Barrantes Santamaría, W. (2014). Desarrollo de una genoteca de líneas de introgresión entre Solanum lycopersicum y Solanum pimpinellifolium utilizando herrramientas genomicas de alto rendimiento y detección de QTLs implicados en calidad de fruto [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39102

Tesis por compendio / [ES] En la actualidad, el melón (Cucumis melo L.) es un cultivo con gran impacto económico mundial que se cultiva en más de 100 países. Su adaptación a diversas regiones en todo el mundo ha dado como resultado el gran polimorfismo actualmente observado en la especie. Esta variabilidad genética es un recurso imprescindible en los programas de mejora, pues constituye un reservorio valioso de nuevos alelos. La utilización de herramientas moleculares permite la optimización de los programas de mejora convencionales, consiguiendo el desarrollo de nuevas variedades más rápidamente y adaptándose así a las exigencias del productor y las preferencias del consumidor. El desarrollo de líneas de introgresión (ILs) mediante la ayuda de técnicas moleculares que facilitan el proceso de selección, constituye una estrategia óptima para la introducción de características favorables procedentes de tipos silvestres en cultivares comerciales. En la presente Tesis Doctoral se describe el desarrollo de una colección de ILs usando la entrada Queen's Pocket melon (del grupo Dudaim) de Irak, como parental exótico donante y el cultivar español 'Piel de Sapo' (del grupo Ibericus) como parental recurrente. Durante el proceso de generación de las ILs no sólo se tuvo en cuenta el genotipado (mediante diversas técnicas como HRM, la plataforma Agena Bioscience y GBS) para optimizar la recuperación del fondo genético recurrente, el número de introgresiones y la cobertura del genoma del parental donante, sino también el fenotipo mostrado por las diferentes familias. La selección final, formada por 16 ILs, presenta un promedio de 1,4 introgresiones por IL y representa el 62,6 % del genoma del parental donante. La caracterización fenotípica de esta colección de ILs permitió la identificación de 32 QTLs (Quantitative Trait Loci) estables en los dos ambientes evaluados. De éstos, 22 QTLs corresponden a caracteres morfológicos como peso, forma, reticulado, ancho de pulpa y cavidad; 9 QTLs están relacionados con características asociadas a maduración climatérica como la presencia de la capa de abscisión, aroma y firmeza de la pulpa; y uno se refiere al contenido de sólidos solubles. Muchos de los QTLs identificados en este trabajo no han sido descritos anteriormente, lo cual constituye un valioso recurso tanto de alelos nuevos potencialmente interesantes en mejora como para el estudio de las regiones genómicas y genes implicados en el control de ciertos caracteres de interés agronómico. Por otra parte, otros QTLs confirmaron regiones previamente descritas por otros autores. En esta Tesis se describen líneas potencialmente interesantes en cuanto a presencia de aroma, tamaño reducido del fruto y/o formas más redondeadas, características buscadas en el mercado de tipos 'Piel de Sapo'. La caracterización de ese conjunto de ILs también se llevó a cabo para la resistencia a un hongo patógeno del suelo, Macrophomina phaseolina. A pesar de la moderada resistencia descrita en trabajos anteriores para el parental Dudaim, ninguna línea resultó resistente. El estudio que se presenta en esta Tesis acerca de la influencia de la temperatura en la patogenicidad de este hongo ha demostrado que la resistencia del parental es superada con temperaturas altas y por tanto, no es estable. En este cribado, tan sólo una entrada silvestre africana resultó resistente a temperaturas altas. De igual manera se realizó un ensayo de tolerancia a los hongos del suelo Monosporascus cannonballus y M. eutypoides, principales responsables del colapso del melón, que causa también muchas pérdidas económicas. Los resultados permitieron concluir que M. cannonballus presenta mayor patogenocidad que M. eutypoides y que la temperatura también afecta de forma importante a la severidad de los síntomas, apoyando estudios previos. Las dos entradas africanas y de la India que presentaron mayor tolerancia a Monosporascus spp. pueden ser de interés en futu / [CA] A l'actualitat, el meló (Cucumis melo L.) és un conreu amb gran impacte econòmic que es cultiva en més de 100 països. La seua adaptació a diverses regions per tor el món ha donat com a resultat el gran polimorfisme que actualment observem en l'espècie. Esta variabilitat genètica és un recurs imprescindible en els programes de millora, ja que constitueix un reservori valuós de nous al¿lels. La utilització de ferramentes moleculars permet l'optimització dels programes de millora convencionals, aconseguint el desenvolupament de noves varietats més ràpidament i adaptant-se així a les exigències del productor i les preferències del consumidor. El desenvolupament de línies d'introgressió (ILs) mitjançant l'ajuda de tècniques moleculars que faciliten el procés de selecció, constitueix una estratègia òptima per a la introducció de característiques favorables vinents de tipus silvestres en cultivars comercials. En la present Tesi Doctoral es descriu el desenvolupament d'una col¿lecció d'ILs usant l'entrada Queen's Pocket melon (grup Dudaim) d'Iraq, com a parental exòtic donant i el cultivar espanyol 'Piel de Sapo' (grup Ibericus) com a parental recurrent. Durant el procés de generació de les ILs no solament es tingué en compte el genotipatge (mitjançant diverses tècniques com HRM, la plataforma Agena Bioscience i GBS) per a optimitzar la recuperació del fons genètic recurrent, el nombre d'introgressions i la cobertura del genoma del parental donant, sinó també el fenotip mostrat per les diferents famílies. La selecció final, formada per 16 ILs, presenta una mitjana de 1,4 introgressions per IL i representa el 62,6% del genoma del parental donant. La caracterització fenotípica d'aquesta col¿lecció d'ILs permeté la identificació de 32 QTLs (Quantitative Trait Loci) estables en els dos ambients avaluats. D¿aquests, 22 QTLs corresponen a caràcters morfològics com pes, forma, reticulat, amplària de polpa i cavitat; 9 QTLs estan relacionats amb característiques associades a maduració climatèrica com la presència de la capa d'abscissió, aroma i fermesa de la polpa; i un es refereix al contingut de sòlids solubles. Molts dels QTLs identificats en este treball no han sigut descrits anteriorment, cosa que constitueix un valuós recurs tant d¿al¿lels nous potencialment interessants en millora com per a l¿estudi de les regions genòmiques i gens implicats en el control de certs caràcters d'interés agronòmic. Per una altra banda, altres QTLs confirmaren regions prèviament descrites per altres autors. En esta Tesi es descriuen ILs potencialment interessants respecte a la presència d¿aroma, mesura reduïda del fruit, i/o formes més arrodonides, característiques buscades en el mercat de tipus 'Piel de Sapo'. La caracterització d¿aquesta col¿lecció d'ILs també es va dur a terme per a la resistència a un fong patogen del sòl, Macrophomina phaseolina. Malgrat la moderada resistència descrita en treballs anteriors per al parental Dudaim, cap línia resultà resistent. L'estudi que es presenta en aquesta Tesi sobre la influència de la temperatura en la patogenicitat d'aquest fong ha demostrat que la resistència del parental es superada amb temperatures altes i per tant, no és estable. En aquest estudi, tan sols una entrada silvestre africana resultà resistent a temperatures altes. També es va realitzar un assaig de tolerància als fongs del sòl Monosporascus cannonballus i M. eutypoides, principals responsables del col¿lapse del meló, que causa també moltes pèrdues econòmiques. Els resultats permeteren concloure que M. cannonballus presenta major patogenicitat que M. eutypoides i que la temperatura també afecta de forma important a la severitat dels símptomes, recolzant estudis previs. Les dues entrades africanes i la hindú que presentaren major tolerància a Monosporascus spp. poden ser d'interés en futurs programes de millora. / [EN] Nowadays, the melon (Cucumis melo L.) is a crop with great economic impact worldwide that is grown in more than 100 countries. Its adaptation to diverse regions around the world has turned out in the high polymorphism this species shows. This genetic variability is an indispensable resource for breeding programs, since it is a valuable reservoir of new alleles. The use of molecular tools allows the optimization of conventional breeding programs, achieving the development of new varieties more quickly and adapting to the demands of the producer and to consumer preferences. The development of Introgression Lines (ILs) employing molecular techniques to assist in the selection process, constitutes an optimal strategy for the introduction of favourable traits from wild types in commercial cultivars. In this PhD thesis the development of an ILs collection is described, using the Queen's Pocket melon accession (Dudaim group) of Irak as the exotic donor parental and the Spanish cultivar 'Piel de Sapo' (Ibericus group) as the recurrent parental. During the ILs generation process, not only genotyping was taken into consideration (several techniques such as HRM, the Agena Bioscience platform and GBS were used) to optimize the recovery of the recurrent genetic background, the number of introgressions and the coverage of the donor genome, but also the phenotype shown by the different families. A set of 16 ILs was finally selected, bearing an average of 1.4 introgressions per IL and representing 62.6% of the donor genome. The phenotypic characterization of this IL collection allowed the identification of 32 stable QTLs (Quantitative Trait Loci) in the two environments evaluated. Out of these, 22 QTLs correspond to morphological traits such as weight, shape, netting, flesh width and cavity; 9 QTLs are related to traits associated with the climacteric ripening such as the presence of the abscission layer, aroma and flesh firmness; and one related to the soluble solids content. Many QTLs identified in this work have not been described previously. This implies new alleles of potential interest not only in breeding but also in the study of new genomic regions and genes controlling agronomical and quality traits. On the other hand, other QTLs confirmed regions previously described by other authors. In this work, interesting lines are described in terms of the presence of aroma, reduction of fruit size and / or more rounded shapes, characteristics requested by 'Piel de Sapo' consumers. The phenotyping of this set of ILs was also carried out for searching for resistance to a pathogenic soil fungus, Macrophomina Phaseolina. Despite the moderate resistance described for the Dudaim parental in a previous work, no line was resistant. The study presented herein about the influence of temperature on the pathogenicity of this fungus, has shown that the resistance of the donor parenal is overcome with the temperature increase and therefore, is not stable. In this screening, only one African wild accession was resistant to high temperatures. In addition, an assay searching for tolerance to the fungi of the soil, Monosporascus cannonballus and M. eutypoides, the main responsible for melon collapse, was carried out. The results allowed us to conclude that M. cannonballus presents higher pathogenicity than M. eutypoides. Additionally, temperature also affected the symptoms severity, which is coherent with previous studies. Two African and one Indian accessions were the ones displaying higher tolerance to Monosporascus spp. They may be of great interest in future melon breeding programs. / Castro Alcocer, GE. (2019). APROVECHAMIENTO DE HERRAMIENTAS GENETICAS Y GENOMICAS PARA DESARROLLO DE NUEVAS POBLACIONES PARA LA MEJORA DEL MELON POR RESISTENCIA A PATÓGENOS Y CALIDAD [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/131206 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El melón (Cucumis melo L.) es actualmente uno de los cultivos con mayor importancia económica en el mundo. La amplia variabilidad genética intraespecífica que presenta permite el estudio para su explotación del control genético de un amplio abanico de caracteres tanto agronómicos como de calidad del fruto. En los últimos años se han desarrollado un gran número de marcadores moleculares y de herramientas genómicas en melón, que facilitan el desarrollo de nuevas poblaciones de mejora. Las líneas de introgresión (ILs) son un conjunto de líneas que contienen un fragmento cromosómico de un parental donante, normalmente exótico, en un fondo genético común normalmente de una variedad de élite. Estas colecciones son apropiadas para el estudio de caracteres cuantitativos y para la introducción de alelos exóticos favorables en cultivares comerciales. En la presente tesis doctoral se describe el desarrollo de una colección de ILs empleando la entrada japonesa 'Ginsen makuwa', como parental donante y el cultivar francés 'Vedrantais' como parental recurrente. Los sucesivos genotipados en generaciones tempranas mediante la plataforma Agena Bioscience y High Resolution Melting, han mejorado la eficiencia en el proceso de obtención de las ILs (cinco generaciones). Esta colección incluye 27 ILs, que posteriormente se han caracterizado mediante un genotipado de alta densidad (Genotyping by Sequencing). Éstas presentan un promedio de 2,7 introgresiones/IL con un 94% de recuperación del fondo genético 'Vedrantais', representando un 96,8% del genoma donante. El análisis de los datos de fenotipado en tres ambientes y el genotipado dió lugar a la detección de 86 QTLs (Quantitative Tratit Loci), de los que 74 fueron estables en al menos dos ambientes. De éstos, 3 QTLs están relacionados con aspectos de floración, 4 con la precocidad de maduración del fruto, 33 con aspectos morfológicos (forma del fruto, reticulado y espesor de la corteza), 12 con el proceso de maduración (presencia de aroma, capa de abscisión, firmeza de la pulpa), 16 con el color de la pulpa, 5 con el color interno de la corteza y 1 con el contenido en sólidos solubles. Algunos de los QTLs descritos en esta tesis han sido identificados en trabajos previos, lo que da solidez a las regiones detectadas, otros, en cambio, resultan novedosos y, por tanto, muy interesantes, pues constituyen un recurso muy valioso tanto para la búsqueda de genes candidatos como para el empleo de estos alelos en programas de mejora. De entre las ILs más prometedoras, destaca MAK_10-1 por presentar un bloqueo del climaterio, lo cual se traduce en una mayor vida postcosecha, característica muy buscada en el mercado internacional. Los efectos de la introgresión en el cromosoma 10 son la ausencia de aroma externo y la mayor firmeza de la pulpa, además del mayor contenido de sólidos solubles en pulpa. Además, se han localizado varios genes candidatos involucrados en la regulación transcripcional y de señalización de etileno durante la maduración del fruto. Por otro lado, se describen otras líneas potencialmente interesantes, así como genes candidatos, para proporcionar diversidad de tamaños, formas, color de la pulpa y perfil aromático al mercado de tipos cantalupo. Respecto al perfil de compuestos volátiles (VOCs) analizado en las ILs, se encontró que las introgresiones Makuwa en general disminuyeron el contenido en compuestos aromáticos. A pesar del efecto ambiental notable, se pudieron asociar ciertas regiones genómicas a ciertos perfiles de VOCs, identificando a su vez algunos genes candidatos involucrados en diferentes rutas de biosíntesis de aromas. La dificultad de recuperar ciertos perfiles aromáticos en los programas de mejora se pone de manifiesto por el elevado número de regiones y genes implicados, así como por efectos pleiotrópicos que afectan a la producción de aromas y que se describen en esta tesis como el bloqueo del climaterio o / [EN] Melon (Cucumis melo L.) is one of the most economically important crops in the world. The wide intraspecific genetic variability that it presents allows the study of a wide range agronomic and fruit quality traits. In recent years, a large number of molecular markers and genomic tools have been developed in melon, which is a resource that facilitates the development of new breeding populations. Introgression Lines (ILs) are a set of lines that contain a chromosomal fragment of a donor parent, usually wild or exotic, in a common genetic background usually an elite variety. These collections are appropriate for the study of quantitative traits and, above all, for the introduction of exotic alleles in modern cultivars. This doctoral thesis describes the development of a collection of ILs using the Japanese accesion 'Ginsen makuwa', as an exotic donor parent, and the French cultivar 'Vedrantais' as a recurrent parent. Successive genotyping in early generations through the Agena Bioscience platform and High Resolution Melting, have improved efficiency in the process of obtaining ILs (five generations). This collection includes 27 ILs, which have subsequently been characterized by high-density genotyping (Genotyping by Sequencing). These have an average of 2.7 introgressions / IL with a 94% 'Vedrantais' genetic background, representing 96.8% of the donor genome 'Ginsen makuwa'. The analysis of phenotyping data in three environments and genotyping resulted in the detection of 86 QTLs (Quantitative Tratit Loci), of which 74 were stable in at least two environments. Of these, 3 QTLs related with flowering aspects, 33 QTLs related with the mophological fruit (fruit shape, netting and rind thickness), 12 QTLs related with ripening behaviour (presence/absence of aroma, abscission layer and flesh firmness), 16 QTLs were related with flesh color, 5 QTLs related with color of the inner rind and 1 related with the soluble solid concentration. Some of the QTLs described in this thesis have been identified in previous works, giving greater confidence to the detected regions, others, however, are novel and, therefore, very interesting, becouse they constitute a very valuable resource for the search for candidate genes and for the use of these alleles in improvement programs. Of the entire ILs collection, MAK_10-1 presented a blockade of the climacteric, which can translate into a longer post-harvest life, trait that is very in the international market. The effects of introgression on chromosome 10 are the absence of external aroma and the greater flesh firmness, in addition the higher soluble solids content in flesh. In addition, several candidate genes involved in transcriptional regulation and ethylene signaling during fruit ripening have been located. On the other hand, other potentially interesting lines and candidate genes, are described to provide diversity of sizes, shapes, flesh color and aromatic profile to the cantaloupe type market. Regarding the profile of volatile compounds (VOCs) analyzed in ILs, it was found that Makuwa introgressions generally decreased the content of aromatic compounds. Despite the remarkable environmental effect, certain genomic regions could be associated with certain VOCs profiles, identifying some candidate genes involved in different aromatic biosynthetic pathways. The difficulty of recover certain aromatic profiles in breeding programs is evidenced by the high number of regions and genes involved, as well as by pleiotropic effects that affect the aroma production and which are described in this thesis as the blocking of the climacteric or the flesh color due to the presence of carotenes. / [CA] El meló (Cucumis melo L.) és actualment un dels cultius amb major importància económica en el món. La seua gran variabilitat genètica intraespecífica permet l'estudi per a la seua explotació del control genètic d'un gran ventall de caràcters tant agronòmics com de qualitat del fruit. En els últims anys s'han desenvolupat un gran nombre de marcadors moleculars i de ferramentes genòmiques en meló, que faciliten el desenvolupament de noves poblacions de millora. Les línies de introgressió (ILs) són un conjunt de línies que contenen un fragment cromosòmic d'un parental donant, normalment exòtic, en un fons genètic normalment d'una varietat d'èlit. Estes col·leccions són útils per a l'estudi de caràcters quantitatius, a més de per a la introducció d'al·lels exòtics favorables en cultivars comercials. En la present Tesi Doctoral es descriu el desenvolupament d'una col·lecció d'ILs amb l'entrada japonesa 'Ginsen makuwa' com parental donant i el cultivar francés 'Vedrantais' com parental recurrent. Els successius genotipatges en generacions primerenques, mitjançant la plataforma Agena Bioscience i High Resolution Melting, han millorat l'eficiència en el procés d'obtenció de les ILs (cinc generacions). Esta col·lecció inclueix 27 ILs que posteriorment s'han caracteritzat mitjançant genotipatge per seqüenciació. Estes presenten un promedi de 2,7 introgressions/IL amb un 94% de recuperació del fons genètic 'Vedrantais', representant un 96,8% del genoma donant. L'anàlisi de les dades de fenotipatge en tres ambients i el genotipatge, facilità la detecció de 86 QTLs (Quantitative Trait Loci), dels quals 74 foren estables en al menys dos ambients. D'estos, 3 QTLs estan relacionats amb aspectes de floració, 4 amb la precocitat de maduració del fruit, 33 amb aspectes morfològics (forma del fruit, reticulat, espessor pell), 12 amb el procés de maduració (presència d'aroma, capa d'abscisió, fermesa de la polpa), 16 amb el color de la polpa, 5 amb el color intern de la pell i 1 amb el contingut en sòlids solubles. Alguns dels QTLs descrits en la Tesi han sigut identificats en treballs previs, el que dóna solidesa a les regions detectades, altres en canvi, resulten nous i, per tant, molt interessants, ja que constitueixen un recurs valuós tant per a la recerca de gens candidats com per a l'ús d'estos al·lels en programes de millora. D'entre les ILs prometedores, destaca MAK_10-1 per presentar un bloqueig del climateri, el qual es tradueix en una major vida postcollita, característica molt buscada en el mercat internacional. Els efectes de la introgressió en el cromosoma 10 són l'absència d'aroma extern i la major fermesa de la polpa, a més del major contingut en sòlids solubles. S'han localitzat diversos gens candidats involucrats en la regulació transcripcional i de senyalització d'etilè durant la maduració del fruit. Per altra banda, es descriuen altres línies potencialment interessants, així com gens candidats, per a proporcionar diversitat de grandària, forma, color de la polpa i perfil aromàtic al mercat de tipus cantalupo. Respecte al perfil de compostos volàtils (VOCs) analitzat en les ILs, es trobà que les introgressions Makuwa en general van disminuir el contingut en compostos aromàtics. Malgrat el efecte ambiental notable, es pogueren associar certes regions genòmiques a certs perfils de VOCs, identificant alguns gens candidats en diferents rutes de biosíntesis d'aromes. La dificultat de recuperar certs perfils aromàtics en els programes de millora es posa de manifest per l'elevat nombre de regions i gens implicats, així com pels efectes pleiotròpics que afecten a la producció d'aromes i que es descriuen en esta Tesi, com el bloqueig del climateri o la coloració de la polpa per presència de carotens. / Perpiñá Martín, G. (2020). Desarrollo de líneas de introgresión en melón para la mejora de la calidad de esta especie [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147113 / Compendio

Durant anys, el principal mètode de gestió de les poblacions de truita comuna (Salmo trutta L.) ha estat la repoblació amb exemplars exògens. El seguiment genètic de les poblacions de truita comuna dels Pirineus orientals, realitzat en aquest tesi, indica que els al.lels procedents d'aquestes repoblacions estan conduint a una homogeneització de les poblacions naturals i a la pèrdua de la seva història evolutiva. D'aquí la importància de la detecció de la introgressió en el desenvolupament de noves estratègies de gestió i conservació de les poblacions d'aquesta espècie. En aquest treball, s'ha avaluat l'eficàcia de diferents marcadors i mètodes que ens ofereix la genètica de poblacions en la detecció de la introgressió present a les poblacions naturals. Alhora que s'ha analizat la influència que han tingut les reserves genètiques, aplicades amb posterioritat a les repoblacions, i que intenten equilibrar l'explotació i la conservació dels recursos genètics de les poblacions natives. / For many years, the primary strategy to maintain or increase brown trout (Salmo trutta L.) population size has been stocking with exogenous individuals. Results on genetic monitoring of brown trout populations in the eastern Pyrenees, carried out in this thesis, indicates that hatchery alleles are diluting native gene pools, leading to a genetic homogenization of native populations and the loss of evolutionary history of this specie. In this context, it is very important the continuous monitoting of the levels of introgression in wild populations to properly develop management and conservation strategies for populations of this specie. In this work, the efficiency of different genetic markers and methods for detecting introgression in natural populations has been evaluated. Moreover, we evaluated the influence of the new management approaches, genetic refuges, aimed to avoid introgression and preserve native genetic diversity remaining in wild populations.

Tesis por compendio / [ES] La berenjena (Solanum melongena L.) es uno de los cultivos comerciales de hortalizas solanáceas más importantes que se cultiva ampliamente en Asia y la región del Mediterráneo. A pesar de su importancia económica, la disponibilidad de poblaciones experimentales y herramientas genómicas para el mejoramiento es aún muy limitada en comparación con otros cultivos importantes. Debido a la alteración progresiva del ecosistema global por el cambio climático, las plantas están constantemente expuestas a condiciones ambientales estresantes que impactan negativamente en su productividad. El cuello de botella genético ocurrido durante la domesticación de la berenjena, que limita la disponibilidad de recursos genéticos para su mejoramiento genético, hace que este cultivo sea extremadamente vulnerable al cambio climático, por lo que se requieren nuevas estrategias para reducir su erosión genética. En este contexto, los parientes silvestres de los cultivos (CWRs) han demostrado ser un recurso genético válido para la mejora vegetal, ya que su uso permite ampliar la diversidad genética de los cultivos y, en paralelo, desarrollar variedades mejoradas adaptadas al cambio climático. Para lograr este objetivo, en esta tesis doctoral informamos sobre el desarrollo y la evaluación de materiales avanzados de berenjena obtenidos mediante el uso de parientes silvestres. En el primer capítulo, realizamos una evaluación fenotípica en dos ambientes de un conjunto de 16 ILs de berenjena con introgresión de S. incanum, un pariente silvestre. Se evaluaron diecisiete caracteres agronómicos para comparar el rendimiento de las ILs con el parental recurrente e identificar QTLs para los caracteres investigados. Encontramos diferencias morfológicas significativas entre los parentales, y el híbrido resultó heterótico para los caracteres de vigor. A pesar de que la interacción entre genotipo y ambiente (G x E) resultó significativa para la mayoría de los caracteres, en general las ILs mostraron pocas diferencias fenotípicas con el progenitor receptor, incluso en presencia de grandes fragmentos de introgresión del progenitor silvestre. Se encontraron valores de heredabilidad bajos a moderados para los caracteres agronómicos. En total, detectamos diez QTLs estables, dos de los cuales estaban relacionados con caracteres de planta y cuatro para caracteres de flor y fruto. En general, las introgresiones de S. incanum mejoraron los valores medios de la mayoría de los caracteres de planta y flor, y disminuyeron el de los caracteres de fruto. Para tres QTLs relacionados con la longitud del pedicelo del fruto y con el peso del fruto, encontramos evidencia de sintenia con otros QTLs identificados previamente en poblaciones de berenjena. Siete QTLs eran nuevos, de los cuales cuatro relacionados con la altura de la planta, con la espinosidad del cáliz de la flor y con la longitud del pedicelo del fruto no colocalizaron con ningún QTL previamente identificado en las poblaciones de berenjena, y tres relacionados con el diámetro del tallo, con la longitud del pedúnculo y del estigma, fueron los primeros identificados en berenjena para estos caracteres. En el segundo capítulo, el conjunto de IL de berenjena con introgresiones de S. incanum se evaluó para la forma del fruto en dos ambientes. Específicamente, realizamos un fenotipado detallado de los frutos de los parentales, del híbrido y de las ILs utilizando 32 descriptores morfológicos de la herramienta fenómica Tomato Analyzer. Se encontraron grandes diferencias morfológicas en los frutos de los parentales, y el híbrido presentó valores negativos de heterosis para muchos de los caracteres de forma del fruto, siendo fenotípicamente más cercano al parental S. incanum. Para la mayoría de los descriptores de forma del fruto observamos diferencias significativas entre las ILs y el parental receptor, incluso en presencia de pequeños fragmentos de introgresión del parental silvestre. A pesar de que la contribución del ambiente y la... / [CAT] L'albergínia (Solanum melongena L.) és un dels cultius comercials d'hortalisses solanácees més importants que es cultiva àmpliament a Àsia i la regió del Mediterrani. Malgrat la seua importància econòmica, la disponibilitat de poblacions experimentals i eines genòmiques per al millorament és encara molt limitada en comparació amb altres cultius importants. A causa de l'alteració progressiva de l'ecosistema global pel canvi climàtic, les plantes estan constantment exposades a condicions ambientals estressants que impacten negativament en la seua productivitat. El coll de botella genètic ocorregut durant la domesticació de l'albergínia, que limita la disponibilitat de recursos genètics per al seu millorament genètic, fa que aquest cultiu siga extremadament vulnerable al canvi climàtic, per la qual cosa es requereixen noves estratègies per a reduir la seua erosió genètica. En aquest context, els parents silvestres dels cultius (CWRs) han demostrat ser un recurs genètic vàlid per a la millora vegetal, ja que el seu ús permet ampliar la diversitat genètica dels cultius i, en paral·lel, desenvolupar varietats millorades adaptades al canvi climàtic. Per a aconseguir aquest objectiu, en aquesta tesi doctoral presentem el desenvolupament i l'avaluació de materials avançats d'albergínia obtinguts mitjançant l'ús de parents silvestres. En el primer capítol, realitzem una avaluació fenotípica en dos ambients d'un conjunt de 16 IL d'albergínia amb introgresions de S. incanum, un parent silvestre. Es van puntuar dèsset caràcters agronòmics per a avaluar el rendiment de les ILs en comparació amb el parental recurrent i identificar els QTL per als caràcters investigats. Trobarem diferències morfològiques significatives entre els parentals, i l'híbrid va resultar heteròtic per als caràcters de vigor. A pesar que la interacció entre genotip i ambient (G x E) va resultar significativa per a la majoria dels caràcters, en general les ILs van mostrar poques diferències fenotípiques amb el progenitor receptor, fins i tot en presència de grans fragments d'introgresió del progenitor silvestre. Es van trobar valors de heredabilitat baixos a moderats per als caràcters agronòmics. En total, detectarem deu QTL estables, dos dels quals estaven relacionats a caràcters de planta i quatre per a caràcters de flor i fruit. En general, les introgresions de S. incanum van millorar els valors mitjos de la majoria dels caràcters de planta i flor, i van disminuir el dels caràcters de fruit. Per a tres QTL relacionats amb la longitud del pedicel del fruit i amb el pes del fruit, trobem evidència de sintenia amb altres QTLs identificats prèviament en poblacions d'albergínia. Set QTL eren nous, dels quals quatre estaven relacionats amb l'altura de la planta, amb la espinositat del calze de la flor i amb la llargària del pedicel del fruit no van colocalitzar amb cap QTL prèviament identificat en les poblacions d'albergínia, i tres relacionats amb el diàmetre de la tija, amb la llargària del peduncle i de l'estigma, van ser els primers reportats en albergínia per a aquests caràcters. En el segon capítol, el conjunt de IL d'albergínia amb introgresions de S. incanum es va avaluar per a la forma del fruit en dos ambients. Específicament, realitzarem un fenotipado detallat dels fruits dels parentals, de l'híbrid i de les ILs utilitzant 32 descriptors morfològics de l'eina fenómica Tomato Analyzer. Es van trobar grans diferències morfològiques en els fruits dels parentals, i l'híbrid va presentar valors negatius de heterosis per a molts dels caràcters de forma del fruit, sent fenotípicamente més pròxim al parental S. incanum. Per a la majoria dels descriptors de forma del fruit observarem diferències significatives entre les ILs i el parental recipient, fins i tot en presència de xicotets fragments d'introgresió del parental silvestre. A pesar que la contribució de l'ambient i la interacció G × E van ser significatives per a quasi tots els descriptors, trobem que els seus... / [EN] Eggplant (Solanum melongena L.) is one of the most important commercial solanaceous vegetable crops grown widely in Asia and Mediterranean region. Despite its economic importance, the availability of experimental populations and genomic tools for breeding is still very limited compared to other major crops. Due to the progressive alteration of global ecosystem by climate change, plants are constantly exposed to stressful environmental conditions that impact negatively on their productivity. The genetic bottleneck occurred during eggplant domestication, which limits the availability of genetic resources for its genetic improvement, makes this crop extremely vulnerable to climate change, and, therefore, new strategies are needed for reducing its genetic erosion. In this context, crop wild relatives (CWRs) have demonstrated to be a valid genetic resources for plant breeding, as their use allows to broaden the genetic diversity of the crop and, in parallel, develop improved varieties adapted to climate change. To achieve this objective, in this doctoral thesis we reported on the development and evaluation of eggplant advanced materials obtained by using crop wild relatives. In the first chapter, we have conducted a phenotypic evaluation in two environments of a set of 16 eggplant ILs with introgression from S. incanum, a close wild relative. Seventeen agronomic traits were scored to test the performance of ILs compared to the recurrent parent and identify QTLs for the investigated traits. We found significant morphological differences between parents, and the hybrid was heterotic for vigour related traits. Although significant genotype x environment interaction (G x E) was detected for most traits, the ILs generally exhibited few phenotypic differences with recipient parent, even in the presence of large introgression fragments from the wild parent. Low to moderate heritability values were found for the agronomic traits. In total, we detected ten stable QTLs, two of which were for plant-related traits and four for both flower- and fruit-related traits. In general, S. incanum introgressions improved the performance of most plant- and flower-related traits and decreased that of fruit-related traits. For three QTLs related to fruit pedicel length and fruit weight, we found evidence of synteny to other QTLs previously reported in eggplant populations. Seven QTLs were new, of which four related to plant height, flower calyx prickles, and fruit pedicel length, did not colocalized with any previous identified QTLs in eggplant populations, and three related to stem diameter, peduncle length, and stigma length, were the first reported in eggplant for these traits. In the second chapter, the set of eggplant ILs with introgression from S. incanum was evaluated for fruit shape in two environments. Specifically, we performed a detailed phenotyping of the fruits of the parents, hybrid, and ILs using 32 morphological descriptors of the phenomics tool Tomato Analyzer. Large differences in fruit morphology were found between ILs parents, and the hybrid exhibited negative values of heterosis for many fruit shape traits, being phenotypically closer to S. incanum parent. For most fruit shape descriptors, we observed significant differences between ILs and recipient parent, even in the presence of small wild donor fragments. Although the contribution of the environment and G × E interaction were significant for almost all descriptors, we found that their effects on fruit shape were relatively low, and the observed variations in fruit shape was mainly genetically regulated. Hierarchical clustering revealed nine clusters of highly correlated traits and six ILs groups. A total of 41 QTLs were mapped. Of these, sixteen associated to Basic Measurement and Fruit Shape Index descriptors were syntenic to other previously reported in several intraspecific and interspecific eggplant populations, while twenty-five QTLs related to Blockiness, Homogeneity.... / This work was undertaken as part of the initiative “Adapting Agriculture to Climate Change: Collecting, Protecting, and Preparing Crop Wild Relatives”, which is supported by the Government of Norway. The project is managed by the Global Crop Diversity Trust with the Millennium Seed Bank of the Royal Botanic Gardens, Kew and implemented in partnership with national and international gene banks and plant breeding institutes around the world. For further information, see the project website: http://www.cwrdiversity.org/. Funding was also received from Spanish Ministerio de Economía, Industria y Competitividad and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (grant AGL2015-64755-R from MINECO/FEDER); from Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Agencia Estatal de Investigación and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (grant RTI-2018-094592-B-100 from MCIU/AEI/FEDER, UE); from European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Programme under grant agreement No. 677379 (G2P-SOL project: Linking genetic resources, genomes and phenotypes of Solanaceous crops); and from Vicerrectorado de Investigación, Innovación y Transferencia de la Universitat Politècnica de València (Ayuda a Primeros Proyectos de Investigación; PAID-06-18). Giulio Mangino is grateful to Generalitat Valenciana for a predoctoral grant within the Santiago Grisolía programme (GRISOLIAP/2016/012). / Mangino, G. (2022). Development and use of introgression populations for the detection of QTL related to important agronomic traits in eggplant [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/188916 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] En la presente tesis doctoral nos hemos centrado en estudiar la variabilidad y aportar nuevos recursos útiles para la mejora de la calidad nutricional y organoléptica de los frutos de tomate, berenjena y pimiento, adaptando los cultivos a menores aportes de nitrógeno (N). Para lograr este propósito, llevamos a cabo una caracterización exhaustiva de la composición de los frutos, junto con importantes rasgos agronómicos, de un conjunto de recursos genéticos escasamente explorados hasta la fecha. En el primer capítulo de esta tesis, se llevó a cabo una caracterización exhaustiva de 36 compuestos y parámetros de composición del fruto, que incluían azúcares, ácidos orgánicos, antioxidantes y minerales, en un conjunto de 10 accesiones por cultivo de tomate, pimiento y berenjena, cultivados en las mismas condiciones y prácticas ecológicas. Los resultados mostraron un perfil de composición considerablemente distinto entre las tres especies, principalmente en el perfil antioxidante. Además, se encontró una gran variabilidad dentro de cada especie, lo cual es de interés para la selección de variedades con mejores perfiles nutricionales y organolépticos. En el segundo capítulo de esta tesis, se abordó la caracterización de un conjunto de líneas de introgresión (ILs) de berenjena con Solanum incanum L. como parental donante. El uso de las ILs en la mejora de la berenjena requiere asegurar que los niveles de glicoalcaloides del fruto están por debajo de los límites de seguridad. En un ensayo en dos ambientes, evaluamos 25 rasgos de composición del fruto, incluyendo composición proximal, azúcares, ácidos, compuestos fenólicos, glicoalcaloides y minerales en un conjunto de 16 ILs de berenjena con S. incanum, junto con los padres recurrente y donante, y el híbrido. Los resultados mostraron que los frutos producidos por las ILs eran seguros para el consumo, con una composición similar a la del parental recurrente. También evaluamos un conjunto de 10 de estas ILs, junto con el parental recurrente S. melongena, bajo dos dosis de fertilización de N suministradas con el sistema de riego (8.25 mM de NH4NO3 añadido al agua de riego, y ningún suministro de N externo al agua de riego). Aunque se produjo una limitación significativa en el crecimiento de la planta, en la distribución de N y C, en la carga de frutos y en la materia seca como respuesta a la minimización de los aportes de N, las ILs alcanzaron, en promedio, rendimientos finales similares bajo ambos tratamientos de N, así como produjeron frutos con similar morfología, peso y contenido en compuestos fenólicos. Estos resultados potencian las ILs como materiales de mejora útiles para la adaptación de la berenjena a bajos aportes de N. Gracias a la disponibilidad del genotipado de las ILs de berenjena, las investigaciones realizadas con esta población permitieron identificar varios QTLs asociados a caracteres morfo-agronómicos y de composición del fruto, lo que proporciona nueva información relevante para ampliar el conocimiento genético de la berenjena. En el último capítulo se presenta la primera evaluación de parámetros de calidad de fruto y rendimiento de una colección de 44 variedades del tomate resiliente 'de penjar' bajo dos niveles de fertilización de N (162 kg N ha-1 y 49 kg N ha-1). Se observó una gran variación. La reducción de los aportes de N tuvo un efecto significativo en el hue, cuya media aumentó ligeramente, y en los compuestos y parámetros relacionados con el dulzor, cuya media disminuyó en un 11-16%, mientras que el rendimiento y la mayoría de los rasgos de calidad no se vieron afectados. Estos son resultados prometedores que promueven la conservación del tomate 'de penjar' y a su utilización en programas de mejora. En definitiva, creemos que estos trabajos proporcionarán nuevos recursos fenómicos y genómicos útiles para futuros programas de mejora de las hortalizas de la familia Solanaceae. / [CAT] En la present tesi doctoral ens hem centrat en estudiar la variabilitat i aportar nous recursos útils per a la millora de la qualitat nutricional i organolèptica dels fruits de tomaca, albergínia i pimentó, adaptant els cultius a menors aportacions de nitrogen (N). Per a aconseguir aquest propòsit, duem a terme una caracterització exhaustiva de la composició dels fruits, juntament amb importants trets agronòmics, d'un conjunt de recursos genètics escassament explorats fins hui. En el primer capítol d'aquesta tesi, es va dur a terme una caracterització exhaustiva de 36 compostos i paràmetres de composició del fruit, que incloïen sucres, àcids orgànics, antioxidants i minerals, en un conjunt de 10 accessions per cultiu de tomaca, pimentó i albergínia, cultivats en les mateixes condicions i pràctiques ecològiques. Els resultats van mostrar un perfil de composició considerablement diferent entre les tres espècies, principalment en el perfil antioxidant. A més, es va trobar una gran variabilitat dins de cada espècie, la qual cosa és d'interés per a la selecció de varietats amb millors perfils nutricionals i organolèptics. En el segon capítol d'aquesta tesi, es va abordar la caracterització d'un conjunt de línies de introgressió (ILs) d'albergínia amb Solanum incanum L. com a parental donant. L'ús de les ILs en la millora de l'albergínia requereix assegurar que els nivells de glucoalcaloides del fruit estan per davall dels límits de seguretat. En un assaig en dos ambients, avaluem 25 trets de composició del fruit, incloent composició proximal, sucres, àcids, compostos fenòlics, glucoalcaloides i minerals en un conjunt de 16 ILs d'albergínia amb S. incanum, juntament amb els pares recurrent i donant, i l'híbrid. Els resultats van mostrar que els fruits produïts per les ILs eren segurs per al consum, amb una composició similar a la del parental recurrent. També avaluem un conjunt de 10 d'aquestes ILs, juntament amb el parental recurrent S. melongena, sota dues dosis de fertilització de N subministrades amb el sistema de reg (8.25 mM de NH4NO3 afegit a l'aigua de reg, i cap subministrament de N extern a l'aigua de reg). Encara que es va produir una limitació significativa en el creixement de la planta, en la distribució de N i C, en la càrrega de fruits i en la matèria seca com a resposta a la minimització de les aportacions de N, les ILs van aconseguir, en mitjana, rendiments finals similars sota tots dos tractaments de N, així com van produir fruits amb similar morfologia, pes i contingut en compostos fenòlics. Aquests resultats potencien les ILs com a materials de millora útils per a l'adaptació de l'albergínia a baixes aportacions de N. Gràcies a la disponibilitat del genotipat de les ILs d'albergínia, les investigacions realitzades amb aquesta població van permetre identificar diversos QTLs associats a caràcters morf-agronòmics i de composició del fruit, la qual cosa proporciona nova informació rellevant per a ampliar el coneixement genètic de l'albergínia. En l'últim capítol es presenta la primera avaluació de paràmetres de qualitat de fruit i rendiment d'una col·lecció de 44 varietats de la tomaca resilient 'de penjar' sota dos nivells de fertilització de N (162 kg N ha-1 i 49 kg N ha-1). Es va observar una gran variació. La reducció de les aportacions de N va tindre un efecte significatiu en el hue, la mitjana del qual va augmentar lleugerament, i en els compostos i paràmetres relacionats amb la dolçor, la mitjana de la qual va disminuir en un 11-16%, mentre que el rendiment i la majoria dels trets de qualitat no es van veure afectats. Aquests són resultats prometedors que promouen la conservació de la tomaca 'de penjar' i a la seua utilització en programes de millora. En definitiva, creiem que aquests treballs proporcionaran nous recursos fenòmics i genòmics útils per a futurs programes de millora de les hortalisses de la família Solanaceae. / [EN] In the present doctoral thesis, we have focused on studying the variability and providing new useful resources for the improvement of the nutritional and organoleptic quality of tomato, eggplant and pepper fruits, adapting crops to lower nitrogen (N) inputs. To achieve this purpose, we carried out a comprehensive characterization of fruit composition, together with important agronomic traits, of a set of genetic resources scarcely explored up to date. In the first chapter of this thesis, a comprehensive characterization of 36 compounds and fruit compositional parameters, including sugars, organic acids, antioxidants and minerals, was carried out on a set of 10 accessions per cultivar of tomato, pepper and eggplant, grown under the same organic farming practices. The results showed a considerably different composition profile among the three species, mainly in the antioxidant profile. In addition, a great variability was found within each species, which is of interest for the selection of varieties with better nutritional and organoleptic profiles. In the second chapter of this thesis, the characterization of a set of eggplant introgression lines (ILs) with Solanum incanum L. as the donor parent was addressed. The use of ILs in eggplant breeding requires ensuring that fruit glycoalkaloid levels are below safety limits. In a two-environment trial, we evaluated 25 fruit compositional traits, including proximal composition, sugars, acids, phenolic compounds, glycoalkaloids, and minerals in a set of 16 eggplant ILs with S. incanum, along with the recurrent and donor parents, and the hybrid. The results showed that the fruits produced by the ILs were safe for consumption, with a composition similar to that of the recurrent parent. We also evaluated a set of 10 of these ILs, along with the recurrent parent S. melongena, under two doses of N fertilization supplied with the irrigation system (8.25 mM NH4NO3 added to the irrigation water, and no external N supply to the irrigation water). Although there was a significant limitation in plant growth, N and C distribution, fruit load and dry matter in response to minimized N inputs, the ILs achieved, on average, similar final yields under both N treatments, as well as produced fruits with similar morphology, weight and phenolic content. These results enhance ILs as useful breeding materials for the adaptation of eggplant to low N inputs. Thanks to the availability of genotyping of eggplant ILs, the investigations carried out using this population enabled the identification of several QTLs associated with morpho-agronomic and fruit composition traits, providing new relevant information to expand the genetic knowledge of eggplant. The last chapter presents the first evaluation of fruit quality and yield parameters of a collection of 44 varieties of the resilient tomato 'de penjar' under two levels of N fertilization (162 kg N ha-1 and 49 kg N ha-1). A large variation was observed. Reduced N inputs had a significant effect on hue, whose mean increased slightly, and on sweetness-related compounds and parameters, whose mean decreased by 11-16%, while yield and most quality traits were unaffected. These are promising results that promote the conservation of the 'de penjar' tomato and its use in breeding programs. Ultimately, we believe that this work will provide new phenomic and genomic resources useful for future breeding programs of vegetables of the Solanaceae family. / Elena Rosa Martínez is grateful to the Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO) for a pre-doctoral grant (no. BES-2016-077482), which has funded the doctoral thesis presented herein. This predoctoral grant is part of the research project “Mejora genética de la calidad funcional y aparente de la berenjena”, which has been funded by the Ministerio de Economía, Industria y Competitividad and the European Regional Development Fund (MINECO/FEDER) under grant no. AGL2015- 64755-R. The work presented in this thesis was also undertaken as part of the initiative “Adapting Agriculture to Climate Change: Collecting, Protecting and Preparing Crop Wild Relatives” (http://www.cwrdiversity.org/), which is supported by the Government of Norway and managed by the Global Crop Diversity Trust with the Millennium Seed Bank of the Royal Botanic Gardens, Kew; as part of three European projects, namely, G2PSOL (“Linking genetic resources, genomes and phenotypes of Solanaceous crops”) and BRESOV (“Breeding for resilient, efficient and sustainable organic vegetable production”), which have been funded by the European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Programme under grant agreements no. 677379 and no. 77424, respectively, and SOLNUE (“Tomato and eggplant nitrogen utilization efficiency in Mediterranean environments”), in the framework of the H2020 call SusCrop-ERA-Net; ID#47, which has been funded by the Spanish Agencia Estatal de Investigación under grant agreement no. PCI2019-103375; and finally as part of the national project “Las variedades tradicionales de tomate para el desarrollo de una horticultura biodiversa y sostenible en un contexto de cambio climático”, funded by Generalitat Valenciana (Conselleria d’Innovació, Universitats, Ciència I Societat Digital) under grant agreement no. AICO/2020/042. / Rosa Martínez, E. (2022). Characterization and Enhancement of Genetic Resources for the Improvement of Nutritional and Organoleptic Quality in Solanaceae Vegetable Crops [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182169 / Compendio