatures altes acceleren el desenvolupament i incrementen la mortalitat. Segons estos resultats, pot concloure's que les temperatures elevades i dietes mancants de LC-PUFAs no són adequades per al cultiu de G. locusta quan l'objectiu final és l'obtenció de biomassa rica en estos compostos, ja que estes condicions afecten negativament el perfil nutricional de l'animal i a la seua supervivència. / [EN] The rapid growth of aquaculture has generated a series of problems related to the availability of essential marine ingredients in fish feed, due to their high content of omega-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFAs). A highly innovative strategy for obtaining new ingredients rich in LC-PUFAs relies on the intensive culture of organisms that are capable of producing LC-PUFAs from sources that lack them, such as the by-products of agri-food industries. This approach requires understanding the biosynthetic capacity of the organism, and how this can be modulated to increase the accumulation of these compounds. This Doctoral Thesis proposes a series of studies aimed at clarifying the potential of gammarids to apply this strategy. LC-PUFA biosynthesis requires the coordinated action of elongase and desaturase enzymes, involved in the conversion of relatively short and poorly unsaturated fatty acids into LC-PUFAs of high nutritional value. Thus, this Doctoral Thesis has investigated, on one hand, the presence and activity of genes involved in the LC-PUFAs biosynthesis in both marine and freshwater gammarids. On the other hand, we have studied how different diets and temperatures affect fatty acid metabolism, growth and survival, in the marine gammarid Gammarus locusta, both at a physiological and compositional level, and at a molecular level. The results of the first part demonstrate that gammarids have several elongases, but lack desaturases. Three types of elongases (elovl4, elovl6, and elovl1/7-like) were identified in the marine gammarid Echinogammarus marinus, being elovl4 and elovl1/7-like key for LC-PUFA elongation. This same pattern of elongases is also present in their freshwater counterparts. Surprisingly, front-end desaturases (fed), methyl-end (wx-des), and an Elovl2/5-type elongase have been found only in transcriptomes built from freshwater gammarids. Subsequent molecular and phylogenetic analyses have been able to determine that these fed, wx-des, and elovl2/5 sequences are typical of bdelloid rotifers, which are epibionts of freshwater gammarids. These findings, beyond pointing out the biosynthetic potential of bdelloid rotifers, reveal a constant relationship between them and gammarids in freshwater ecosystems. The second part of the Thesis focuses on how diet and temperature modulate fatty acid metabolism, growth and survival in Gammarus locusta. The results have shown that G. locusta experiences greater growth, but also higher mortality rates, when grown at higher temperatures. Mortality in G. locusta also increases when it is fed with a diet rich in saturated fatty acids (SFAs) and lacking LC-PUFAs. Fatty acid profiles in gammarids reflect the diets consumed, regardless of temperature; although it is worth noting that gammarids fed with diets lacking LC-PUFAs still show levels of these compounds in their body lipids. At a molecular level, a diet lacking LC-PUFAs and rich in SFAs decreases the catabolism of fatty acids and enhances their accumulation by modulating the expression of genes involved in these processes. Furthermore, these same conditions negatively affect development and survival by influencing genes related to the molting cycle. In addition, it has been observed that higher temperatures accelerate development and increase mortality. According to these results, it can be concluded that higher temperatures and diets lacking LC-PUFAs are not suitable for the culture of G. locusta when the final outcome is to obtain a biomass rich in these compounds, since these conditions negatively affect the nutritional profile of the animal and its survival. / This research was supported by the ERA-NET BlueBio COFUND Project SIDESTREAM (Grant ID 68), co-funded through national funds provided by the Agencia Estatal de Investigación, Spain, grant no. PCI2020-111960/MCIN/AEI/10.13039/501100011033, the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF), FKZ161B0950B, and the Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Por- tugal (BLUEBIO/0005/2019). Additional funding was received through the project IMPROMEGA Agencia Española de Investigación, Spain, grant no. RTI2018-095119-B-100, MCIU/AEI/FEDER/UE/ MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ and FEDER ‘A way to make Europe / Ribes Navarro, A. (2024). Biosíntesis de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga en gamáridos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207006 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El cambio climático ha aumentado la exposición de los cultivos a estreses como la sequía o la salinidad y, por tanto, tiene un impacto negativo en el rendimiento de las plantas y los cultivos en un mundo con una población en aumento en el que la seguridad alimentaria está amenazada. Existe un interés en desarrollar variedades y cultivares con mayor tolerancia a estreses abióticos. Con esta finalidad desarrollamos un abordaje, en cultivos con un alto valor económico y nutricional como brócoli y melón, para identificar rasgos fisiológicos y bioquímicos posiblemente limitantes de estrés abiótico y, por tanto, podrían ser dianas biotecnológicas para mejorar la tolerancia a estrés abiótico o que pueden ser útiles para predecir la tolerancia de variedades no caracterizadas previamente. En la presente tesis, empleamos fisiología y metabolómica para identificar como rasgos distintivos de tolerancia a estrés por sequía en brócoli, la fotosíntesis neta, la eficiencia en el uso del agua, la conductancia estomática, el ácido abscísico, metabolitos relacionados con el metabolismo del azufre y otras moléculas como la urea, el ácido quínico y el ácido glucónico lactona. Por otra parte, en melón encontramos el potencial hídrico y varios aminoácidos como serina, fenilalanina, glicina, isoleucina, asparagina y triptófano como rasgos distintivos entre cultivares tolerantes o sensibles bajo estrés por sequía. Al respecto del estrés salino, identificamos el ratio Na+/K+ como rasgo distintivo tanto para brócoli como para melón mientras que sólo en brócoli, la transpiración y la conductancia estomática como rasgos fisiológicos útiles y, en cuanto a rasgos bioquímicos, hormonas como el ácido abscísico, el ácido jasmónico y el ácido indol-3-acético así como metabolitos del ciclo de Krebs y el contenido total de los relacionados glutatión, cisteína y metionina y prolina, se mostraron como indicadores de respuestas a estrés salino en brócoli. Sin embargo, en melón, encontramos prolina, fenilalanina e histidina como rasgo distintivo de tolerancia a estrés salino. También utilizamos herramientas metabolómicas para identificar que el ácido γ-aminobutírico correlaciona con un mejor sabor del brócoli. Además, dada la importancia del metabolismo del azufre y la tolerancia al estrés, así como su relación con las propiedades nutricionales del brócoli, llevamos a cabo la caracterización de las enzimas serina O-acetiltransferasas de brócoli. La evidencia que encontramos sugiere que las dianas biotecnológicas más prometedoras para mejorar la tolerancia al estrés son los parálogos BoSAT1d y BoSAT3. / [CA] El canvi climàtic ha augmentat l'exposició dels cultius a estressos com la sequera o la salinitat i, per tant, té un impacte negatiu en el rendiment de les plantes i els cultius en un món amb una població en augment on la seguretat alimentària està amenaçada . Hi ha un interès a desenvolupar varietats i cultivars amb més tolerància a estressos abiòtics. A aquest efecte desenvolupem un abordatge, en cultius amb un alt valor econòmic i nutricional com ara bròquil i meló, per identificar trets fisiològics i bioquímics possiblement limitants d'estrès abiòtic i, per tant, podrien ser dianes biotecnològiques per millorar la tolerància a estrès abiòtic o que poden ser útils per predir la tolerància de varietats no prèviament caracteritzades. En aquesta tesi, utilitzem fisiologia i metabolòmica per identificar com a trets distintius de tolerància a estrès per sequera en bròquil, la fotosíntesi neta, l'eficiència en l'ús de l'aigua, la conductància estomàtica, l'àcid abscísic, metabòlits relacionats amb el metabolisme del sofre i altres molècules com la urea, l'àcid quínic i l'àcid glucònic lactona. D'altra banda, en meló trobem el potencial hídric i diversos aminoàcids com a serina, fenilalanina, glicina, isoleucina, asparagina i triptòfan com a trets distintius entre cultivars tolerants o sensibles sota estrès per sequera. Pel que fa a l'estrès salí, identifiquem la ràtio Na+/K+ com a tret distintiu tant per a bròquil com per a meló mentre que només en bròquil, la transpiració i la conductància estomàtica com a trets fisiològics útils i, quant a trets bioquímics, hormones com l'àcid abscísic , l'àcid jasmònic i l'àcid indol-3-acètic així com metabòlits del cicle de Krebs i el contingut total dels relacionats glutatió, cisteïna i metionina i prolina, es van mostrar com a indicadors de respostes a estrès salí en bròquil. Tot i això, en meló, trobem prolina, fenilalanina i histidina com a tret distintiu de tolerància a estrès salí. També utilitzem eines metabolòmiques per identificar que l'àcid γ-aminobutíric correlaciona amb un millor sabor del bròquil. A més, atesa la importància del metabolisme del sofre i la tolerància a l'estrès, així com la seva relació amb les propietats nutricionals del bròquil, duem a terme la caracterització dels enzims serina O-acetiltransferases de bròquil. La seva evidència suggereix que les dianes biotecnològiques més prometedores per millorar la tolerància a l'estrès són els paràlegs BoSAT1d i BoSAT3. / [EN] Climate change has increased the exposure of crops to stresses like drought and salinity and, thus, it has a negative impact on plant performance and crop yield in a world with an increasing population. This threatens food security. There is an interest in developing new varieties and cultivars of crops with enhanced tolerance to abiotic stresses. With this aim, we developed an approach in crops with high economic and nutritional values, such as broccoli and melon, to identify physiological and biochemical traits that could be limiting factors for abiotic stress and, thus are likely biotechnological targets for improving abiotic stress tolerance or may be useful for predicting tolerance of uncharacterized varieties. In the present thesis, we used physiology and metabolomics to identify as distinctive traits for drought stress tolerance in broccoli, net photosynthesis, water use efficiency, stomatal conductance, abscisic acid, metabolites related to sulfur metabolism and other molecules such as urea, quinic acid and gluconic acid lactone. On the other hand, in melon, we found water potential and several amino acids as serine, phenylalanine, glycine, isoleucine, asparagine and tryptophan to be differential traits among tolerant and sensitive cultivars under drought stress. Regarding salt stress tolerance, we identified Na+/K+ ratios as a distinctive trait for both broccoli and melon whereas in broccoli, but not melon, transpiration, and stomatal conductance were useful physiological traits. Concerning biochemical traits, hormones, such as abscisic acid, jasmonic acid and indole-3-acetic acid, metabolites of the Krebs cycle and total content of the related glutathione, cysteine and methionine and proline proved to be indicative of saline stress responses in broccoli. However, in melon, we found only proline, phenylalanine and histidine as a distinctive trait of salt stress tolerance. We also used metabolomic tools to identify that γ-Aminobutyric acid correlates with a better taste in broccoli. Given the importance of sulfur metabolism in stress tolerance, as well as its link with the nutritional properties of broccoli, we also carried out the characterization of the serine O-acetyltransferase enzymes in broccoli. Among the eight isoforms found in this species, our data suggest that the most promising biotechnological targets for enhancing stress tolerance are the BoSAT1d and the BoSAT3 paralogues. / I am a recipient of the FPU19/01977 grant from the Spanish Ministerio de Universidades. This work was funded by the RTC-2017-6468-2-AR project (APROXIMACIONES MOLECULARES PARA INCREMENTAR LA TOLERANCIA A SALINIDAD Y SEQUÍA DEL BRÓCOLI) awarded by the “Agencia estatal de Investigación” / Chevilly Tena, S. (2024). Molecular approaches to characterize and improve abiotic stress tolerance in broccoli and other crops [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213681 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La agricultura moderna enfrenta un doble desafío, garantizar la seguridad alimentaria mundial y ejecutarla de manera sostenible. Se prevé que la población mundial seguirá creciendo durante las próximas tres décadas, hasta alcanzar aproximadamente 10×109 personas en 2050. Sin embargo, el estrés por salinidad plantea un peligro importante no solo en la degradación del suelo sino además para el crecimiento, desarrollo y rendimiento de diversos cultivos, poniendo en riesgo la alimentación mundial; siendo considerado como uno de los agentes más dañinos para el ciclo de vida de la planta. Actualmente, entre el 20% y el 30% de la tierra cultivable en todo el mundo está afectada por la salinidad, y se estima que para 2050 el área afectada superará el 50%. Situación que ha empeorado a lo largo de los años debido al impacto del cambio climático acelerado. Generalmente, la mayoría de los cultivos hortícolas son altamente susceptibles a la salinidad, con un umbral no mayor a 2 dS m-1. Estos cultivos están conformados por una amplia gama de especies de gran importancia para la alimentación humana. El tomate (Solanum lycopersicum L.) y la lechuga (Lactuca sativa L.), son cultivos hortícolas de alto valor para la economía y el consumo de la humanidad. La producción de tomate en el mundo asciende a más de 182 millones de toneladas y de lechuga a más de 29 millones. Sin embargo, el estrés salino provoca una reducción significativa en el desarrollo de estos cultivos y una pérdida de rendimiento a través del estrés iónico, osmótico y oxidativo. En los últimos años, los productos bioestimulantes han sido reconocidos como herramientas agronómicas innovadoras para generar sistemas sostenibles, mejorando la productividad agrícola, el rendimiento, la salud de las plantas y la tolerancia a factores de estrés como la salinidad. Prueba de ello es el aumento de las publicaciones científicas y la constante expansión de su mercado. De hecho, los bioestimulantes afectan positivamente el metabolismo de las plantas en condiciones ambientales óptimas y subóptimas. Sin embargo, los procesos que desencadenan los bioestimulantes suelen ser difíciles de identificar y todavía están en estudio. Por tanto, es crucial evaluar los mecanismos de acción de los bioestimulantes en diferentes condiciones experimentales, como se ha realizado en el presente estudio. El estudio presenta dos objetivos, un principal: Determinar la influencia de la aplicación de dos formulaciones del bioestimulante BALOX® sobre los mecanismos de tolerancia al estrés osmótico, iónico y oxidativo causado por el exceso de sales solubles en cultivos hortícolas; y un objetivo secundario: Evaluar los efectos de la aplicación del producto bioestimulante BALOX® sobre la mejora de la calidad de distintos suelos tanto en condiciones no salinas como salinas. Para alcanzar el primer objetivo, se evaluó el impacto de dos formulaciones y diferentes dosis del bioestimulante y se analizaron diversos parámetros biométricos de las plantas de tomate y lechuga, y múltiples marcadores bioquímicos de estrés, como pigmentos fotosintéticos, concentraciones de iones en raíces y hojas, contenidos foliares de diferentes osmolitos, marcadores de estrés oxidativo, y compuestos antioxidantes, así como la actividad específica de diversas enzimas antioxidantes, en plantas sometidas a la combinación de diversos niveles de salinidad del agua de riego y del suelo en distintas clases texturales. Respecto al segundo objetivo, se estudió el efecto del bioestimulante en la mejora de la calidad del suelo, que es el medio que sustenta el sistema radicular. Para ello, se analizaron varias propiedades físicas (estabilidad de los agregados, densidad aparente y porcentaje de porosidad) y químicas (conductividad eléctrica, capacidad de intercambio catiónico y materia orgánica) del suelo. Además, se determinaron diferentes parámetros del sistema radicular y foliar de plantas de S. lycopersicum... / [CA] L'agricultura moderna enfronta un doble desafiament, garantir la seguretat alimentària mundial i executar-la de manera sostenible. Es preveu que la població mundial continuarà creixent durant les pròximes tres dècades, fins a aconseguir aproximadament 10×109 persones en 2050. No obstant això, l'estrés per salinitat planteja un perill important no sols en la degradació del sòl sinó a més per al creixement, desenvolupament i rendiment de diversos cultius, posant en risc l'alimentació mundial; sent considerat com un dels agents més nocius per al cicle de vida de la planta. Actualment, entre el 20% i el 30% de la terra cultivable a tot el món està afectada per la salinitat, i s'estima que per a 2050 l'àrea afectada superarà el 50%. Situació que ha empitjorat al llarg dels anys a causa de l'impacte del canvi climàtic accelerat. Generalment, la majoria dels cultius hortícoles són altament susceptibles a la salinitat, amb un límit no major a 2 dS m-1. Estos cultius estan conformats per una àmplia gamma d'espècies de gran importància per a l'alimentació humana. La tomaca (Solanum lycopersicum L.) i l'encisam (Lactuca sativa L.), són cultius hortícoles de gran importància per a l'economia i el consum de la humanitat. La producció de tomaca en el món ascendix a més de 182 milions de tones i l'encisam a més de 29 milions. No obstant això, l'estrés salí provoca una reducció significativa en el desenvolupament d'estos cultius i una pèrdua de rendiment a través de l'estrés iònic, osmòtic i oxidatiu. En els últims anys, els productes biostimulants han sigut reconeguts com a ferramentes agronòmiques innovadores per a generar sistemes sostenibles, millorant la productivitat agrícola, el rendiment, la salut de les plantes i la tolerància a factors d'estrés com la salinitat. Prova d'això és l'augment de les publicacions científiques i la constant expansió del seu mercat. De fet, els biostimulants afecten positivament el metabolisme de les plantes en condicions ambientals òptimes i subòptimes. No obstant això, els processos que desencadenen els biostimulants solen ser difícils d'identificar i encara estan en estudi. Per tant, és crucial avaluar els mecanismes d'acció dels biostimulants en diferents condicions experimentals, com s'ha realitzat en el present estudi. L'estudi presenta dos objectius, un principal: Determinar la influència de l'aplicació de dos formulacions del biostimulant BALOX® sobre mecanismes de tolerància a l'estrés osmòtic, iònic i oxidatiu causat per l'excés de sals solubles en cultius hortícoles; i un objectiu secundari: Avaluar els efectes de l'aplicació del producte biostimulant BALOX® sobre la millora de la qualitat de diferents sòls tant en condicions no salines com salines. Per a aconseguir el primer objectiu, es va avaluar l'impacte de dos formulacions i diferents dosis del biostimulant i es va analitzar diversos paràmetres biomètrics de les plantes de tomaca i encisam, i múltiples marcadors bioquímics d'estrés, com a pigments fotosintètics, concentracions d'ions en arrels i fulles, continguts foliars de diferents osmolits, marcadors d'estrés oxidatiu, l'activitat específica de diversos antioxidants enzimàtics i compostos antioxidants, en plantes sotmeses a la combinació de diversos nivells de salinitat de l'aigua de reg i del sòl en diferents classes texturals. Respecte al segon objectiu, es va estudiar l'efecte del biostimulant en la millora de la qualitat del sòl, que és el medi que sustenta el sistema radicular. Per a això, es van analitzar diverses propietats físiques (estabilitat dels agregats, densitat aparent i percentatge de porositat) i químiques (conductivitat elèctrica, capacitat d'intercanvi catiònic i matèria orgànica) del sòl. A més, es van determinar diferents paràmetres del sistema radicular i foliar de plantes de S. lycopersicum. L'aplicació del biostimulant BALOX ® va tindre un efecte global positiu en el creixement de les plantes de tomaca i encisam tractades... / [EN] Modern agriculture faces a double challenge: guaranteeing global food security and executing it in a sustainable manner. The world population is expected to continue growing over the next three decades, reaching approximately 10x109 people in 2050. However, salinity stress poses a significant danger not only to soil degradation but also to the growth, development and yield of various crops, putting global food at risk and being considered one of the most harmful agents for the life cycle of the plant. Currently, between 20% and 30% of arable land worldwide is affected by salinity, and it is estimated that by 2050 the affected area will exceed 50%. A situation that has worsened over the years due to the impact of accelerated climate change. Generally, most horticultural crops are highly susceptible to salinity, with a threshold no greater than 2 dS m-1. These crops comprise a wide range of species of great importance for human nutrition. Tomato (Solanum lycopersicum L.) and lettuce (Lactuca sativa L.) are horticultural crops of great importance for the economy and consumption of humanity. Tomato production in the world amounts to more than 182 million tons, and lettuce production to more than 29 million. However, salt stress causes a significant reduction in the development of these crops and a loss of yield through ionic, osmotic and oxidative stress. In recent years, biostimulant products have been recognized as innovative agronomic tools to generate sustainable systems, improving agricultural productivity, yield, plant health and tolerance to stress factors such as salinity. Proof of this is the increase in scientific publications and the constant expansion of their market. In fact, biostimulants positively affect plant metabolism under optimal and suboptimal environmental conditions. However, the processes triggered by biostimulants are often difficult to identify and are still being studied. Therefore, it is crucial to evaluate the mechanisms of action of biostimulants under different experimental conditions, as has been done in the present study. The study has two objectives: the main one is to determine the influence of the application of two formulations of the biostimulant BALOX® on the tolerance mechanisms to osmotic, ionic and oxidative stress caused by excess soluble salts in horticultural crops; and a secondary objective is to evaluate the effects of the application of the biostimulant product BALOX® on the improvement of the quality of different soils in both non-saline and saline conditions. To achieve the first objective, the impact of two formulations and different doses of the biostimulant was evaluated by analyzing various biometric parameters of tomato and lettuce plants, and multiple biochemical stress markers, such as photosynthetic pigments, ion concentrations in roots and leaves, foliar contents of different osmolytes, oxidative stress biomarkers, and antioxidant compounds, as well as the specific activity of several antioxidant enzymes, in plants subjected to the combination of various salinity levels of irrigation water and soil in different textural classes. Regarding the second objective, the effect of the biostimulant on improving the quality of the soil, which is the medium that supports the root system, was studied. To this end, several physical (aggregate stability, apparent density and percentage of porosity) and chemical (electrical conductivity, cationic exchange capacity and organic matter) properties of the soil were analyzed. In addition, different parameters of the root and leaf system of S. lycopersicum plants were determined. The application of the biostimulant BALOX® had an overall positive effect on the growth of the treated tomato and lettuce plants... / Zuzunaga Rosas, JG. (2024). Evaluación del producto bioestimulante BALOX® como inductor de tolerancia en cultivos hortícolas frente al estrés causado por el exceso de sales solubles en suelos y aguas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213213 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] Los pseudocóccidos (Hemiptera: Pseudococcidae), comúnmente conocidos como cochinillas harinosas, son insectos hemípteros chupadores de savia que se alimentan del floema de las plantas. Estos insectos están entre las plagas más perjudiciales de varios cultivos subtropicales. En la cuenca mediterránea, diversas especies invasoras de pseudocóccidos se han establecido y convertido en plagas clave de cítricos y caquis, dos cultivos que abarcan un amplio territorio y tienen una gran importancia económica en la Comunidad Valenciana. Convencionalmente, los pseudocóccidos han sido controlados mediante el uso de insecticidas; sin embargo, los riesgos ambientales que conlleva su uso han llevado a la implementación de políticas para reducir su uso, incluida la prohibición de varias materias activas. Por lo tanto, es necesario desarrollar e implementar estrategias de gestión alternativas. Entre estas estrategias, fomentar el control biológico es una de las más prometedoras. Para identificar y evaluar diferentes estrategias que puedan mejorar el control biológico de pseudocóccidos, en esta tesis estudié varios factores que pueden influir en la abundancia de estas plagas en cultivos subtropicales mediterráneos. En el primer capítulo, describí las interacciones entre las hormigas nativas del Mediterráneo y el pseudocóccido invasor Delottococcus aberiae en los cítricos mediterráneos. Demostré que la hormiga mediterránea Lasius grandis y D. aberiae han establecido una relación mutualista que puede facilitar la invasión del pseudocóccido. En el segundo capítulo, evalué si la exclusión física de L. grandis de las copas de los cítricos puede mejorar el control de D. aberiae. Descubrí que la exclusión de hormigas de las copas de los cítricos puede reducir la densidad y el daño de D. aberiae, probablemente debido a un aumento en la abundancia de depredadores generalistas. En el tercer capítulo, identifiqué el complejo de pseudocóccidos que ataca al caqui mediterráneo y describí su dinámica estacional. Este estudio reveló que Pseudococcus longispinus se ha convertido en la especie de pseudocóccido más abundante en el cultivo y puede alcanzar niveles altos de infestación en la cosecha. También describí la fenología de P. longispinus y evalué el efecto potencial del cambio climático en su fenología, prediciendo que el número de generaciones y el daño potencial aumentarán en los próximos años. En el cuarto capítulo, identifiqué el complejo de parasitoides de P. longispinus en caqui. Descubrí que P. longispinus estuvo parasitado por un complejo diverso de parasitoides dominado por una especie de encírtido, Anagyrus fusciventris. Este parasitoide puede reducir eficazmente la densidad de la plaga a pesar de la alta abundancia de hiperparasitoides. También determiné el tamaño del hospedador parasitado por A. fusciventris, lo cual sería valioso para programar liberaciones de parasitoides. Finalmente, en el quinto capítulo, evalué si la heterogeneidad del hábitat afecta la densidad de pseudocóccidos en cítricos y caquis. Por un lado, encontré que la proporción de monocultivo circundante aumentó la densidad tanto de D. aberiae en los cítricos como de P. longispinus en caqui. Por otro lado, los hábitats no agrícolas, tanto los hábitats seminaturales que rodean el cultivo como la cubierta vegetal entre filas, redujeron la abundancia de P. longispinus en caqui al aumentar su parasitismo. Estos hallazgos mostraron que las estrategias de diversificación del hábitat pueden mejorar el control de los pseudocóccidos. En resumen, esta tesis ha identificado diferentes estrategias que pueden implementarse para mejorar el control biológico de las cochinillas en cítricos y caquis mediterráneos, incluyendo la gestión de hormigas mutualistas, la liberación aumentativa de parasitoides y la gestión del hábitat. Los hallazgos de esta tesis deben ser considerados dentro de los programas de Gestión Integrada de Plagas contra pseudocóccidos en cultivos subtropicales. / [CA] Els pseudocòccids (Hemiptera: Pseudococcidae), coneguts com cotonets, són insectes hemípters xucladors de saba que s'alimente del floema de les plantes. Aquests insectes estan entre les plagues més perjudicials per a diversos cultius subtropicals. A la conca mediterrània, diverses espècies invasores de cotonets s'han establert i esdevingut plagues clau en diversos cultius, com ara els cítrics i els caquis, que abasten un ampli territori i tenen una gran importància econòmica a la Comunitat Valenciana. Convencionalment, els cotonets s'han controlat mitjançant l'ús insecticides; no obstant això, els riscos ambientals han portat a la implementació de polítiques per reduir el seu ús, incloent la prohibició de diverses matèries actives. Per tant, és necessari implementar estratègies de gestió alternatives. Entre aquestes estratègies, fomentar el control biològic és una de les més prometedores. Per identificar i avaluar diferents estratègies que puguen millorar el control biològic dels cotonets, en esta tesi vaig estudiar diversos factors que poden influir en l'abundància d'estes plagues en cultius subtropicals mediterranis. Al primer capítol, vaig descriure les interaccions entre les formigues natives del Mediterrani i el cotonet invasor Delottococcus aberiae en els cítrics mediterranis. Ací vaig demostrar que la formiga mediterrània Lasius grandis i D. aberiae han establert una relació mutualista que pot facilitar la invasió del pseudocòccid. Al segon capítol, vaig avaluar si l'exclusió física de L. grandis de les copes dels cítrics pot millorar el control de D. aberiae. Vaig descobrir que l'exclusió de formigues de les copes dels cítrics pot reduir la densitat i el danys de D. aberiae, probablement a causa d'un augment en l'abundància de depredadors generalistes. Al tercer capítol, vaig identificar les espècies de cotonets que ataquen el caqui mediterrani i vaig descriure la seua dinàmica estacional. Aquest estudi va revelar que Pseudococcus longispinus s'ha convertit en l'espècie de cotonet més abundant en el cultiu i pot arribar a nivells alts d'infestació en la collita. També vaig descriure la fenologia de P. longispinus i vaig avaluar l'efecte potencial del canvi climàtic en la fenologia del cotonet, predient que el nombre de generacions i el possible dany augmentaran en els propers anys. Al quart capítol, vaig identificar el complex de parasitoids de P. longispinus en caqui. Vaig descobrir que P. longispinus estava parasitat per un complex divers de parasitoids dominat per una espècie d'encírtid, Anagyrus fusciventris. Aquesta espècie pot reduir eficaçment la densitat de la plaga malgrat l'alta abundància d'hiperparasitoids. També vaig determinar el tamany de cotonet parasitat per A. fusciventris, aquesta característica biològica és clau per dissenyar els programes de control biològic augmentatiu. Finalment, al cinquè capítol, vaig avaluar si la heterogeneïtat del hàbitat afecta la densitat de pseudocòcids en cítrics i caquis. Per una banda, vaig trobar que la proporció de monocultiu circumdant va augmentar la densitat tant de D. aberiae en els cítrics com de P. longispinus en caqui. Per altra banda, els hàbitats no agrícoles, tant els hàbitats semi-naturals que envolten el cultiu com la vegetació de cobertura entre files, van reduir l'abundància de P. longispinus en caqui al augmentar el seu parasitisme. Aquests descobriments van a mostrar que les estratègies de diversificació del hàbitat poden millorar el control dels cotonets. En resum, aquesta tesi ha identificat diferents estratègies que poden ser implementades per millorar el control biològic dels cotonets en cítrics i caquis mediterranis, incloent la gestió de formigues mutualistes, la solta massiva de parasitoids i la gestió de l'hàbitat. Els resultats d'aquesta tesi han de ser considerats dins dels programes de Gestió Integrat de Plagues contra els cotonets en cultius subtropicals. / [EN] Pseudococcids (Hemiptera: Pseudococcidae), commonly known as mealybugs, are sap-sucking hemipteran insects that feed on the phloem of plants. These insects are among the most damaging pests to various subtropical crops. In the Mediterranean basin, several species of invasive mealybugs have established and become key pests in various crops such as citrus and persimmon. These crops cover a large territory and hold high economic importance in the Valencian Community. Mealybugs have been traditionally managed with insecticides. However, their environmental risks have led to the implementation of policies to reduce insecticide use, including the prohibition of several active substances. Therefore, it is necessary to implement alternative management strategies. Among these strategies, biological control is one of the most promising. To identify and evaluate different strategies that can enhance the biological control of mealybugs, in this thesis I studied several factors potentially influencing mealybug abundance in Mediterranean subtropical crops. In the first chapter, I described the interactions between Mediterranean native ants and the invasive mealybug Delottococcus aberiae in Mediterranean citrus. Here, I demonstrated that the Mediterranean ant Lasius grandis and D. aberiae have established a mutualistic relationship that can facilitate the invasion of the mealybug. In the second chapter, I assessed whether the physical exclusion of L. grandis from citrus canopies may enhance the control of D. aberiae. I found that ant-exclusion from citrus canopies can reduce D. aberiae density and damage, likely because of an increase in the abundance of generalist predators. In the third chapter, I identified the complex of mealybugs attacking Mediterranean persimmon and described their seasonal trend. This study revealed that Pseudococcus longispinus has become the most abundant mealybug species in the crop and can reach high infestation levels at harvest. I also described the phenology of P. longispinus and evaluated the potential effect of climate warming on mealybug phenology, predicting that the number of generations and potential damage will increase in the following years. In the fourth chapter, I identified the parasitoid complex of P. longispinus in persimmon. I found that P. longispinus was parasitized by a diverse complex of parasitoids dominated by one encyrtid species, Anagyrus fusciventris. This parasitoid can effectively reduce the density of the pest despite the high abundance of hyperparasitoids. I also determined the preferred host size used by A. fusciventris, which will be valuable to design an augmentative biological control program. Finally, in the fifth chapter, I assessed whether habitat heterogeneity affects the density of mealybugs in citrus and persimmon. First, I found that the proportion of surrounding monoculture increased the abundance of both D. aberiae in citrus and P. longispinus in persimmon. Furthermore, non-crop habitats, both semi-natural habitats surrounding the crop and inter-row ground cover vegetation, reduced the abundance of P. longispinus in persimmon by increasing parasitism. These findings revealed that habitat diversification strategies can enhance mealybug control. Overall, this thesis has identified different strategies that can be implemented to enhance the biological control of mealybugs in Mediterranean citrus and persimmon, including the management of mutualistic ants, the augmentative release of parasitoids, and habitat management. The findings of this thesis must be considered within the Integrated Pest Management programs against mealybugs in subtropical crops. / This PhD Thesis was supported by the national project RTA2017-00095 from the Spanish Ministry of Science and Innovation and Ángel Plata received the predoctoral grant PRE2018-083714 from Spanish Ministry of Science and Innovation. / Plata Sánchez, Á. (2024). Enhancing Biological Control of Mealybugs in Mediterranean Subtropical Crops [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/209827 / Compendio

[ES] La cuantificación de incertidumbre involucra diversos métodos y técnicas computacionales para abordar las brechas inherentes en la modelización matemática de fenómenos reales. Estos métodos son especialmente útiles para modelar procesos biológicos, físicos y sociales que contienen elementos que no pueden ser determinados con precisión. Por ejemplo, la tasa de transmisión de una enfermedad infecciosa o la tasa de crecimiento de un tumor están influidas por factores genéticos, ambientales o de comportamiento que no se comprenden completamente, introduciendo incertidumbres que afectan los resultados. Esta tesis doctoral tiene como objetivo desarrollar y ampliar técnicas analíticas y computacionales para cuantificar la incertidumbre en sistemas de ecuaciones diferenciales aleatorias utilizando la función de densidad de probabilidad del sistema. Empleando el teorema de transformación de variables aleatorias y la ecuación de Liouville (continuidad), abordamos problemas de cuantificación de incertidumbre hacia adelante e inversos en sistemas aleatorios con datos reales. También diseñamos un método computacional para estimar eficientemente la densidad de probabilidad de un sistema resolviendo la ecuación de Liouville mediante aceleración de GPU. Finalmente, examinamos la evolución de la incertidumbre en una clase de sistemas forzados por impulsos, proporcionando nuevos conocimientos sobre la dinámica de sus funciones de densidad de probabilidad. / [CA] La quantificació d'incertesa involucra diversos mètodes i tècniques computacionals per a abordar les bretxes inherents en la modelització matemàtica de fenòmens reals. Aquests mètodes són especialment útils per a modelar processos biològics, físics i socials que contenen elements que no poden ser determinats amb precisió. Per exemple, la taxa de transmissió d'una malaltia infecciosa o la taxa de creixement d'un tumor estan influïdes per factors genètics, ambientals o de comportament que no es comprenen completament, introduint incerteses que afecten els resultats. Aquesta tesi doctoral té com a objectiu desenvolupar i ampliar tècniques analítiques i computacionals per a quantificar la incertesa en sistemes d'equacions diferencials aleatòries utilitzant la funció de densitat de probabilitat del sistema. Emprant el teorema de transformació de variables aleatòries i l'equació de Liouville (continuïtat), abordem problemes de quantificació d'incertesa cap endavant i inversos en sistemes aleatoris amb dades reals. També dissenyem un mètode computacional per a estimar eficientment la densitat de probabilitat d'un sistema resolent l'equació de Liouville mitjançant acceleració de GPU. Finalment, examinem l'evolució de la incertesa en una classe de sistemes forçats per impulsos, proporcionant nous coneixements sobre la dinàmica de les seues funcions de densitat de probabilitat. / [EN] Uncertainty quantification involves various methods and computational techniques to address inherent gaps in the mathematical modeling of real-world phenomena. These methods are particularly valuable for modeling biological, physical, and social processes that contain elements that cannot be precisely determined. For example, the transmission rate of an infectious disease or the growth rate of a tumor are influenced by genetic, environmental, or behavioral factors that are not fully understood, introducing uncertainties that impact outcomes. This PhD thesis aims to develop and extend analytical and computational techniques for quantifying uncertainty in random differential equation systems using a system's probability density function. By employing the random variable transformation theorem and the Liouville (continuity) equation, we tackle both forward and inverse uncertainty quantification problems in random systems with real-world data. We also design a computational method to efficiently estimate a system's probability density by solving the Liouville equation with GPU acceleration. Finally, we examine uncertainty evolution in a class of impulse-forced systems, providing new insights into the dynamics of their probability density functions. / Bevia Escrig, VJ. (2024). Advances in Random Differential Equations: Computational Methods and Multidisciplinary Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213911

[ES] El Sistema agroalimentario es uno de los principales causantes del complejo entramado de problemáticas que conforman la actual crisis ecosocial, desde el cambio climático a la pérdida de biodiversidad, pasando por la disrupción de los ciclos biogeoquímicos, los cambios de uso del suelo, la contaminación o la sobre-explotación de los recursos hídricos. En el origen de estos graves desequilibrios ambientales subyacen unos estilos de vida alta y crecientemente demandantes de materiales y energía, completamente ajenos a los límites finitos del planeta en que habitamos. Hasta ahora, en el ámbito de la alimentación, el desarrollo de estrategias para minimizar la contrapartida ambiental al consumismo de una parte del mundo se ha centrado mayoritariamente en soluciones tecnológicas (por ejemplo, la reducción de la intensidad de las emisiones de la producción mediante diferentes manejos agronómicos). Sin embargo, son escasas las probabilidades de que este tipo de medidas sea suficiente para cubrir las necesidades mínimas de la población global sin poner en riesgo el equilibrio de los ecosistemas y la vida en el planeta Tierra. La adopción de hábitos alimentarios sostenibles es una medida potencialmente al alcance de todas las personas, no solamente asociada a la reducción de la presión ambiental, sino también a una mejor salud humana. No obstante, pese a la creciente toma de conciencia social sobre las implicaciones de la alimentación sobre la salud humana y planetaria, las intenciones personales de mejorar los hábitos alimentarios se ven frustradas por la existencia de múltiples barreras de muy diversa índole. Por ello, y dada la urgencia de la situación en que nos encontramos, resulta necesaria la implementación de intervenciones que impulsen cambios a gran escala. Esta Tesis Doctoral pretende contribuir a mejorar el conocimiento sobre cómo los hábitos alimentarios sostenibles - focalizando en dietas ricas en productos vegetales y productos ecológicos, locales y de temporada - pueden ser impulsados y facilitados. Para ello, se emplea un enfoque transdisciplinar, explorando tres estrategias diferentes. En un primer lugar se analiza el potencial mitigador del cambio climático de los huertos urbanos, mediante su función de catalización de hábitos alimentarios sostenibles y la reducción de la huella de carbono de las personas que interactúan en este tipo de espacios. En segundo lugar, se realiza una segmentación de audiencias respecto a varios criterios de sostenibilidad ambiental y determinantes psico-sociales del consumo alimentario correspondientes a varios niveles cognitivos. Por último, se describe el proceso de diseño de una aplicación móvil para facilitar la adopción de hábitos alimentarios sostenibles y saludables, en la que se han integrado conocimientos de las ciencias sociales y naturales. La Tesis se presenta en formato de compendio de artículos. El primero de los capítulos corresponde a un artículo publicado en una revista de alto impacto (D1). Por otro lado, esta Tesis se ha desarrollado en el marco del programa de Doctorados Industriales de la Agencia Española de Investigación, con referencia DIN2018-009975. El desarrollo experimental ha sido realizado en la empresa ICATALIST, S.L., y corresponde al diseño de la aplicación móvil descrita en el capítulo 4. / [CA] El Sistema agroalimentari és un dels principals causants del complex entramat de problemàtiques que conformen l'actual crisi ecosocial, des del canvi climàtic a la pèrdua de biodiversitat, passant per la disrupció dels cicles biogeoquímics, els canvis d'ús del sòl, la contaminació o la sobre-explotació dels recursos hídrics. En l'origen d'estos greus desequilibris ambientals subjauen uns estils de vida alta i creixentment demandants de materials i energia, completament aliens als límits finits del planeta en què habitem. Fins ara, en l'àmbit de l'alimentació, el desenvolupament d'estratègies per a minimitzar la contrapartida ambiental al consumisme d'una part del món s'ha centrat majoritàriament en solucions tecnològiques (per exemple, la reducció de la intensitat de les emissions de la producció mitjançant diferents manejos agronòmics). No obstant això, són escasses les probabilitats que este tipus de mesures siga suficient per a cobrir les necessitats mínimes de la població global sense posar en risc l'equilibri dels ecosistemes i la vida en el planeta Terra. L'adopció d'hàbits alimentaris sostenibles és una mesura potencialment a l'abast de totes les persones, no solament associada a la reducció de la pressió ambiental, sinó també a una millor salut humana. No obstant això, malgrat la creixent presa de consciència social sobre les implicacions de l'alimentació sobre la salut humana i planetària, les intencions personals de millorar els hàbits alimentaris es veuen frustrades per l'existència de múltiples barreres de molt diversa índole. Per això, i donada la urgència de la situació en què ens trobem, resulta necessària la implementació d'intervencions que impulsen canvis a gran escala. Esta Tesi Doctoral pretén contribuir a millorar el coneixement sobre com els hàbits alimentaris sostenibles - focalitzant en dietes riques en productes vegetals i productes ecològics, locals i de temporada - poden ser impulsats i facilitats. Per a això, s'empra un enfocament transdisciplinar, explorant tres estratègies diferents. En un primer lloc s'analitza el potencial mitigador del canvi climàtic dels horts urbans, mitjançant la seua funció de *catalización d'hàbits alimentaris sostenibles i la reducció de la petjada de carboni de les persones que interactuen en esta mena d'espais. En segon lloc, es realitza una segmentació d'audiències respecte a diversos criteris de sostenibilitat ambiental i determinants psicosocials del consum alimentari corresponents a diversos nivells cognitius. Finalment, es descriu el procés de disseny d'una aplicació mòbil per a facilitar l'adopció d'hàbits alimentaris sostenibles i saludables, en la qual s'han integrat coneixements de les ciències socials i naturals. La Tesi es presenta en format de compendi d'articles. El primer dels capítols correspon a un article publicat en una revista d'alt impacte (D1). D'altra banda, esta Tesi s'ha desenvolupat en el marc del programa de Doctorats Industrials de l'Agència Espanyola d'Investigació, amb referència DIN2018-009975. El desenvolupament experimental ha sigut realitzat en l'empresa *ICATALIST, S.L., i correspon al disseny de l'aplicació mòbil descrita en el capítol 4. / [EN] The agri-food system is one of the main causes of the complex and tangling problems that make up the current eco-social crisis, from climate change to biodiversity decline, including the disruption of biogeochemical cycles, changes in land use, pollution or the over-exploitation of water resources. At the origin of these serious environmental disturbances lie the expansion of lifestyles that are highly and increasingly demanding of materials and energy, completely unconnected to the finite limits of the planet we inhabit. Until now, in the food domain, the development of strategies to minimize the environmental repercussions of consumerism in one part of the world has mainly focused on technological solutions (for example, the intensity reduction of production emissions through different agronomic management techniques). However, the chances that these types of measures will be sufficient to cover the minimum needs of the global population without putting at risk ecosystems' balance and life on planet Earth are low. The adoption of sustainable eating habits is a measure potentially within the reach of all people, not only associated with the reduction of environmental pressure but also with better human health. However, despite the growing social awareness of the implications of diet on human and planetary health, personal intentions to improve eating habits can be frustrated by the existence of multiple barriers of very diverse kinds. For this reason, and given the urgency of mitigating current environmental problems, the implementation of interventions that promote large-scale changes is necessary. This Doctoral Thesis aims to increase existing knowledge about how the adoption of sustainable eating habits - focusing on plant-rich diets based on organic, local, and seasonal products - can be promoted and eased. To do this, a transdisciplinary approach is used, exploring three different methodologies. First, the climate change mitigating potential of urban gardens is analysed, through the catalysing of sustainable eating habits and reducing the carbon footprint of the people who interact in these types. Secondly, a segmentation of audiences is carried out with a multi-criteria sustainability scope and psychosocial determinants of food consumption corresponding to various cognitive levels. Finally, the design process of a mobile application to facilitate the adoption of sustainable and healthy eating habits is described, in which knowledge from social and natural sciences has been integrated. The Thesis is presented in the format of a compendium of articles. The first chapter corresponds to an article published in a high-impact journal (D1). On the other hand, this Thesis has been developed within the framework of the Industrial Doctorate program of the Spanish Research Agency, with reference DIN2018-009975. The experimental development has been carried out in the company ICATALIST, S.L., and corresponds to the design of the mobile application described in Chapter 4. / This thesis has been developed within the framework of the Industrial Doctorate program of the Spanish Research Agency, with reference DIN2018-009975. / Puigdueta Bartolomé, I. (2024). Strategies for Climate Change Mitigation and Environmental Sustainability through Changes in Food Behaviour Increasing the Adoption of Plant-Rich Diets Based on Organic and Local Food Products [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/205587