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

Among viral diseases affecting cultivated tomato, Tomato yellow leaf curl disease (TYLCD) is one of the most devastating. This disease is caused by a complex of viruses of which Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) is regarded as the most important species. Current control strategies to fight viral diseases in tomato are mainly based on genetic resistance derived from wild relatives. In the present thesis, resistance derived from S. chilense and S. peruvianum has been exploited in breeding for resistance to TYLCD. In a previous study, TYLCV-resistant breeding lines derived from LA1932, LA1960 and LA1971 S. chilense accessions were developed. Therefore, the first objective of this thesis was to study the genetic control of the resistance derived from these accessions. With this aim, response to viral infection was assayed in segregating generations derived from the aforementioned resistant lines. The results obtained were compatible with a monogenic control of resistance. Resistance levels were higher in LA1960- and LA1971-derived F2 generations, as shown by slighter symptoms in the resistant plants and a higher number of asymptomatic plants compared with the results obtained in the LA1932-derived F2 generation. It is noteworthy that the level of resistance present in our materials is comparable to or even higher than the levels found in tomato lines homozygous for Ty-1. The response in plants heterozygous for the resistance gene was comparable to the response in homozygous plants for all three sources employed. This implies that the resistance genes derived from all three sources seem to be almost completely dominant. This effect was stronger for LA1971-derived resistance. The results were similar when comparing viral accumulation, as was expected, since a positive correlation was found in these families between viral accumulation and symptom scores. This has important implications in breeding, since the resistance will be used mostly for hybrid development. Our second objective was to map the loci associated with the major resistance genes identified. A total of 263 markers were screened, 94 of them being polymorphic between both species. Recombinant analysis allowed the resistance loci to be localized on chromosome 6, in a marker interval of 25 cM. This interval includes the Ty-1/Ty-3 region, where two S. chilense-derived TYLCD resistance loci were previously mapped. In order to test if the resistance genes identified in our populations were allelic to Ty-1 and Ty-3, further fine mapping was carried out. A total of 13 additional molecular markers distributed on chromosome 6 allowed 66 recombinants to be identified, and the resistance region to be shortened to a marker interval of approximately 950 kb, which overlaps with the Ty-1/Ty-3 region described previously by other authors. Therefore, the results obtained indicate that closely linked genes or alleles of the same gene govern TYLCV resistance in several S. chilense accessions. The third objective of the present thesis was to start the construction of a set of introgression lines (ILs) derived from Solanum peruvianum accession PI 126944 into the cultivated tomato genetic background. Once this collection of ILs is developed, it will represent a powerful tool for exploiting the resistance to different pathogens found in this particular accession in addition to other possible characters of interest. The starting plant material consisted of several segregating generations that were derived from two interspecific hybrids previously obtained by our group. Many crosses and embryo rescue were required to obtain subsequent generations due to the high sexual incompatibility that exists between tomato and PI 126944. Several mature fruits from the most advanced generations produced a few viable seeds, although embryo rescue was also employed to obtain progeny. As only a few plants were obtained by direct backcrossing, additional crosses were made in order to increase the number of descendants. A high degree of incompatibility was also found in crosses between sib plants. A total of 263 molecular markers were tested in some generations, 105 being polymorphic between tomato and PI 126944. Available generations were genotyped with these polymorphic markers in order to determine which alleles of S. peruvianum were already introgressed. On average, 79, 78 and 84 % of the S. peruvianum genome was represented in the pseudo-F2, pseudo-F4 and pseudo-F5 generations, respectively, for the markers analyzed. A reduction in the S. peruvianum genome was observed in more advanced generations, such as BC1 (56 %), pseudo-F2-BC1 (60 %) and pseudo-F3-BC1 (70 %). A greater reduction was observed in the pseudo-F3-BC2 generation (33 %). As a consequence of the reduction in the S. peruvianum genome, a loss of incompatibility was observed in some cases. The S. peruvianum genome was almost completely represented among the different plants of the most advanced generations. An evaluation for resistance to TYLCD and Tomato spotted wilt virus (TSWV) was carried out in some of the advanced generations, some of which were resistant to one or both viruses. In conclusion, we have conducted a successful and deeper exploitation of two wild species with proved resistance to TYLCD, S. chilense and S. peruvianum, identifying and fine mapping new genes of resistance. / Julián Rodríguez, O. (2014). Exploitation of Solanum chilense and Solanum peruvianum in tomato breeding for resistance to Tomato yellow leaf curl disease [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36867

Tesis por compendio / La entrada PI 126944 de S. peruvianum ha sido descrita como resistente a distintos estreses bióticos, entre ellos a la enfermedad del rizado amarillo del tomate (Tomato yellow leaf curl disease, TYLCD). En trabajos previos realizados en el Instituto Universitario para la Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV) se obtuvieron tres híbridos interespecíficos entre esta entrada y el tomate cultivado, empleando el rescate de semillas inmaduras. En trabajos posteriores se desarrollaron generaciones más avanzadas a partir de estos materiales, incluyendo hasta las generaciones pseudo-F6 y retrocruces hacia la especie cultivada de algunas de las generaciones pseudo-Fn. Con objeto de aprovechar estos materiales en la mejora del tomate cultivado se inició, en trabajos anteriores del grupo, el desarrollo de un conjunto de líneas de introgresión (Introgression lines, ILs) que contengan el genoma de la entrada PI 126944 en el fondo genético de S. lycopersicum. Para tener correctamente representado el genoma de la especie donante en el fondo genético del tomate es necesario obtener un gran número de descendientes, por lo que es necesario optimizar los protocolos. El primer objetivo de esta tesis fue el estudio de distintos factores implicados en la superación de las barreras de incompatibilidad, con objeto de conseguir un elevado número de descendientes y maximizar la probabilidad de introgresar el genoma de PI 126944 en el conjunto de ILs. Se llevaron a cabo tres ensayos de retrocruce, iniciados con diferentes plantas de las generaciones pseudo-F4, pseudo-F5 y pseudo-F6. El genotipo de los parentales resultó ser un factor determinante en la obtención de descendencia, por lo que se recomienda utilizar el máximo número de genotipos distintos, con objeto de maximizar la probabilidad de obtener progenie. Se llevó a cabo una prueba de medios de cultivo que permitió seleccionar la combinación más adecuada de auxinas y citoquininas para el cultivo de semillas inmaduras y posterior regeneración de plantas. También se estudió el efecto del número de días transcurridos desde la polinización hasta la recolección de los frutos. Tal y como se ha comentado anteriormente, esta colección del ILs presenta interés por la resistencia del parental donante a TYLCD. Una vez se complete la colección, se evaluará por su resistencia a esta enfermedad. Los estudios previos han mostrado que se trata probablemente de una resistencia poligénica, cuya expresión a menudo es más dependiente de las condiciones ambientales y de otros factores. En estos casos, el empleo de un solo testigo resistente y otro susceptible no es suficiente para determinar con exactitud el nivel de resistencia de los materiales en estudio. La disponibilidad de controles con distintos niveles de resistencia permitiría realizar un fenotipado más preciso. Un grupo de investigadores del "Volcani Center" desarrollaron una escala compuesta por siete líneas con diversos niveles de resistencia a TYLCD, introgresada a partir de distintas especies silvestres. En el marco de esta tesis se evaluó el comportamiento de esta escala en siete ensayos distintos, cuatro de ellos llevados a cabo en el COMAV-UPV y los otros tres en el Instituto Nacional de Ciencias Hortícolas de Cuba. Se compararon dos aislados de TYLCV (Tomato yellow leaf curl virus), una de las especies causantes de TYLCD, diferentes métodos de inoculación, dos estados de desarrollo de la planta y distintas condiciones ambientales. Los síntomas fueron más leves que los obtenidos en las condiciones ensayadas por los autores que desarrollaron la escala, si bien el orden de las líneas en la escala se mantuvo, con pocas excepciones. Sin embargo, en la mayor parte de las condiciones, la respuesta obtenida no correspondió a una escala gradual, ya que se observó una gran diferencia entre los valores de síntomas de las líneas susceptibles y las resistentes, siendo muy pequeñas las difer / Accession S. peruvianum PI 126944 has been reported as resistant to several biotic stresses, among them to Tomato yellow leaf curl disease, (TYLCD). In previous works carried out in the "Instituto Universitario para la Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana" (COMAV) three interspecific hybrids between this accession and cultivated tomato were obtained, using immature seeds rescue. In subsequent works more advances generations from these materials were developed, including until the pseudo-F6 generations and backcrosses to the cultivated species of some of the pseudo-Fn generations. With the aim of taking advantage of these materials in the improvement of cultivated tomato, in previous works of the group, the development of a set of Introgression lines (ILs) that contain the genome of the accession PI 126944 in the genetic background of S. lycopersicum was initiated. The obtaining of a large number of descendants is necessary in order to have correctly represented the genome of the donor species, thus there is the need to optimize the protocols In this sense, the first aim of this work was the study of several factors involved in the overcoming of the incompatibility barriers, to obtain a high number of descendants and maximize the probability of introgressing the genome of PI 126944 in the set of ILs. Three backcross assays were carried out, initiated with different plants of the generations pseudo-F4, pseudo-F5 and pseudo-F6. The parental genotype resulted a determinant factor in the obtaining of descendants, so the recommendation is the use of the maximum number of different genotypes, in order to maximize the probability of obtaining progeny. A proof of different culture media was carried out, which allowed the selection of the better combination of auxins and cytokinins to grow immature seed and regenerate plants. The effect of the number of days from pollination to fruit harvest was also studied. As mentioned before, the collection of ILs results of interest, given the resistance of the donor parental to TYLCD, among others traits. Once the collection is completed, it will be evaluated for its resistance to this disease. The previous studies showed that it is probably a quantitative resistance, whose expression is often more dependent of the environmental conditions and of other factors. In these cases, the use of only one resistant and one susceptible control is not sufficient to determine with accuracy the level of resistance. Availability of controls with different levels of resistance would allow a more precise phenotyping. A group of researchers of the "Volcani Center" developed a scale that consisted of seven lines with different levels of resistance to TYLCD, introgressed from different wild species. In this work, the response of this scale in seven distinct assays was evaluated, four of them carried out in the COMAV-UPV and the others three in the "Instituto Nacional de Ciencias Hortícolas de Cuba". Two isolates of TYLCV (Tomato yellow leaf curl virus), one of the species causing TYLCD, different inoculation method, two development stages of the plant and several environmental conditions were evaluated. In general, the symptoms were more slight that the obtained in the conditions assayed by the authors that developed the scale, although the order of the lines in the scale were maintained, with few exceptions. However, in most of the conditions, the response obtained did not correspond to a graded scale, since there were high differences among the symptom scores of the susceptible and the resistant lines, with very small the differences among the resistant lines. These results suggest the possibility to reduce the number of lines to employ in each concrete condition, selecting the most susceptible, the most resistant and another with intermediate levels of resistance. / L'entrada PI 126944 de S. peruvianum ha sigut descrita com a resistent a diferents estresses biòtics, entre ells a la malaltia de l'arrissat groc de la tomaca (Tomato yellow leaf curl disease, TYLCD). En treballs previs realitzats en el "Instituto Universitario para la Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana" (COMAV) es van obtenir tres híbrids interespecífics entre aquesta entrada i la tomaca cultivada, emprant el rescat de llavors immadures. En treballs posteriors, es van desenvolupar generacions més avançades a partir d'aquests materials, incloent fins a les generacions pseudo-F6 i retrocreuaments cap a l'espècie cultivada d'algunes de les generacions pseudo-Fn. A fi de aprofitar aquests materials en la millora de la tomaca cultivada es va iniciar, en treballs anteriors del grup, el desenvolupament d'un conjunt de línies d'introgressió (Introgression lines, ILs) que continguen el genoma de l'entrada PI 126944 en el fons genètic de S. lycopersicum. Per a tenir correctament representat el genoma de l'espècie donant en el fons genètic de la tomaca és necessari obtenir un gran nombre de descendents, per la qual cosa és necessari optimitzar els protocols. El primer objectiu d'aquesta tesi va ser l'estudi de diferents factors implicats en la superació de les barreres d'incompatibilitat, a fi d'aconseguir un elevat nombre de descendents i maximitzar la probabilitat d'introgressar el genoma de PI 126944 en el conjunt de ILs. Es van dur a terme tres assajos de retrocreuament, iniciats amb diferents plantes de les generacions pseudo-F4, pseudo-F5 i pseudo-F6. El genotip dels parentals va resultar un factor determinant en l'obtenció de descendència, per la qual cosa es recomana utilitzar el màxim nombre de genotips diferents, a fi de maximitzar la probabilitat d'obtenir descendència. Es va dur a terme una prova de medis de cultiu que va permetre seleccionar la combinació més adequada d'auxines i citoquinines per al cultiu de llavors immadures i posterior regeneració de plantes. Es va estudiar l'efecte del nombre de dies transcorreguts des de la pol·linització fins a la recol·lecció dels fruits, havent-se obtingut resultats diferents. Tal com s'ha comentat anteriorment, aquesta col·lecció de ILs presenta interès per la resistència del parental donant a TYLCD. Una vegada es complete la col·lecció, s'avaluarà per la seua resistència a aquesta malaltia. Els estudis previs han mostrat que es tracta probablement d'una resistència quantitativa, l'expressió de la qual sovint és més depenent de les condicions ambientals i d'altres factors. En aquests casos, l'utilització d'un sol control resistent i un altre susceptible no és suficient per a determinar amb exactitud el nivell de resistència dels materials en estudi. La disponibilitat de controls amb diferents nivells de resistència permetria realitzar un fenotipat més precís. Un grup d'investigadors del "Volcani Center" van desenvolupar una escala composta per set línies amb diversos nivells de resistència a TYLCD, introgressada a partir de diferents espècies silvestres. En el marc d'aquesta tesi es va avaluar el comportament d'aquesta escala en set assajos diferents, quatre d'ells duts a terme en el COMAV-UPV i els altres tres en el "Instituto Nacional de Ciencias Hortícolas de Cuba". Es van comparar dos aïllats deTYLCV (Tomato yellow leaf curl virus), una de les espècies causants de TYLCD, diferents mètodes d'inoculació, dos estats de desenvolupament de la planta i diferents condicions ambientals. Els símptomes van ser més lleus que els obtinguts en les condicions assajades pels autors que van desenvolupar l'escala, si ben l'ordre de les línies en l'escala es va mantenir, amb poques excepcions. No obstant açò, en la major part de les condicions, la resposta obtinguda no va correspondre a una escala gradual, ja que es va observar una gran diferència entre els valors de símptomes de les línies susceptibles i les resiste / Campos, GN. (2018). Aprovechamiento de las especies Solanum peruvianum en la mejora del tomate [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/100858 / Compendio

Tomato is an important food crop and a model for fleshy fruit development. The process of fruit ripening involves changes in chemical composition and in particular the accumulation of sugars, organic, amino acids and carotenes. The research described in this thesis aimed to identify key regulatory aspects associated with the accumulation of the major acids in tomato fruit by analysis of introgression lines resulting from a cross between a cultivated variety, Solanum lycopersicum, and a wild progenitor species, Solanum pennellii. Line 2-5 showed increases in citrate, malate, aspartate and glutamate in fruit grown under greenhouse conditions. The genetic differences between line 2-5, its overlapping lines, sub-introgression lines and the recurrent parent were used to link the metabolite phenotypes to smaller chromosomal regions. This analysis suggested multiple epistatic loci control fruit metabolite accumulation. Investigation of the biochemical differences between line 2-5 and the recurrent parent revealed that organic and amino acid accumulation did not dependent upon increased TCA cycle capacity. Regulation at the metabolic level was identified for citrate accumulation with changes in cytosolic aconitase in line 2-5. As these metabolites accumulate in the vacuole, tonoplast transport was investigated. Correlation of ATPase-dependent malate influx with altered malate content suggested malate tonoplast transport plays a role in malate accumulation and highlights the importance of vacuolar storage and transport in the regulation of organic and amino acid accumulation.

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