La presente investigación estudia la traducción de los verbos de movimiento del sueco al español en algunas obras dirigidas a distintas edades. Los verbos en cuestión son los verbos de Manera que implican una Manera de moverse hacia adelante pero con el patrón motriz del verbo andar. Las preguntas de investigación son cómo se traducen los verbos de movimiento al español y si es frecuente que haya una omisión de traducción dado que las dos lenguas pertenecen a grupos tipológicamente distintos (Talmy, 1985). El español es una lengua de marco verbal (lengua-V) que no tiene tantos verbos de Manera como las lenguas de marco satélite (lenguas-S). El sueco, en cambio, es una lengua-S. La hipótesis que se formula es que las traducciones van a tener vacíos semánticos. Además pensamos que habría una diferencia en la traducción de los libros dependiendo del grupo etáreo al cual están dirigidos. El material primario de la investigación consta de dos libros infantiles, un libro juvenil y un libro para adultos. Todos en sueco. El método de investigación presenta varios pasos. Para empezar, se busca los verbos de Manera en sueco en todos los libros, luego se compara las traducciones con el texto original. Posteriormente se categoriza los verbos en grupos dependiendo de sus traducciones, se analiza los diferentes grupos y finalmente se busca diferencias o similitudes entre los libros analizados y sus correspondientes traducciones al español. Los resultados de la investigación indican que hay una gran diferencia entre los textos originales y sus traducciones en cuanto a la implicación de los verbos de Manera. La Manera en las traducciones tiende a desaparecer en un gran porcentaje en todos los libros. Sin embargo, hay una diferencia en los diferentes tipos de publicaciones, donde el libro para adultos es el libro con menos vacíos en la traducción.

La presente investigación se centra en la semántica de los verbos de movimiento en inglés y en castellano. La primera parte de la tesis ofrece un análisis sistemático y detallado de los lexicones verbales de movimiento en ambas lenguas desde un punto de vista contrastivo. En este análisis, los patrones generales de lexicalización, los verbos de sendero y los verbos de manera son los objetos de interés. La segunda parte de la tesis explora el subdominio del movimiento humano empleando paradigmas experimentales, proporcionando evidencia empírica a algunas de las observaciones derivadas del análisis lingüístico llevado a cabo en la primera parte de la tesis. / The present thesis addresses the semantics of English and Spanish motion verbs. In the first part of this dissertation, a systematic and detailed account of the semantics of English and Spanish motion verb lexicons from a contrastive point of view is provided. The patterns of general conflations are explored, as well as more subtle path notions and fine-grained manner information which can be conveyed by motion verbs in these two languages. Comparison between English and Spanish leads to the identification of both crosslinguistic similarities and differences. The second part of this thesis aims to investigate an important subdomain of motion, that of human locomotion, using experimental methods. These studies offer interesting insights into how English and Spanish organise their motion verb lexicons and into the complex semantics of human locomotion verbs. In addition, the findings provide empirical support for some of the observations from the linguistic analysis undertaken in the first part of this thesis.

La presente investigación estudia el uso de los sustantivos abstractos/concretos y de los verbos de movimiento en hablantes no nativos de español muy avanzado. En este estudio, nosotros creemos que el input comprensible, la interacción y la frecuencia con que se utiliza la lengua meta son factores importantísimos para poder adquirir, desarrollar y afianzar el uso de las categorías que nos interesa estudiar. A partir de estas premisas, es posible pensar que un hablante no nativo (HNN) muy avanzado de una L2 debería tener un nivel idiomático muy parecido al de un hablante nativo (HN) dentro de los campos donde se da la interacción, pero ¿Qué sucede cuando un HNN es sometido a pruebas que disminuyen el efecto de estos factores? ¿Deberían, entonces, existir diferencias significativas en los recursos léxicos utilizados por ambos grupos (HNNs en relación a HNs)? Así, y a grandes rasgos, el objetivo principal de nuestra investigación es poder determinar cuándo los HNNs no alcanzan el nivel de ocurrencias presentado por los HNs.

Tesis por compendio / [ES] La polilla guatemalteca de la papa, Tecia solanivora, es una plaga invasora originaria de Guatemala desde donde se extendió a lo largo de Centro y Sudamérica, llegando a las Islas Canarias en 1999, y alcanzando la España peninsular en 2015. Si bien en la península Ibérica se encuentra en proceso avanzado de erradicación, en el archipiélago canario ya se ha establecido y se asume que su erradicación no es posible. El manejo de Tecia solanivora es muy complejo debido a que pasa la mayor parte de su ciclo biológico bajo el suelo, protegida en el interior del tubérculo, quedando completamente expuesta solo la polilla adulta. Para la gestión de la plaga se aplican habitualmente medidas culturales durante el ciclo vegetativo, que se combinan con el uso de trampas de feromonas, contribuyendo estas medidas a reducir pérdidas en la cosecha, no obstante, estas siguen siendo económicamente inaceptables. Además, existe una carencia de productos fitosanitarios suficientemente eficaces en campo y la ausencia de productos autorizados para su uso en almacenes. De no ejecutar ninguna estrategia de gestión de la plaga, las pérdidas en las cosechas pueden alcanzar alrededor del 50% en campo y del 100% en almacén. En este contexto, la búsqueda de enemigos naturales para la gestión integrada de la plaga ha cobrado especial relevancia. Particularmente, son interesantes los organismos oófagos, como los estudiados en el presente trabajo, los parasitoides de huevos, Trichogramma achaeae, Trichogramma euproctidis y el ácaro depredador Blattisocius tarsalis, que permiten eliminar la plaga antes que se produzca la eclosión de los huevos, hecho que resulta trascendental, dado que una vez se produce la emergencia de la larva, esta migra hacia el interior del suelo y penetra en los tubérculos resultando muy difícil su eliminación. Por lo tanto, estos agentes de biocontrol eliminan la plaga antes de que las patatas resulten dañadas. En el presente trabajo se aplicó una metodología para realizar un proceso de evaluación para ambas especies de Trichogramma con el objetivo de seleccionar la mejor en tres contextos, laboratorio, semicampo y semialmacén y el ácaro depredador bajo condiciones de laboratorio, semialmacén y almacén. Los resultados revelaron que si bien, T. euproctidis mostró muy buen potencial en los estudios preliminares de laboratorio tanto para condiciones de campo como de almacén, los experimentos de semicampo y semialmacén indicaron que no es un buen agente de control biológico para Tecia solanivora debido a su escasa capacidad para localizar sus huevos. En contraposición, T. achaeae, aunque mostró una eficacia más baja en condiciones de laboratorio, dio resultados prometedores en condiciones de semicampo. Estos resultados confirman la importancia de probar los agentes de biocontrol en condiciones de semicampo o semialmacén antes de dar el paso a condiciones de campo o almacén, dado que basarse solo en resultados positivos de laboratorio podría llevar decisiones incorrectas y una perdida innecesaria de esfuerzos y recursos. En el caso de B. tarsalis, se obtuvieron resultados óptimos en todas las etapas de selección, por lo que fue probado en almacén experimental donde se mostró como un buen agente de control de la polilla guatemalteca de la papa. En este sentido, se deberán continuar las investigaciones a fin de mejorar las liberaciones (densidades y número), y evaluar su uso en otros sistemas de almacenaje. Finalmente, se requerirá un estudio de su viabilidad económica teniendo en cuenta el coste de la cría masiva. Es importante señalar que el uso de agentes de control biológico, como el parasitoide T. achaeae y el ácaro B. tarsalis serán solo dos de las herramientas disponibles para el control integrado de la plaga. En condiciones de campo, las medidas culturales y el trampeo deben mantenerse para reducir las poblaciones de adultos y las puestas de huevos. Así mismo, en almacén las inspecciones visuales y el cribado de patatas infestadas / [CA] L'arna guatemalenca de la creïlla, Tecia solanivora és una plaga invasora originària de Guatemala des d'on es va disseminar al llarg de Centre i Sud-amèrica, arribant a les Illes Canàries el 1999 I alcançant l'Espanya peninsular el 2015. Tot i que en la península Ibèrica es troba en procés avançat d'erradicació, en l'arxipèlag canari ja s'ha establit i es considera que l'erradicació no és possible. La gestió de Tecia solanivora es molt complexa degut a que pasa la major part del cicle vital davall del sòl, refugiada en l'interior del tubèrcle, només la fase adulta está completament exposta. Per al maneig de la plaga, habitualment s'apliquen mesures culturals durant tot el cicle vegetatiu, que es combinen amb l'ús de paranys de feromones, contribuint les esmentades mesures a reduir pèrdues en la collita. Tanmateix, estes continuen sent econòmicament inassumibles. A més ens trobem amb una carència de productes fitosanitaris per al camp prou eficaços i amb l'absència de productes autoritzats en l'àmbit dels magatzems. De portar-se a terme cap estratègia de gestió de la plaga, les pèrdues en la collita poden suposar al voltant del 50% al camp i del 100% als magatzems. En este context, la recerca d'enemics naturals per a la gestió integrada de la plaga ha cobrat especial rellevància. Particularment, són interessants els organismes oòfags, com els estudiats en el present treball, els parasitoides Trichogramma achaeae, Trichogramma euproctidis i l'àcar depredador Blattisocius tarsalis, que permeten eliminar la plaga abans que es produïsca l'eclosió dels sous, fet que resulta transcendent, donat que una vegada es produeix l'emergència de la larva, esta migra cap a l'interior del sòl i penetra en els tubercles resultant molt difícil la seua eliminació. Per tant, estos organismes de biocontrol eliminen la plaga abans que les creïlles resulten danyades. En el present treball es va aplicar una metodologia per realitzar un procés d'avaluació per ambdós espècies de Trichogramma, amb l'objectiu de seleccionar la millor, en els tres contextos, laboratori, semicamp i semimagatzem, I l'àcar depredador sota condicions de laboratori, semimagatzem i magatzem. Els resultats van revelar que si bé, T. euproctidis, mostrà molt bon potencial en els estudis preliminars de laboratori tant per a condicions de camp com de magatzem, els experiments de semicamp i semimagatzem van indicar que no es un bon agent de control biològic per a T. solanivora donada la seua escassa capacitat de trobar els ous. En contraposició, T. achaeae, encara que va mostrar una eficàcia baixa en condicions de laboratori, es va mostrar prometedors en condicions de semicamp. Estos resultats il·lustren la importància de provar els agents de biocontrol en condicions de semicamp o semimagatzem abans de fer el pas a condicions de camp o magatzem, basar-se solament en resultats de laboratori podria suposar la presa de decisions incorrectes amb una pèrdua d'esforços i recursos. En el cas de B. tarsalis, s'obtingueren resultats òptims en totes les etapes de selecció, i per això va ser provat en magatzem experimental on es va mostrar com un bon agent de control de l'arna guatemalenca de la creïlla. En este sentit, s'han de continuar les investigacions amb l'objectiu de millorar els alliberaments (densitats i número), i avaluar el seu ús en altres sistemes d'emmagatzematge. Finalment, es requerirà l' estudi de la seua viabilitat econòmica tenint en compte el cost de la cria massiva. És important assenyalar, que l'ús d'agents de control biològic, com el parasitoide T. achaeae i l'àcar B. tarsalis seran sols dos de les eines disponibles per al control integrat de la plaga. En condicions de camp, les mesures culturals i la instal·lació de parany deuen mantindre's pe reduir les poblacions d'adults i les postes d'ous. Així mateix, en magatzem les inspeccions visuals i el rebuig de creïlles infestades deuen mantindre's. / [EN] The Guatemalan potato moth, Tecia solanivora, is an invasive species. It is native to Guatemala, from where it spread to Central and South America, arriving in the Canary Islands in 1999 and reaching mainland Spain in 2015. Although it is in the process of being eradicated from the Iberian Peninsula, it is established in the Canary Islands and is not considered eradicable. The management of T. solanivora is very complex. Almost its entire biological cycle takes place under the soil and inside the tuber, which protects the pest, and only the adult stage is exposed. If no management strategies are applied, crop losses can reach around 50% in the field and 100% in storage. Cultural measures aim to reduce the pest population in the field during the growing, are combined with pheromone traps to prevent crop losses. However, pest damage often results in unacceptable economic losses. In addition, there is currently a lack of enough effective phytosanitary treatments that can be used in the field or approved for storage. In this situation, research into biological control agents has become particularly important. In this context, the study of oophagous natural enemies such as T. achaeae, T. euproctidis and B. tarsalis is of particular interest for the biological control of the Guatemalan potato moth, as they prevent the eggs from hatching. Once the eggs hatch, the larvae migrate to the soil, making it difficult to remove them before they enter the tubers where they are protected. The use of oophagous biocontrol agents therefore removes the pest before the potatoes are damaged. Experimental methodology was applied to evaluate both Trichogramma species to select the best in three biocontrol contexts, laboratory, semi-field and semi-storage, and the predatory mite B. tarsalis under laboratory, semi-field and storage conditions. Although T. euproctidis showed good preliminary results in laboratory studies for both field and storage conditions, semi-field and semi-storage trials suggest that it is not a good biocontrol agent due to its poor ability to locate T. solanivora eggs. In contrast, T. achaeae, although less effective than T. euproctidis under laboratory conditions, proved to be a promising control agent under field conditions. These results highlight the importance of testing natural enemies under semi-field/semi-storage conditions prior to field or storage testing. Indeed, selecting biocontrol agents on the basis of positive laboratory test results alone could lead to wrong decisions and unnecessary expenditure of effort and resources. In the case of B. tarsalis, which has been shown to be a good biocontrol agent in experimental storage, there is a need to improve mite releases (density of mites per release and number of releases) and evaluations in the field. It is important to note that the use of biological control agents, such as the parasitoid T. achaeae and the mite B. tarsalis, are only two of the tools available for integrated pest management. Under field conditions, cultural measures and trapping must be maintained to reduce adult populations and egg laying. In storage, visual inspection and screening of infested potatoes should also be maintained. / Gavara Vidal, J. (2024). Evaluation and selection of biological control agents for the integrated management of the Guatemalan potato moth, Tecia solanivora [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207355 / Compendio

The current thesis is based on four individual studies which aim to account for the expression of motion events (ME) in Spanish and Swedish as first languages (L1), in Swedish as a second language (L2), and in Spanish as a heritage language (SHL). The data, resulting from audio-recordings of different sorts of stimuli, have been analyzed with special focus on (1) the most common structures used for referring to various types of ME, (2) the types and amount of information provided by the participants, in particular as regards the semantic components Path, Manner and Ground, and (3) grammatical aspect and types of syntactic structures resorted to, including the correlation between the two latter factors and speakers’ discursive preferences.      Study 1 sets out to explore how Spanish and Swedish native speakers convey information about motion. The results show that the Swedish L1 speakers produced a wider range of descriptions concerning Manner and Path than the Spanish L1 speakers; furthermore, both groups delivered detailed Ground descriptions, although the Swedish native speakers expressed final destinations (endpoints) of ME to a greater extent.      Study 2 aims to investigate to what extent Swedish L1 patterns for motion encoding are still at play in the acquisition of Spanish L2 even at advanced stages of L2 acquisition. The results show that the learner group used a larger amount of Path particles and Ground adjuncts (in particular those referring to endpoints) than did the Spanish natives; this finding supports the claim that L2 learners rely on the lexicalization patterns of their L1 when describing ME in an L2. As for Manner, the L2 speakers were found to express this component mainly outside the verb, and to deliver more information about Manner than the Spanish natives.      Study 3 addresses the construal of ME in Swedish speakers of L2 Spanish, in particular concerning the encoding of motion endpoints and Manner of motion. The results show that the Swedish learners of Spanish exhibited the same, high frequencies of endpoint marking as did their monolingual Swedish peers, thus deviating from the Spanish native pattern. Moreover, the L2 speakers used the same amount of Manner verbs as did the Spanish natives but tended consistently to provide additional Manner information in periphrastic constructions.      Finally, Study 4 sets out to analyze the ways in which L1 Spanish/L2 Swedish early and late bilinguals express ME in SHL. The aim is to show in which ways and to what extent the typological patterns for motion encoding in the L2 may impact on motion encoding in the L1 with regard to three parameters: (1) age of onset (AO) of the acquisition of L2, (2) length of residence (LoR) in the L2 environment and (3) contact level with the L1 (CL). The focus data, consisting of oral re-tellings produced by the bilinguals, were compared to analogous data produced by two control groups (native speakers of Spanish and Swedish) in order to analyze conflation patterns regarding Manner, Path and Ground information. The analysis points to the conclusion that both the individuals’ AO of L2 acquisition and their LoR in the L2 environment have affected their L1 conceptualization patterns while their CL plays a subordinate role.      In summary, the findings lend support to the idea that the habitual conceptualization of events in the L1 influences L2 acquisition; conversely, the conceptual patterns of the L2 have an impact on L1 usage in bilinguals, especially in combination with an early AO and a long LoR. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 4: In press.</p>

The current thesis is based on four individual studies which aim to account for the expression of motion events (ME) in Spanish and Swedish as first languages (L1), in Swedish as a second language (L2), and in Spanish as a heritage language (SHL). The data, resulting from audio-recordings of different sorts of stimuli, have been analyzed with special focus on (1) the most common structures used for referring to various types of ME, (2) the types and amount of information provided by the participants, in particular as regards the semantic components Path, Manner and Ground, and (3) grammatical aspect and types of syntactic structures resorted to, including the correlation between the two latter factors and speakers’ discursive preferences.      Study 1 sets out to explore how Spanish and Swedish native speakers convey information about motion. The results show that the Swedish L1 speakers produced a wider range of descriptions concerning Manner and Path than the Spanish L1 speakers; furthermore, both groups delivered detailed Ground descriptions, although the Swedish native speakers expressed final destinations (endpoints) of ME to a greater extent.      Study 2 aims to investigate to what extent Swedish L1 patterns for motion encoding are still at play in the acquisition of Spanish L2 even at advanced stages of L2 acquisition. The results show that the learner group used a larger amount of Path particles and Ground adjuncts (in particular those referring to endpoints) than did the Spanish natives; this finding supports the claim that L2 learners rely on the lexicalization patterns of their L1 when describing ME in an L2. As for Manner, the L2 speakers were found to express this component mainly outside the verb, and to deliver more information about Manner than the Spanish natives.      Study 3 addresses the construal of ME in Swedish speakers of L2 Spanish, in particular concerning the encoding of motion endpoints and Manner of motion. The results show that the Swedish learners of Spanish exhibited the same, high frequencies of endpoint marking as did their monolingual Swedish peers, thus deviating from the Spanish native pattern. Moreover, the L2 speakers used the same amount of Manner verbs as did the Spanish natives but tended consistently to provide additional Manner information in periphrastic constructions.      Finally, Study 4 sets out to analyze the ways in which L1 Spanish/L2 Swedish early and late bilinguals express ME in SHL. The aim is to show in which ways and to what extent the typological patterns for motion encoding in the L2 may impact on motion encoding in the L1 with regard to three parameters: (1) age of onset (AO) of the acquisition of L2, (2) length of residence (LoR) in the L2 environment and (3) contact level with the L1 (CL). The focus data, consisting of oral re-tellings produced by the bilinguals, were compared to analogous data produced by two control groups (native speakers of Spanish and Swedish) in order to analyze conflation patterns regarding Manner, Path and Ground information. The analysis points to the conclusion that both the individuals’ AO of L2 acquisition and their LoR in the L2 environment have affected their L1 conceptualization patterns while their CL plays a subordinate role.      In summary, the findings lend support to the idea that the habitual conceptualization of events in the L1 influences L2 acquisition; conversely, the conceptual patterns of the L2 have an impact on L1 usage in bilinguals, especially in combination with an early AO and a long LoR. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 4: In press.</p>

Tesis por compendio / [ES] Los pequeños ARNs artificiales (art-sRNAs) son moléculas de ARN de simple cadena, de 21 nucleótidos (nt), diseñados computacionalmente para silenciar genes de la planta con alta eficacia y especificidad. Los art-sRNAs se clasifican en dos grupos: micro ARNs artificiales (amiRNAs) y pequeños ARNs interferentes sintéticos que actúan en trans (syn-tasiRNAs). A pesar de que los art-sRNAs se usan frecuentemente para silenciar genes endógenos y exógenos en plantas, todavía hay algunos aspectos desconocidos que limitan sus aplicaciones. Uno de ellos es su capacidad de movimiento, dado que se desconoce si son capaces de moverse y silenciar genes endógenos en tejidos distintos a los de origen. Por tanto, el uso de art-sRNAs para inducir silenciamiento génico a nivel de toda la planta, habitualmente implica la generación de plantas transgénicas que expresen los precursores completos de art-sRNAs, limitando su versatilidad como herramienta biotecnológica para genómica funcional y mejora de cultivos. En esta tesis, hemos investigado en primer lugar la capacidad de silenciamiento sistémico de los art-sRNAs y, posteriormente, hemos diseñado precursores mínimos de art-sRNAs para facilitar su expresión no transgénica a partir de virus y en toda la planta. En primer lugar, estudiamos la capacidad de silenciamiento local y sistémico de art-sRNAs dirigidos contra la subunidad CHLI de la quelatasa de magnesio, codificada por el gen SULPHUR (NbSu), mediante ensayos de expresión transitoria en Nicotiana benthamiana. Tanto amiRNAs como syn-tasiRNAs indujeron el silenciamiento sistémico de NbSu, para lo cual se requieren altos niveles de expresión cerca del peciolo. Esta actividad sistémica está facilitada por el movimiento vascular de art-sRNAs de doble cadena y 21 nt a través de la planta, permitiendo silenciar genes en tejidos distintos a los de origen. Este resultado pone de manifiesto el potencial biotecnológico de expresar localmente art-sRNAs que sean capaces de moverse a tejidos distales de la planta y desencadenar un silenciamiento génico altamente específico. En segundo lugar, nos centramos en diseñar precursores de tamaño mínimo derivados de las moléculas precursoras endógenas de Arabidopsis thaliana (Arabidopsis): MIR390a (521 nt) y TAS1c (1011 nt). Evaluamos la eficacia de silenciamiento de una colección de construcciones que contenían versiones acortadas de los precursores AtMIR390a y AtTAS1c mediante expresión transitoria y estable en N. benthamiana y Arabidopsis, respectivamente. Observamos que, tanto amiRNAs como syn-tasiRNAs, son altamente eficientes y se procesan de forma precisa cuando se producen a partir de precursores mínimos de solo 89 y 54 nt respectivamente. Además, comprobamos que cuando se expresan a partir de un vector viral de ARN, como el virus X de la patata, solo se producen art-sRNAs auténticos a partir de precursores mínimos, y no de los de longitud completa, lo que da lugar al silenciamiento eficiente de genes endógenos en N. benthamiana. Asimismo, pudimos inducir silenciamiento génico mediante art-sRNAs expresados a partir de un virus, de forma no transgénica y escalable, mediante la pulverización sobre plantas de extractos infecciosos que contenían los vectores modificados. Estos resultados muestran que la longitud de los precursores de art-sRNAs puede ser acortada de forma significativa sin comprometer la eficacia del silenciamiento inducido, y que los precursores mínimos ofrecen una ventaja biotecnológica sobre los precursores de longitud completa cuando se expresan a partir de vectores virales. / [CA] Els xicotets ARNs artificials (art-sRNAs) són molècules d'ARN de simple cadena de 21 nucleòtids (nt), dissenyats computacionalment per a silenciar gens de plantes amb alta eficàcia i especificitat. Els art-sRNAs es classifiquen en dos tipus: microARNs artificials (amiRNAs) i xicotets ARNs interferents sintètics que actuen en trans (syn-tasiRNAs). Encara que els art-sRNAs són àmpliament utilitzats per a silenciar tant gens endògens com exògens en plantes, hi ha alguns aspectes desconeguts que limiten les seues aplicacions. Un d'ells és la seua capacitat de moviment, ja que encara no s¿ha establit si poden desplaçar-se i silenciar gens endògens en teixits diferents del d'origen. Conseqüentment, aconseguir un silenciament gènic en tota la planta mediat per art-sRNAs normalment requereix la producció de plantes transgènices que expressen els precursors complets dels art-sRNAs, la qual cosa restringeix el seu ús versàtil com a eina biotecnològica per a la genòmica funcional i la millora de cultius. En aquesta tesi, primer vam investigar la capacitat de silenciament sistèmic dels art-sRNAs, i després vam dissenyar precursors mínims d'art-sRNAs per a facilitar la seua aplicació de manera no transgènica a tota la planta, expressant els art-sRNAs a partir de vectors virals. Primer, vam estudiar la capacitat de silenciament local i sistèmic dels art-sRNAs, dirigits contra el gen SULPHUR (NbSu) ,que codifica per a una subunitat de la quelatasa de magnesi, assajada en Nicotiana benthamiana mitjançant l'expressió transitòria. Tant amiRNAs com syn-tasiRNAs van produir silenciament sistèmic de NbSu, amb una alta expressió d'art-sRNAs prop del pecíol de la fulla. El moviment vascular dels dúplexs d'art-sRNAs de 21 nt va facilitar aquesta activitat sistèmica a través de la planta, permetent el silenciament d'aquest gen en teixits distals als quals els art-sRNAs han sigut produïts. Aquest resultat destaca el gran potencial biotecnològic dels art-sRNAs expressats localment, capaços de moure's a grans distancies i amb molta especificitat, desencadenant el silenciament gènic a tota la planta. En segon lloc, ens vam centrar en dissenyar precursors d'amiRNAs i syn-tasiRNAs del mínim tamany possible, derivats dels precursors endògens MIR390a (521 nt) i TAS1c (1011 nt) d' Arabidopsis thaliana, respectivament. Vam avaluar l'eficàcia de silenciament d'una col·lecció de construccions que incloïen les versions acurtades dels precursors AtMIR390a i AtTAS1c, fent servir expressió transitòria en N.benthamiana i expressió estable en A. thaliana. Vam trobar que es poden produir amiRNAs i syn-tasiRNAs altament efectius i correctament processats a partir de precursors mínims de només 89 i 54 nt respectivament. A més, vam observar que art-sRNAs autèntics es produeixen a partir dels precursors mínims i no utilitzant els precursors complets quan s'expressen des d'un vector viral basat en ARN, com el virus X de la creïlla, resultant en un silenciament eficient de gens endògens de N. benthamina. A més, el silenciament de gens mediat per art-sRNAs expressats a partir d'un vector viral es va a aconseguir amb èxit sense l'ús de transgènics i d'una manera escalable, utilitzant un esprai amb extractes crus infecciosos que contenen els vectors virals modificats. Aquests resultats manifesten que la longitud dels precursors d'art-sRNAs pot ser reduïda significantment sense comprometre l'eficàcia de silenciament, i que aquests precursors mínims ofereixen un avantatge biotecnològic sobre els precursors complets quan s'expressen a partir de vectors virals. / [EN] Artificial small RNAs (art-sRNAs) are 21-nucleotide (nt) single-stranded RNA molecules computationally designed to silence genes with high efficacy and specificity. Art-sRNAs are classified into two main types: artificial microRNAs (amiRNAs) and synthetic trans-acting small interfering RNAs (syn-tasiRNAs). Although art-sRNAs are widely used to silence both endogenous and exogenous plant genes, there are still some unknown aspects limiting their applications. One of them is their movement capacity, since it has not been established whether they can move and silence endogenous genes in tissues other than where they are originally expressed. Consequently, achieving whole-plant gene silencing mediated by art-sRNAs, typically requires the generation of transgenic plants expressing full-length art-sRNA precursors, restricting their use as versatile biotechnological tools for functional genomics and crop improvement. In this thesis, we first investigated the systemic silencing capacity of art-sRNAs, and then engineered minimal art-sRNA precursors to facilitate transgene-free, virus-based expression of art-sRNAs at the whole-plant level. Firstly, we studied the local and systemic silencing capacity of art-sRNAs targeting the magnesium chelatase subunit CHLI-encoding SULPHUR (NbSu) gene, using transient expression assays in Nicotiana benthamiana. Both amiRNAs and syn-tasiRNAs were found to induce systemic silencing of NbSu, which required high art-sRNA expression near the leaf petiole. This systemic activity was facilitated by the vascular movement of 21-nt art-sRNA duplexes throughout the plant, allowing the silencing of plant genes in tissues different from where art-sRNAs are produced. This result highlights the biotechnological potential of locally expressed art-sRNAs to move long distances and trigger highly specific gene silencing throughout the plant. Secondly, we focused on engineering amiRNA and syn-tasiRNA precursors of minimal size and derived from the endogenous Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) MIR390a (521 nt) and TAS1c (1011 nt) precursors, respectively. We evaluated the silencing efficacy of a collection of constructs containing shortened versions of the AtMIR390a and AtTAS1c precursors, through both transient and stable expression in N. benthamiana and Arabidopsis, respectively. We found that highly effective and accurately processed amiRNAs and syn-tasiRNAs can be produced from minimal precursors of only 89 and 54 nt, respectively. Moreover, we observed that authentic art-sRNAs are produced from minimal -but not from full-length precursors- when expressed from an RNA-based viral vector, such as potato virus X, resulting in efficient silencing of endogenous genes in N. benthamiana. Furthermore, virus-induced gene silencing mediated by art-sRNAs was successfully achieved in a transgene-free and scalable manner by spraying plants with infectious crude extracts containing the modified viral vectors. These results reveal that the length of art-sRNA precursors can be significantly shortened without compromising silencing efficacy, and that minimal precursors offer a biotechnological advantage over full-length precursors when expressed from viral vectors. / This work was supported by grants or fellowships from Ministerio de Ciencia y Universidades (MCU, Spain), Agencia Estatal de Investigación (AEI, Spain) and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER, European Union) [RTI2018-095118-A-100, PID2021-122186OB-100 and RYC-2017-21648 to A.C., and PRE2019-088439 and PRE2022-102565 to A.E.C. and J.L.-G., respectively], NextGenerationEU/PRTR (European Union) [CNS2022-135107 to A.C.], from Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC, Spain) [JAEINT_21_00860 to A.P.-E.] and from European Commission [Erasmus+ Grant Agreement 2020-1-DE01-KA103-005653 to A.P. / González Cisneros, AE. (2024). Artificial Small RNAs in Plants: Characterization of Systemic Activity, and Engineering Minimal Precursors for Transgene-Free, Virus-Based Expression [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213397 / Compendio

[ES] La tesis abarca una serie de estudios destinados a mejorar los programas de selección genética para aumentar la eficiencia alimentaria en dos etapas de la vida productiva de los cerdos: lactación y crecimiento. En los capítulos 2 al 5 se exploraron diversas metodologías y fuentes de información (genética, genómica y fenómica) para lograr este objetivo. La eficiencia alimentaria durante la lactación es un sistema complejo de rasgos fenotípicos interrelacionados. En el Capítulo 2 se usaron modelos de ecuaciones estructurales para inferir las asociaciones causales entre la ingesta diaria de alimento, el balance de peso de la cerda, la ganancia de peso de la camada, el balance de espesor de grasa dorsal y el peso metabólico de la cerda. Se analizaron datos de 1.100 cerdas de un experimento de selección divergente para la eficiencia en cerdos en crecimiento. Se utilizó el algoritmo de causación inductiva para definir el modelo de ecuaciones estructurales. Los resultados indicaron que la ingesta diaria de alimento y la ganancia diaria de peso de la camada influenciaban el balance diario de peso de la cerda, con coeficientes estructurales medios de 0.12 y -0.03, respectivamente. Posteriormente, el balance diario de peso de la cerda impactó en el balance diario del grosor de la grasa dorsal y en el peso metabólico de la cerda, con coeficientes estructurales de 0,70 y -1,22, respectivamente. Se evaluaron diferentes estrategias de selección. Las estrategias de selección que no dependían de registros de ingesta alimentaria resultaron igualmente efectivas, aunque aumentar la ganancia de peso de la camada reduciendo o manteniendo constante la ingesta alimentaria sin deteriorar la condición corporal de la cerda parece difícil. En el Capítulo 3 se exploraron los beneficios de métodos de multi-output y stacking para mejorar la precisión de la predicción de la eficiencia alimentaria a partir del genotipo de cerdos en crecimiento. Se analizaron datos de 5.828 cerdos y 45.610 SNPs, implementando cuatro estrategias diferentes. Modelos de random forest y support vector regression fueron entrenados con diferentes subconjuntos de variables predictoras (de 200 a 3000 SNPs más informativos). La estrategia estándar, que utilizaba solo los genotipos como predictores, mostró el mejor rendimiento. Con el algoritmo random forest y los 1.000 SNPs más informativos, la correlación de Spearman promedio fue 0.23 (0.04). En cuanto a la fenotipado de alto rendimiento, se propuso el uso de los acelerómetros y las cámaras para obtener información sobre el comportamiento animal. En el Capítulo 4, 16 conejos fueron equipados con acelerómetros y grabados durante 2 semanas. Se segmentaron las series temporales en ventanas de tiempo de diferentes tamaños (1, 3, 5, 7 y 9 segundos) y se calcularon 41 características por ventana. Modelos de random forest, support vector machine y gradient boosting fueron entrenados para clasificar estados activos/inactivos. El modelo de random forest, con una ventana de 9 segundos y las 5 características más importantes, alcanzó una precisión mediana de 1 y una recall mediana de 0.93. Finalmente, en el Capítulo 5 se combinó un algoritmo de seguimiento por detección con un sistema de identificación por radiofrecuencia para rastrear doce cerdos de un corral de los cuales tres cerdos tenían marcas de pelaje únicas que facilitaban su distinción visual. Se implementaron el algoritmo You Only Look Once (v8) para detección y el algoritmo BoT-SORT para seguimiento. Los cerdos con pelajes similares se rastrearon durante un promedio de 49 minutos, mientras que los cerdos con marcas únicas se rastrearon 152 minutos, con una coincidencia del 90% o más con la verdad absoluta. Esta combinación de dispositivos representa un avance significativo en la identificación, seguimiento y trazabilidad de animales en grupo. / [CA] La tesi comprén una sèrie d'estudis destinats a millorar els programes de selecció genètica per a augmentar l'eficiència alimentària en dos etapes de la vida productiva dels porcs: lactació i creixement. En els capítols 2 al 5 es van explorar diverses metodologies i fonts d'informació (genètica, genòmica i fenómica) per a aconseguir este objectiu. L'eficiència alimentària durant la lactació és un sistema complex de trets fenotípics interrelacionats. En el Capítol 2 es van usar models d'equacions estructurals per a inferir les associacions causals entre la ingesta diària d'aliment, el balanç de pes de la truja, l'augment de pes de la ventrada, el balanç del gruix del greix dorsal i el pes metabòlic de la truja. Es van analitzar dades de 1.100 truges d'un experiment de selecció divergent per a l'eficiència en porcs en creixement. Es va utilitzar l'algorisme de causación inductiva per a definir el model d'equacions estructurals. Els resultats van indicar que la ingesta diària d'aliment i l'augment diari de pes de la ventrada van influir en el balanç diari de pes de la truja, amb coeficients estructurals mitjans posteriors de 0,12 i -0.03, respectivament. Posteriorment, el balanç diari de pes de la truja va impactar en el balanç diari del gruix del greix dorsal i en el pes metabòlic de la truja, amb coeficients estructurals de 0,70 i -1,22, respectivament. Es van avaluar diferents estratègies de selecció. Les estratègies de selecció que no depenien de registres d'ingesta alimentària van resultar igualment efectives, encara que augmentar el pes de la ventrada reduint o mantenint constant la ingesta alimentària sense deteriorar la condició corporal de la truja sembla difícil. En el Capítol 3 es van explorar els beneficis de mètodes de multi-output i stacking per a millorar la precisió de la predicció de l'eficiència alimentària a partir del genotip de porcs en creixement. Es van analitzar dades de 5.828 porcs i 45.610 SNPs, implementant quatre estratègies diferents. Models de random forest i support vector regression van ser entrenats amb diferents subconjunts de variables predictores (de 200 a 3000 SNPs més informatius). L'estratègia estàndard, que utilitzava només els genotips com a predictors, va mostrar el millor rendiment. Amb l'algorisme random forest i els 1.000 SNPs més informatius, la correlació de Spearman mitjana va ser 0.23 (0.04). Quant a la fenotipat d'alt rendiment, es va proposar l'ús dels acceleròmetres i càmeres per a obtindre informació sobre el comportament animal. En el Capítol 4, 16 conills van ser equipats amb acceleròmetres i gravats durant 2 setmanes. Es van segmentar les sèries temporals en finestres de temps de diferents grandàries (1, 3, 5, 7 i 9 segons) i es van calcular 41 característiques per finestra. Models de random forest, support vector machine i gradient boosting van ser entrenats per a classificar estats actius/inactius. El model de random forest, amb una finestra de 9 segons i les 5 característiques més importants, va aconseguir una precisió mitjana d'1 i una recall mitjana de 0.93. Finalment, en el Capítol 5 es va combinar un algorisme de seguiment per detecció amb un sistema d'identificació per radiofreqüència per a rastrejar dotze porcs d'un corral dels quals tres tenien marques de pelatge úniques que facilitaven la seua distinció visual. Es van implementar l'algorisme You Only Look Onze (v8) per a detecció i l'algorisme Bot-SORT per a seguiment. Els porcs amb pelatges similars es van rastrejar durant una mitjana de 49 minuts, mentres que els porcs amb marques úniques es van rastrejar 152 minuts, amb una coincidència del 90% o més amb la veritat absoluta. Esta combinació de dispositius representa un avanç significatiu en la identificació, seguiment i traçabilitat d'animals en grup. / [EN] The thesis comprises a series of studies aimed at improving genetic selection programs to increase feed efficiency at two stages of the productive life of pigs: lactation and growth. In Chapters 2 to 5, various methodologies and sources of information (genetics, genomics, and phenomics) were explored to achieve this goal. Feed efficiency during lactation is a complex system of interrelated phenotypic traits. In Chapter 2, structural equation models were used to infer the causal associations between daily feed intake, sow weight balance, litter weight gain, backfat thickness balance, and sow metabolic body weight. Data from 1,100 sows from a divergent selection experiment for efficiency in growing pigs were analysed. The inductive causation algorithm was used to define the structural equation model. Results indicated that daily feed intake and daily litter weight gain influenced daily sow weight balance, with average structural coefficients of 0.12 and -0.03, respectively. Subsequently, daily sow weight balance impacted daily backfat thickness balance and sow metabolic body weight, with structural coefficients of 0.70 and -1.22, respectively. Different selection strategies were evaluated. Selection strategies that did not rely on feed intake records proved equally effective, although increasing litter weight gain while reducing or maintaining constant feed intake without deteriorating the sow's body condition seems challenging. In Chapter 3, the benefits of multi-output and stacking methods to improve the accuracy of predicting feed efficiency from the genotype of growing pigs were explored. Data from 5,828 pigs and 45,610 SNPs were analysed, implementing four different strategies. Random forest and support vector regression models were trained with different subsets of predictor variables (from 200 to 3,000 of the most informative SNPs). The standard strategy, which used only genotypes as predictors, showed the best performance. With the random forest algorithm and the top 1,000 SNPs, the average Spearman correlation was 0.23 (0.04). Regarding high-throughput phenotyping, the use of accelerometers and cameras to obtain information on animal behaviour was proposed. In Chapter 4, 16 rabbits were equipped with accelerometers and filmed for 2 weeks. The time series were segmented into time windows of different sizes (1, 3, 5, 7, and 9 seconds), and 41 features were calculated per window. Random forest, support vector machine, and gradient boosting models were trained to classify active/inactive states. The random forest model, with a 9-second window and the 5 most important features, achieved a median precision of 1 and a median recall of 0.93. Finally, in Chapter 5, a tracking-by-detection algorithm was combined with a radio frequency identification system to track twelve pigs in a pen, three of which had unique coat markings that facilitated visual distinction. The You Only Look Once (v8) algorithm was implemented for detection and the BoT-SORT algorithm for tracking. Pigs with similar coat markings were tracked for an average of 49 minutes, while pigs with unique markings were tracked for 152 minutes, with a 90% or higher match with the ground truth. This combination of devices represents a significant advancement in the identification, tracking, and traceability of animals in groups. / Mora Fenoll, M. (2024). New insights for enhancing feed efficiency [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211262

[ES] La familia Tephritidae constituye un grupo de dípteros de gran interés económico debido a que incluye especies consideradas plagas en casi todas las áreas frutícolas del mundo. Entre las especies de tefrítidos citadas en España, se encuentra Ceratitis capitata, la mosca de la fruta del Mediterráneo, plaga de gran relevancia económica en el país. La gestión de esta plaga requiera de actuaciones en grandes áreas frutícolas y con integración de diversas tecnologías y herramientas de control, siendo las actuaciones principales los tratamientos químicos, el trampeo masivo y la aplicación de la técnica del insecto estéril (TIE). Conocer la biología reproductiva de C. capitata es de gran importancia para desplegar nuevos métodos de control y mejorar los ya existentes, especialmente la TIE. En este sentido, y haciendo uso de los avances biotecnológicos, se desarrolló un método molecular de cuantificación, basado en la aplicación de una PCR en tiempo real mediante el uso de marcadores del cromosoma Y, para estimar la cantidad de espermatozoides contenidos en las espermatecas (capítulo 2). Este método fue validado satisfactoriamente como medio de cuantificación de la cantidad de esperma almacenado en las espermatecas después del apareamiento para dos cepas de C. capitata, la cepa silvestre y la cepa Vienna-8, empleada internacionalmente en la producción masiva de machos estériles para el programa TIE. Además, los resultados obtenidos mostraron detecciones positivas de esperma en apareamientos de corta duración (10 minutos) y se confirmó la transferencia efectiva de esperma en el 78 % de los casos evaluados. Una vez obtenido un método más eficaz para cuantificar el esperma almacenado en las espermatecas, éste se empleó para estudiar (Capítulo 3) la influencia de la edad del macho y la duración de la cópula en la cantidad de esperma trasferido durante la misma, en ambas cepas. Estos aspectos que se han relacionado con el rendimiento de los machos estériles empleados en los programas TIE. Además de observarse un efecto de la cepa, se determinó una influencia positiva de la duración de la cópula en la cantidad de esperma recibido por las hembras. Los resultados mostraron un patrón gradual de transferencia no lineal que aumenta con la duración del apareamiento en ambas cepas. En cuanto a la edad de los machos no se observó una influencia en la cantidad de esperma transferido dentro del rango de edad evaluado. Por último, se estudió la capacidad de los machos Vienna-8 estériles para volver a aparearse e inseminar a las hembras (Capítulo 4). El fenómeno del apareamiento múltiple, relacionado con la eficacia reproductiva de C. capitata, ha sido observado en las poblaciones naturales, tanto en hembras (poliandria) como en machos (poliginia), pero ha sido poco estudiada en machos irradiados. Los resultados mostraron que el 57 % de los machos estériles recopularon hasta en tres ocasiones y el 73 % al menos en una ocasión y que en estos reapareamientos hubo transferencia efectiva de esperma en el 99 % de los casos. En cuanto a la cantidad de espermatozoides transferidos en las recópulas producidas, se observó una tendencia a disminuir respecto a la primera cópula, pero no se detectó una situación de aspermia. En conclusión, esta tesis desarrolla un nuevo método molecular basado en la detección del cromosoma Y para evaluar el esperma almacenado en las espermatecas de hembras en C. capitata. Este método ha sido validado para estimar los espermatozoides de las cepas silvestre y Vienna-8 de esta especie, y podría servir como modelo base para la cuantificación de gametos en otras especies de tefrítidos. Se han mejorado los patrones de transferencia del esperma con relación al tiempo de apareamiento para ambas cepas, y se ha determinado, por primera vez, el potencial de recópula de los machos estériles Vienna-8 y su capacidad para transferir esperma no viable a lo largo de múltiples apareamientos. / [CA] La família Tephritidae constituïx un grup de dípters de gran interés econòmic pel fet que inclou espècies considerades plagues en quasi totes les explotacions frutícoles del món, especialment les conegudes com a mosques de la fruita. Entre les espècies de tefrítids citades a Espanya, es troba Ceratitis capitata, la mosca de la fruita del Mediterrani, plaga de gran rellevància econòmica al país. La gestió d'aquesta plaga requerisca d'actuacions en grans àrees frutícoles i amb integració de diverses tecnologies i ferramentes de control, sent les actuacions principals els tractaments químics, el trampeig massiu i l'aplicació de la tècnica de l'insecte estèril (TIE). Conéixer la biologia reproductiva de C. capitata és de gran importància per a desplegar nous mètodes de control i millorar els ja existents, especialment la TIE. En este sentit, i fent ús dels avanços biotecnològics, en primer lloc (capítol 2) es va desenvolupar un mètode molecular de quantificació, basat en l'aplicació d'una PCR en temps real mitjançant l'ús de marcadors del cromosoma Y, per a estimar la quantitat d'espermatozoides continguts en les espermateques. Este mètode va ser validat satisfactòriament com a mitjà de quantificació dels espermatozoides emmagatzemats en les espermateques després de l'aparellament per a dos soques de C. capitata, la soca silvestre i la soca Vienna-8, empleada internacionalment en la producció massiva de mascles estèrils per al programa TIE. A més, els resultats obtinguts van mostrar deteccions positives d'esperma en aparellaments de curta duració (10 minuts) i es va confirmar la transferència efectiva d'esperma en el 78% dels casos avaluats. Una vegada obtingut un mètode més eficaç per a quantificar l'esperma emmagatzemat en les espermateques, aquest es va emprar per a estudiar (capítol 3) la influència de l'edat del mascle i la duració de la còpula en la quantitat d'esperma transferit durant esta, en ambdues soques. Estos aspectes s'han relacionat amb el rendiment dels mascles estèrils empleats en els programes TIE. A més d'observar-se un efecte de la soca, es va determinar una influència positiva de la durada de l'acoblament en la quantitat d'esperma rebut per les femelles. Els resultats van mostrar un patró gradual de transferència no lineal que augmenta amb la duració de l'aparellament en ambdues soques. Quant a l'edat dels mascles, no es va observar una influència en la quantitat d'esperma transferit dins del rang d'edat avaluat. Finalment, es va estudiar la capacitat dels mascles Vienna-8 estèrils per a tornar a emparellar-se i inseminar a les femelles (capítol 4). El fenomen de l'aparellament múltiple, relacionat amb l'eficàcia reproductiva de C. capitata, ha sigut observat en les poblacions naturals, tant en femelles (poliàndria) com en mascles (poligínia), però ha sigut poc estudiada en mascles irradiats. Els resultats van mostrar que el 57% dels mascles estèrils van recopular fins a tres ocasions i el 73% almenys en una ocasió i que en estos reaparellaments va haver-hi transferència efectiva d'esperma en el 99% dels casos. Quant a la quantitat d'espermatozoides transferits en les récopulas produïdes, es va observar una tendència a disminuir respecte a la primera còpula, però no es va detectar una situació d'aspèrmia. En conclusió, esta tesi desenvolupa un nou mètode molecular basat en la detecció del cromosoma Y per a avaluar l'esperma emmagatzemat en les espermateques de femelles en C. capitata. Este mètode ha sigut validat per a estimar els espermatozoides de les soques silvestre i Vienna-8 d'esta espècie, i podria servir com a model base per a la quantificació de gàmetes en altres espècies de tefrítids. S'han millorat els patrons de transferència de l'esperma en relació amb el temps d'aparellament per ambdues coques, i s'ha determinat, per primera vegada, el potencial de recòpula dels mascles estèrils Vienna-8 i la seua capacitat per a transferir esperma no viable al llarg de múltiples aparellaments. / [EN] Tephritidae family constitutes a great interest group of dipterans as it includes species considered pests in almost all fruit-growing areas around the world, especially those known as fruit flies. The Mediterranean fruit fly, Ceratitis capitata, is among the recorded tephritids species in Spain and it is recognized as a pest of great economic importance by Spanish government. The ability to adapt to different environmental conditions of each of its development stages and its polyphagy are two of the key aspects to become such a harmful pest. C. capitata has the largest host range known among tephritids. These biological and adaptative traits make management of this pest require actions in large fruit-growing areas and the integration of various technologies and control tools. The integrated pest management programme includes chemical treatments, mass trapping and the application of the sterile insect technique (SIT). The study of the reproductive biology of C. capitata is relevant for deploying new control methods and improving existing ones, especially SIT. Taking it into consideration, and making use of biotechnological advances, in chapter 2, we develop a molecular quantification method, based on the application of real-time PCR using Y-chromosome markers, to estimate the amount of sperm contained in spermathecae. This method was successfully validated to quantify the amount of spermatozoa stored in the spermathecae after mating for two strains of C. capitata, wild-type strain and Vienna-8 strain, used internationally in the mass production of sterile males in TIE programmes. Positive sperm detections were obtained in short-term matings (10 minutes) and effective sperm transfer was confirmed in 78% of the cases evaluated. Once obtained this effective method to quantify the sperm stored in the spermathecae, it was used to study in chapter 3 the influence of male age and copula duration on the amount of sperm transferred during mating in both strains. These aspects have been related to the performance of sterile males used in TIE programmes. In addition to observing a strain effect, it was determined a positive influence of copula duration on the amount of sperm received by females. The results showed a gradual pattern of non-linear transfer that increases with mating duration in both strains. Regarding the age of the males, no influence was observed on the amount of sperm transferred within the evaluated age range. Finally, the ability of sterile Vienna-8 males to remate and inseminate females was studied in chapter 4. The phenomenon of multiple mating, related to the reproductive efficiency of C. capitata, has been observed in natural populations, both in females (polyandry) and males (polygyny), but it has been barely studied in irradiated males. The results of this chapter showed that 57% of the sterile males recopulated up to three times and 73% at least once, and there was effective sperm transfer in 99% of these rematings. Regarding the amount of sperm transferred along the remating occasions, a tendency to decrease was observed with respect to the first copulation, but a situation of aspermia was not detected. In conclusion, this thesis develops a new molecular method based on the detection of the Y-chromosome to estimate the sperm stored in the spermathecae of females in C. capitata. This method has been validated to estimate spermatozoa from wild-type and Vienna-8 strains of this tephritid and it could be used as a model for the quantification of gametes in other fruit fly species. Sperm transfer patterns have been improved in relation to mating time for both strains, and the remating potential of sterile Vienna-8 males and their ability to transfer non-viable sperm over multiple matings have been determined for the first time in a period of their lifetime. / Català Oltra, M. (2024). Cuantificación y análisis de la transferencia de espermatozoides en Ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae): Aplicaciones en programas de la Técnica del Insecto Estéril [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213442

[ES] Las plantas son plataformas versátiles para la síntesis de compuestos valiosos para el ser humano a través de la ingeniería metabólica y la biología sintética. Estas "biofactorías" pueden producir sustancias de alto valor para fines industriales, médicos y agrícolas, incluyendo feromonas sexuales de insectos, que ofrecen una alternativa sostenible a los pesticidas en la protección de cultivos. Sin embargo, estas feromonas se producen típicamente mediante síntesis química, una estrategia no muy ecológica, lo cual subraya la necesidad de métodos de producción más sostenibles. Las rutas biosintéticas de las feromonas sexuales de polillas están actualmente bien descritas, y se han identificado muchos de los genes responsables de su síntesis. Nuestro grupo desarrolló recientemente plantas transgénicas estables de Nicotiana benthamiana, denominadas 'SexyPlant', que producen y emiten feromonas volátiles biológicamente activas como Z11-16OH, Z11-16OAc y Z11-16Ald. Esto se logró integrando rutas biosintéticas de varias especies de polillas en N. benthamiana, utilizando genes tanto de polillas como de plantas y aprovechando el metabolismo endógeno de ácidos grasos de la planta. Sin embargo, este enfoque provocó problemas de toxicidad debido a la acumulación de compuestos y a las interrupciones en la ruta metabólica de ácidos grasos de la planta. En el primer capítulo, abordamos estos problemas de toxicidad en 'SexyPlant' explorando acetiltransferasas alternativas para mejorar la eficiencia de conversión de Z11-16OH a Z11-16OAc. También investigamos la activación de esta ruta biosintética utilizando reguladores transcripcionales basados en CRISPR combinados con promotores sintéticos, creando líneas transgénicas estables ('GuidedPathway' y 'NonGuidedPathway') con dos configuraciones génicas diferentes que acumulan biomasa y no producen ni emiten feromonas sexuales de polilla hasta ser específicamente activadas por elementos genéticos ortogonales apropiados. Aunque el rendimiento de producción es menor que en las plantas 'SexyPlant' constitutivas, en este capítulo demostramos el potencial para activar la ruta biosintética y exploramos los cuellos de botella en el sistema. El segundo capítulo se centra en la producción heteróloga de monoterpenoides irregulares, una familia de compuestos que incluyen feromonas sexuales de la superfamilia Coccoidea (por ejemplo, los insectos escama). A pesar de que la ruta biosintética de estas moléculas es desconocida, expresamos genes derivados de plantas con actividades similares. Introdujimos genes que codifican para la sintasa de crisantenil difosfato (CPPS) de Tanacetum cinerariifolium y la sintasa de lavandulil difosfato (LPPS) de Lavandula x intermedia en tabaco y N. benthamiana para lograr una expresión transitoria y estable, resultando en líneas transgénicas. Caracterizamos la producción y emisión de estos compuestos volátiles en diferentes tejidos y etapas de desarrollo foliar, identificando las hojas juveniles como el tejido más productivo. Además, buscamos producir feromonas sexuales de Coccoidea coexpresando LiLPPS con LiAAT4, logrando la producción de acetato de lavandulil, un componente de la mezcla de feromonas de la cochinilla Dysmicoccus grassii, la feromona de agregación de Frankliniella occidentalis, y un larvicida conocido para mosquitos. Estos 'biodispensadores' emitieron hasta 0,63 mg de acetato de lavandulil por día, sugiriendo que se necesitarían entre 200 y 500 plantas por hectárea para igualar la eficacia de los dispositivos comerciales de liberación de feromonas. En resumen, esta tesis ofrece diferentes estrategias para abordar la producción de feromonas sexuales de insectos y compuestos volátiles asociados en biofábricas de plantas, explorando las limitaciones de esta biosíntesis. / [CA] Plants are versatile platforms for synthesizing valuable compounds through metabolic engineering and synthetic biology. These "biofactories" can produce high-value substances for industrial, medical, and agricultural purposes, including insect sex pheromones, which offer a sustainable alternative to pesticides in crop protection. However, these pheromones are typically produced via chemical synthesis, which is not environmentally friendly, highlighting the need for more sustainable production methods. The biosynthetic pathways of moth sex pheromones are currently well-described, with many of the genes responsible for their synthesis identified. Our group recently developed stable transgenic Nicotiana benthamiana plants, termed 'SexyPlant,' that produce and emit volatile, biologically active pheromones like Z11-16OH, Z11-16OAc, and Z11-16Ald. This was achieved by integrating biosynthetic pathways from multiple moth species into N. benthamiana, using genes from both moths and plants while leveraging the plant's endogenous fatty acid metabolism. However, this approach led to toxicity issues due to compound accumulation and disruptions in the plant's fatty acid metabolic pathway. In the first chapter, we address these toxicity issues in 'SexyPlant' by exploring alternative acetyltransferases to enhance the conversion efficiency of Z11-16OH to Z11-16OAc. We also investigate the activation of this biosynthetic pathway using CRISPR-based transcriptional regulators combined with synthetic promoters, creating stable transgenic lines ('GuidedPathway' and 'NonGuidedPathway'), with two different gene configurations that accumulate biomass and do not produce or emit moth sex pheromones until specifically activated by appropriate orthogonal genetic elements. Although the production yield is lower than in constitutive 'SexyPlant' plants, in this chapter, we demonstrate the potential for activating the biosynthetic pathway and explore the bottlenecks in the system. The second chapter focuses on the heterologous production of irregular monoterpenoids, a family of compounds that include sex pheromones of the Coccoidea superfamily (e.g., scale insects). Despite the biosynthetic pathway for these molecules being unknown, we expressed plant-derived genes with similar activities. We introduced genes encoding chrysanthemyl diphosphate synthase (CPPS) from Tanacetum cinerariifolium and lavandulyl diphosphate synthase (LPPS) from Lavandula x intermedia into tobacco and N. benthamiana to achieve transient and stable expression, resulting in transgenic lines. We characterized the production and emission of these volatile compounds in different tissues and leaf development stages, identifying juvenile leaves as the most productive. Additionally, we aimed to produce Coccoidea sex pheromones by co-expressing LiLPPS with LiAAT4, achieving production of lavandulyl acetate, a component of the mealybug Dysmicoccus grassii pheromone blend, the aggregation pheromone of Frankliniella occidentalis, and a known mosquito larvicide. These 'biodispensers' emitted up to 0.63 mg of lavandulyl acetate per day, suggesting that 200-500 plants per hectare would be needed to match the efficacy of commercial pheromone release devices. In summary, this thesis provides different strategies for addressing the production of insect sex pheromones and associated volatile compounds in plant biofactories, exploring the limitations of this biosynthesis. / [EN] Les plantes són plataformes versàtils per a la síntesi de compostos valuosos per a l'ésser humà a través de l'enginyeria metabòlica i la biologia sintètica. Estes "biofactories" poden produir substàncies d'alt valor per a fins industrials, mèdics i agrícoles, incloent feromones sexuals d'insectes, que ofereixen una alternativa sostenible als pesticides en la protecció de cultius. No obstant això, estes feromones es produïxen típicament mitjançant síntesi química, una estratègia no molt ecològica, la qual cosa subratlla la necessitat de mètodes de producció més sostenibles. Les rutes biosintètiques de les feromones sexuals de les arnes estan actualment ben descrites, i s'han identificat molts dels gens responsables de la seua síntesi. El nostre grup va desenvolupar recentment plantes transgèniques estables de Nicotiana benthamiana, denominades 'SexyPlant', que produïxen i emeten feromones volàtils biològicament actives com Z11-16OH, Z11-16OAc i Z11-16Ald. Açò es va aconseguir integrant rutes biosintètiques de diverses espècies d'arnes en N. benthamiana, utilitzant gens tant d'arnes com de plantes i aprofitant el metabolisme endogen d'àcids grassos de la planta. No obstant això, este enfocament va provocar problemes de toxicitat degut a l'acumulació de compostos i a les interrupcions en la ruta metabòlica d'àcids grassos de la planta. En el primer capítol, abordem estos problemes de toxicitat en 'SexyPlant' explorant acetiltransferases alternatives per a millorar l'eficiència de conversió de Z11-16OH a Z11-16OAc. També investiguem l'activació d'esta ruta biosintètica utilitzant reguladors transcripcionals basats en CRISPR combinats amb promotors sintètics, creant línies transgèniques estables ('GuidedPathway' i 'NonGuidedPathway') amb dos configuracions gèniques diferents que acumulen biomassa i no produïxen ni emeten feromones sexuals d'arna fins a ser específicament activades per elements genètics ortogonals apropiats. Encara que el rendiment de producció és menor que en les plantes 'SexyPlant' constitutives, en este capítol demostrem el potencial per a activar la ruta biosintètica i explorem els colls de botella en el sistema. El segon capítol se centra en la producció heteròloga de monoterpenoides irregulars, una família de compostos que inclou feromones sexuals de la superfamília Coccoidea (per exemple, els insectes escama). Malgrat que la ruta biosintètica d'estes molècules és desconeguda, expressem gens derivats de plantes amb activitats similars. Introduïm gens que codifiquen per a la sintasa de crisantenil difosfat (CPPS) de Tanacetum cinerariifolium i la sintasa de lavandulil difosfat (LPPS) de Lavandula x intermedia en tabac i N. benthamiana per a aconseguir una expressió transitòria i estable, resultant en línies transgèniques. Caracteritzem la producció i emissió d'estos compostos volàtils en diferents teixits i etapes de desenvolupament foliar, identificant les fulles juvenils com el teixit més productiu. A més, busquem produir feromones sexuals de Coccoidea coexpressant LiLPPS amb LiAAT4, aconseguint la producció d'acetat de lavandulil, un component de la mescla de feromones de la cotxinilla Dysmicoccus grassii, la feromona d'agregació de Frankliniella occidentalis, i un larvicida conegut per a mosquits. Estos 'biodispensadors' emeteren fins a 0,63 mg d'acetat de lavandulil per dia, suggerint que es necessitarien entre 200 i 500 plantes per hectàrea per a igualar l'eficàcia dels dispositius comercials de lliurament de feromones. En resum, esta tesi oferix diferents estratègies per a abordar la producció de feromones sexuals d'insectes i compostos volàtils associats en biofàbriques de plantes, explorant les limitacions d'esta biosíntesi. / Mateos Fernández, R. (2024). Bioproduction of Insect Sex Pheromones and Related Volatile Compounds in Plants [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211184