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Recent Submissions
- Plant trait effects on ecosystem functions mediated by soil microbiota(2026) Jimeno Alda, Julia; Verdú del Campo, Miguel; Goberna Estellés, Marta; Navarro Cano, Jose A.; Escola de DoctoratLas interacciones entre los organismos y su entorno configuran la dinámica de los ecosistemas y mantienen su biodiversidad. Estas interacciones vinculan los componentes subterráneos y superficiales, influyendo en el funcionamiento de los ecosistemas. Las plantas, a través de sus características, controlan procesos biogeoquímicos. Los microorganismos del suelo controlan funciones clave, como el secuestro de carbono, el ciclo de los nutrientes y las tasas de descomposición. El ciclo del carbono ejemplifica estas interacciones entre compartimentos ecosistémicos: las plantas suministran carbono fijado fotosintéticamente a la rizosfera a cambio de la movilización de nutrientes mediada por microorganismos. Esta tesis examina cómo los rasgos de las plantas ejercen control descendente sobre funciones del ecosistema mediante su interacción con la microbiota edáfica, abordando desde patrones ecológicos amplios hasta escalas más precisas. Para ello, se empleó una combinación de enfoques meta analíticos y experimentales. Se examinaron tres cuestiones principales: i) cómo la diversidad y la magnitud de los rasgos influyen en las funciones del ecosistema mediadas por microorganismos a nivel comunitario; ii) cómo las diferencias funcionales entre especies vecinas determinan los resultados de las interacciones entre plantas; y iii) cómo estas afectan indirectamente a las relaciones microbianas individuales entre plantas y suelos y, en última instancia, modifican las tasas de respiración de la rizosfera. Esta última es un indicador clave de la actividad microbiana relacionada con los procesos de descomposición y el ciclo del carbono. Los resultados del modelo meta analítico muestran un mismo patrón: la diversidad de rasgos de las plantas predice mejor las funciones ecosistémicas que las medias ponderadas de la comunidad. Esto es más evidente en procesos dinámicos a corto plazo, como la descomposición, la respiración y el ciclo de nutrientes. Los rasgos fisiológicos tienen efectos más amplios que los morfológicos. En los experimentos, la distancia funcional entre especies fue clave en las interacciones, ya que aumentaba o suprimía la expresión de rasgos según el grado de similitud entre especies. Estos efectos de vecindad se reflejaron en la comunidad microbiana de la rizosfera, donde la respiración rizosférica creció al aumentar las diferencias funcionales en rasgos de nutrientes de la planta. En conjunto, estos resultados sugieren que los rasgos de las plantas influyen en la microbiota del suelo y en las funciones del ecosistema que regulan, de una forma tanto directa a través de la cantidad y la calidad de los recursos suministrados al suelo como indirecta, a través de los resultados de las interacciones entre plantas. El uso de una perspectiva multiescalar centrada en los rasgos de las plantas y en sus interacciones con la microbiota del suelo aporta nuevos conocimientos sobre los mecanismos que vinculan la biodiversidad vegetal con el funcionamiento de los ecosistemas. Esta aproximación subraya la necesidad de integrar la ecología vegetal y microbiana. Tal integración mejora las predicciones sobre cómo la biodiversidad regula el funcionamiento ecosistémico bajo condiciones ambientales variables.
- Book of abstracts: IV Workshop RiskTox "Networking on food safety tools for mycotoxins and acrylamide risk exposure assessment"(Universitat de València, 2025) Rodríguez-Carrasco, Yelko; Berrada Ramdani, HoudaScientific communications from experts in food safety: toxicity of chemical mixtures, biomonitoring of contaminants and risk assessment
- Increased climate pressure on the agricultural frontier in the Eastern Amazonia-Cerrado transition zone(2022) Marengo, José Antonio; Jiménez-Muñoz, Juan Carlos; Espinoza, Jhan-Carlo; Cunha, Ana Paula; Aragão, LuizSeveral large-scale drivers of both anthropogenic and natural environmental changes are interacting nonlinearly in the transition zone between eastern Amazonia and the adjacent Cerrado, considered to be another Brazilian agricultural frontier. Land-use change for agrobusiness expansion together with climate change in the transition zone between eastern Amazonia and the adjacent Cerrado may have induced a worsening of severe drought conditions over the last decade. Here we show that the largest warming and drying trends over tropical South America during the last four decades are observed to be precisely in the eastern Amazonia-Cerrado transition region, where they induce delayed wetseason and worsen severe drought conditions over the last decade. Our results evidence an increase in temperature, vapor pressure deficit, subsidence, dry-day frequency, and a decrease in precipitation, humidity, and evaporation, plus a delay in the onset of the wet season, inducing a higher risk of fire during the dry-to-wet transition season. These findings provide observational evidence of the increasing climatic pressure in this area, which is sensitive for global food security, and the need to reconcile agricultural expansion and protection of natural tropical biomes.
- Specific binding of Bacillus thuringiensis Cry1Ea toxin, and Cry1Ac and Cry1Fa competition analyses in Anticarsia gemmatalis and Chrysodeixis includens(2019) Bel Cortés, Yolanda; Zack, Marc; Narva, Ken; Escriche Soler, BaltasarAnticarsia gemmatalis (velvetbean caterpillar) and Chrysodeixis includens (soybean looper) are two important defoliation pests of soybeans. In the present study, we have investigated the susceptibility and brush border membrane-binding properties of both species to Bacillus thuringiensis Cry1Ea toxin. Bioassays performed in first-instar larvae demonstrated potent activity against both soybean pests in terms of mortality or practical mortality. Competition-binding studies carried out with 125Iodine-labelled Cry1Ea, demonstrated the presence of specific binding sites on the midgut brush border membrane vesicles (BBMV) of both insect species. Heterologous competition-binding experiments indicated that Cry1Ea does not share binding sites with Cry1Ac or Cry1Fa in either soybean pest. This study contributes to the knowledge of Cry1Ea toxicity and midgut binding sites in A. gemmatalis and C. includens and sheds light on the cross-resistance potential of Cry1Ea with other Bt proteins aimed at controlling lepidopteran pests in soybeans.
- Enfermedades de plantas causadas por bacterias: Género Brenneria y Lonsdalea(Sociedad Española de Fitopatología, 2018) González Biosca, Elena; López González, María MilagrosLa importancia de las enfermedades causadas por bacterias fitopatógenas en España se ha ido incrementando exponencialmente desde la detección, a finales de la década de 1990, de diversas bacteriosis emergentes y reemergentes que han tenido serias repercusiones económicas hasta la detección, desde 2016, de distintos focos de Xylella fastidiosa en varias Comunidades Autónomas. Por ello, la Junta Directiva de la Sociedad Española de Fitopatología (SEF) consideró que existía una gran demanda de un libro español de texto o de consulta que recopilara información actualizada sobre estas enfermedades. Este tratado, actualmente único internacionalmente, pretende cubrir ese hueco y ofrecer información proporcionada por 52 expertos bacteriólogos. El libro incluye 48 capítulos que pretenden ofrecer una revisión científica actualizada, pero también realista y práctica, sobre las bacterias fitopatógenas y las enfermedades que ocasionan. Consta de seis capítulos generales introductorios, 13 sobre los géneros de las bacterias seleccionadas y 29 sobre las enfermedades de mayor importancia actual para la agricultura española y también de las que representan una amenaza potencial. La lectura de los distintos capítulos nos lleva a profundizar en el complejo patosistema que constituye cada bacteriosis, su etiología, diagnóstico, epidemiología y control. Cada problema bacteriano se trata con rigor académico, por lo que este texto sirve como fuente básica de conocimiento tanto para profesores como para estudiantes, pero también para técnicos y profesionales de la Sanidad Vegetal, así como para todos los actores que intervienen en la cadena de valor agrícola, desde la producción hasta la comercialización.
- Enfermedades de plantas causadas por bacterias: Chancros bacterianos de especies de Quercus y de Populus causados por Brenneria y Lonsdalea spp.(Bubok Publishing y Sociedad Española de Fitopatología, 2018) González Biosca, Elena; Palacio-Bielsa, Ana; López González, María MilagrosLa importancia de las enfermedades causadas por bacterias fitopatógenas en España se ha ido incrementando exponencialmente desde la detección, a finales de la década de 1990, de diversas bacteriosis emergentes y reemergentes que han tenido serias repercusiones económicas hasta la detección, desde 2016, de distintos focos de Xylella fastidiosa en varias Comunidades Autónomas. Por ello, la Junta Directiva de la Sociedad Española de Fitopatología (SEF) consideró que existía una gran demanda de un libro español de texto o de consulta que recopilara información actualizada sobre estas enfermedades. Este tratado, actualmente único internacionalmente, pretende cubrir ese hueco y ofrecer información proporcionada por 52 expertos bacteriólogos. El libro incluye 48 capítulos que pretenden ofrecer una revisión científica actualizada, pero también realista y práctica, sobre las bacterias fitopatógenas y las enfermedades que ocasionan. Consta de seis capítulos generales introductorios, 13 sobre los géneros de las bacterias seleccionadas y 29 sobre las enfermedades de mayor importancia actual para la agricultura española y también de las que representan una amenaza potencial. La lectura de los distintos capítulos nos lleva a profundizar en el complejo patosistema que constituye cada bacteriosis, su etiología, diagnóstico, epidemiología y control. Cada problema bacteriano se trata con rigor académico, por lo que este texto sirve como fuente básica de conocimiento tanto para profesores como para estudiantes, pero también para técnicos y profesionales de la Sanidad Vegetal, así como para todos los actores que intervienen en la cadena de valor agrícola, desde la producción hasta la comercialización.
- Enfermedades de plantas causadas por bacterias: Género Ralstonia(Bubok Publishing y Sociedad Española de Fitopatología, 2018) González Biosca, Elena; Álvarez, Belén; López González, María MilagrosLa importancia de las enfermedades causadas por bacterias fitopatógenas en España se ha ido incrementando exponencialmente desde la detección, a finales de la década de 1990, de diversas bacteriosis emergentes y reemergentes que han tenido serias repercusiones económicas hasta la detección, desde 2016, de distintos focos de Xylella fastidiosa en varias Comunidades Autónomas. Por ello, la Junta Directiva de la Sociedad Española de Fitopatología (SEF) consideró que existía una gran demanda de un libro español de texto o de consulta que recopilara información actualizada sobre estas enfermedades. Este tratado, actualmente único internacionalmente, pretende cubrir ese hueco y ofrecer información proporcionada por 52 expertos bacteriólogos. El libro incluye 48 capítulos que pretenden ofrecer una revisión científica actualizada, pero también realista y práctica, sobre las bacterias fitopatógenas y las enfermedades que ocasionan. Consta de seis capítulos generales introductorios, 13 sobre los géneros de las bacterias seleccionadas y 29 sobre las enfermedades de mayor importancia actual para la agricultura española y también de las que representan una amenaza potencial. La lectura de los distintos capítulos nos lleva a profundizar en el complejo patosistema que constituye cada bacteriosis, su etiología, diagnóstico, epidemiología y control. Cada problema bacteriano se trata con rigor académico, por lo que este texto sirve como fuente básica de conocimiento tanto para profesores como para estudiantes, pero también para técnicos y profesionales de la Sanidad Vegetal, así como para todos los actores que intervienen en la cadena de valor agrícola, desde la producción hasta la comercialización.
- Enfermedades de plantas causadas por bacterias: Marchitez bacteriana causada por Ralstonia solanacearum, R. pseudosolanacearum y R. syzygii subsp. indonesiensis(Bubok Publishing y Sociedad Española de Fitopatología, 2018) González Biosca, Elena; Palomo, José Luis; López González, María MilagrosLa importancia de las enfermedades causadas por bacterias fitopatógenas en España se ha ido incrementando exponencialmente desde la detección, a finales de la década de 1990, de diversas bacteriosis emergentes y reemergentes que han tenido serias repercusiones económicas hasta la detección, desde 2016, de distintos focos de Xylella fastidiosa en varias Comunidades Autónomas. Por ello, la Junta Directiva de la Sociedad Española de Fitopatología (SEF) consideró que existía una gran demanda de un libro español de texto o de consulta que recopilara información actualizada sobre estas enfermedades. Este tratado, actualmente único internacionalmente, pretende cubrir ese hueco y ofrecer información proporcionada por 52 expertos bacteriólogos. El libro incluye 48 capítulos que pretenden ofrecer una revisión científica actualizada, pero también realista y práctica, sobre las bacterias fitopatógenas y las enfermedades que ocasionan. Consta de seis capítulos generales introductorios, 13 sobre los géneros de las bacterias seleccionadas y 29 sobre las enfermedades de mayor importancia actual para la agricultura española y también de las que representan una amenaza potencial. La lectura de los distintos capítulos nos lleva a profundizar en el complejo patosistema que constituye cada bacteriosis, su etiología, diagnóstico, epidemiología y control. Cada problema bacteriano se trata con rigor académico, por lo que este texto sirve como fuente básica de conocimiento tanto para profesores como para estudiantes, pero también para técnicos y profesionales de la Sanidad Vegetal, así como para todos los actores que intervienen en la cadena de valor agrícola, desde la producción hasta la comercialización.
- From Field to Waste Valorization: A Preliminary Study Exploring the Impact of the Wine Supply Chain on the Phenolic Profile of Three Sardinian Pomace Extracts(2024) Castangia, Ines; Aroffu, Matteo; Fulgheri, Federica; Bacchetta, Gianluigi; Corrias, Francesco; Nácher Alonso, Amparo; Manca, Maria Letizia; Manconi, MariaThe winemaking process generates an annual global production of about 10 million tons of waste consisting of stalks, skin, and seeds. The possible reutilization of wine pomace is strictly linked to its chemical composition. In this preliminary study, three different Sardinian white grapes (Malvasia, Vermentino and Nasco) grown in the same area were evaluated through a whole wine production chain. To reduce environmental impact, all the grapes were treated following the integrated production practice (IPP) strategies. The adopted agronomic methods and the main physico-chemical parameters of the fresh fruits and musts were evaluated. A fully qualitative and quantitative characterization of the phenolic fraction of the pomace extracts was performed by HPLC-DAD after a post-winemaking process. Water and ethanol were utilized as green solvents in the extraction process. Additionally, the entire pomace post-winemaking process was carried out within the winery facilities to reduce energy loss and road transportation. The findings demonstrated that large amounts of beneficial polyphenols are present in pomace extracts, and that the type of grape used, agronomic practices, and winemaking method all influence the quantity and quality of the extracts. The polyphenol concentrations in the Vermentino (28,391.5 ± 7.0 mg/kg) and Malvasia pomace (11,316.3 ± 6.5 mg/kg) were found to be the highest and lowest, respectively.
- Disentangling drivers of soil organic carbon storage in deltaic rice paddies from the Ebro Delta(Elsevier, 2023) Belenguer-Manzanedo, María; Rochera, Carlos; Alcaraz, Carles; Martínez-Eixarch, Maite; Camacho González, AntonioPaddy farming can potentially sequester carbon. However, agricultural practices may alter the stability of the soil organic carbon (SOC) stocks and thereby increase carbon mobilization in the topsoil and subsoil. We hypothesize that both agricultural practices and soil physical-chemical characteristics, mostly those related to the type of the parental soil where the paddy is established, play an important role in SOC stabilization and sequestration. To test this, we profiled the biochemical characteristics of soil organic matter (SOM) and the SOC concentrations in sediment cores of 10 rice fields from the Ebro Delta (Northeast Spain) representing former reclaimed habitats (i. e., peatlands, meadows, coastal lagoons, riverbanks and salt marshes). The effects of physical-chemical soil properties on SOM content were tested with Generalized Linear Models and the best models were selected using information-theoretic approach. The optical characteristics of SOM extracts were analyzed by UV-Visible and fluorescence spectrophotometry, and six fluorescence components were identified by Parallel Factor Analysis (PARAFAC). Higher clay and lower sand content explained the greater SOM presence in topsoil while higher clay content and salinity prevailed as the main explanatory factors in the subsoil showing a positive correlation with SOM content. The results revealed a correlated gradient of SOM quantity and quality where in SOM-rich soils both the aromaticity and the humification degree were higher while in soils with lower SOM content it was fresher and more microbially derived. Current agricultural practices favored SOM humification in the topsoil while the variability in SOM quality in subsoil is attributed to the combination of soil physical-chemical characteristics (pH, conductivity and clay content) and the previous habitat's influence. This study represents a comprehensive empirical analysis on the carbon stocks in rice fields and the identification of soil physical-chemical factors, related to prior land uses, favoring soil carbon accumulation. These results may have major implications in decision-making process for climate change mitigation in vulnerable Mediterranean coastal paddies.
- El papel de la formación en el desarrollo rural (El saber sí ocupa lugar)(1999) Esparcia Pérez, Javier; Noguera Tur, JoanLa formación ha sido piarte esencial de las políticas y estrategias de desarrollo rural, y así en LEADER I y II se ha contado con medidas específicas orientadas a la formación, paralelas a otras políticas o acciones formativas. En este contexto, la formación es considerada crecientemente como una herramienta, e incluso eje esencial, en los procesos de desarrollo. La propia Comisión Europea considera a la formación como una variable estructural, condicionante de cualquier estrategia de crecimiento.
- Valoración y Balance de LEADER II: La consolidación de un modelo(Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, 2003) Esparcia Pérez, JavierA mediados de 1995 la Comisión Europea aprobó la Iniciativa Comunitaria LEADER II en España, con un periodo de ejecución que ha finalizado en diciembre de 2001.En tanto que continuación directa de LEADER I (1991-1994),esta segunda fase ha significado la consolidación del modelo y filosofía LEADER en nuestro país, a lo cual también ha contribuido la puesta en marcha y aplicación del Programa PRODER.
- Conversion of artichoke leftovers to levulinic acid : A biorefinery approach(2023) Salgado-Ramos, Manuel; Tabasso, Silvia; Gaudino, Emanuela Calcio; Barba Orellana, Francisco José; Cravotto, GiancarloThe valorization of agrifood leftovers from an herbaceous plant widely cultivated in Mediterranean areas (Italy and Spain), Cynara scolymus L., is reported here as part of a zero-waste biorefinery approach. The Globe artichoke (GlobART) variety was selected as the source of artichoke leftovers, which were valorized using the following cascade approach: (i) the recovery of antioxidant compounds (AC) still present in the matrix through sustainable microwave-assisted subcritical water extraction (MA-SWE); and, (ii) the subsequent production of levulinic acid (LevA) via the MW-assisted conversion (225ºC, 2 min, 1500 W) of the cellulosic fraction recovered after initial extraction. Preliminary MW-assisted conversion tests on the post MA-SWE GlobART matrix yielded about a 37% yield of LevA (molar yield) using HCl and p-toluenesulfonic acid (p-TsA). Furthermore, performing a delignification step, mediated by either ultrasound (UAD) or MW (MAD), on the post-MA-SWE GlobART matrix before conversion considerably increased LevA yield (55% and 71% from post-UAD and post-MAD GlobART matrices, respectively, with p-TsA). Finally, reducing the KBr/biomass ratio, when using p-TsA, by half afforded an enhancement in LevA yield up to 80% when starting from the post-extraction and delignified (post MA-SWE-& MAD) GlobART matrix.
- Effect of lipophilized gallic acid on the oxidative stability of omega-3 fatty acids rich soy and cow milk(2023) Delfanian, Mojtaba; Sahari, Mohammad Ali; Barba Orellana, Francisco JoséThe antioxidant and interfacial effects of gallate alkyl esters on the oxidative stability of fish oil-enriched cow milk (CM) and soymilk emulsions (SM) stored at 4 ◦C were evaluated. The peroxide value and volatile compounds were also measured to monitor the progress of lipid oxidation. Despite the higher amount of unsaturated fatty acids, the SM emulsion showed a considerable increase in the oxidative stability compared to CM emulsion. It was found that reducing chlorogenic acid content may contribute to the lipid oxidation of SM emulsions. Moreover, the results showed that the antioxidant efficiency of gallates had a positive correlation with their partitioning at the oil-water interface. Octyl gallate followed by propyl gallate with the same partition at the interface had the highest antioxidant effect in protecting SM and CM emulsions. In contrast, short and long-chain gallates showed a higher lipid oxidation due to the higher partitioning into the aqueous and oil phases.
- Modern Analytical Techniques for Berry Authentication(2023) Carrillo, Celia; Tomasevic, Igor B.; Barba Orellana, Francisco José; Kamiloglu, SenemThe health-related properties attributed to berries and the subsequent interest awakened within the market of functional foods mean that these small fruits may be potential targets for food fraud. In this review, studies on berry authentication through modern analytical techniques are discussed in detail. Most of the studies reported to date are related to chemical approaches, mainly chromatographic techniques. Other chemical (NMR, NIR, and Raman spectroscopy), biomolecular, and isotopic methods have also delivered promising results in the field of berry authentication, although there is still limited information available in this respect. Despite the potential of the methods described in the present review, to date, there is no universal one. Therefore, combinations of different approaches in order to complement each other are increasingly used (e.g., HPTLC and mass spectrometry; Raman and IR spectroscopies; biomolecular and analytical techniques¿). Considering that adulteration practices are increasingly evolving, continuous research in the field of food authentication is needed, especially in the case of berries, since there are still some berry species that have not yet been included in any authentication study.
- Difusión de innovaciones y redes sociales en la agricultura. Análisis de tendencias en la Comunidad Valenciana y Reino Unido(2023) Mesa Manzano, Rafael; Esparcia Pérez, Javier; Institut Interuniversitari de Desenvolupament LocalThis doctoral thesis is structured around three main study themes. The first theme (Article 1) focuses on the bibliometric analysis of the diffusion of innovations in agriculture. The goal is to gain a comprehensive understanding of the research trends in this area, providing a solid foundation for practical applications. The second theme (Articles 2, 4, and 5) revolves around the analysis of adoption and diffusion processes of innovations in sustainable agriculture. This includes two studies conducted in the Valencian Community (Articles 2 and 5) and another study conducted in the United Kingdom (Article 4). The objectives of this theme are twofold. Firstly, to analyze the innovative profile of the actors interviewed, measuring the rates and speed of innovation adoption. Secondly, to examine the networks influencing the adoption of agricultural innovations through social network analysis, including actors and other groups like entities or sources of information. The third theme (Article 3) centers on analyzing the impact of COVID-19 confinement on both consumers and agricultural producers. For consumers, the analysis encompasses changes in demand during the confinement period, such as shifts in prices, purchase volume, and changes in fresh fruit and vegetable selling establishments. For Valencian agricultural producers, the impact on mobility, production, sales, and institutional support is examined. The bibliometric analysis (Article 1) provides a solid framework for studying the adoption and diffusion processes of innovations across various academic disciplines. The analysis of diffusion and adoption processes in sustainable agriculture (Articles 2, 4, and 5) yields insights into the usability of the method and reveals trends in innovation adoption (e.g., more economic innovations being adopted). The study also highlights the significance of agricultural support and advisory services in the relational environment, as well as the importance of close ties (family and friends) as sources of knowledge. Regarding the impact of COVID-19 confinement, the study finds that it led to changes in consumer purchasing habits, with an increased preference for online shopping. On the other hand, the impact was positive for producers with established pre-crisis structures, while emerging producers experienced negative effects.
- Crocus sativus L. Ecotypes from Mediterranean Countries: Phenological, Morpho-Productive, Qualitative and Genetic Traits(2021) Cardone, Loriana; Castronuovo, Donato; Perniola, Michele; Cicco, Nunzia; Molina, Rosa V.; Renau-Morata, Begoña; Nebauer, Sergio G.; Candido, VincenzoThe characterization of C. sativus ecotypes is of great interest for preserving them from a possible genetic erosion due to the decrease of European cultivation surface. In this study, we evaluated four ecotypes from Italy (Sardinia and Abruzzo), Spain (Castilla-La Mancha), and Greece (Kozani) in order to detect the existence of variability and promote the biodiversity of this crop. Thirty-one traits related to saffron flowering, flower morphology, production of spice and daughter corms, vegetative development (leaf and corm traits), and spice quality, were evaluated. In addition, a genetic analysis through three PCR-based approaches, SSRs, RAPD, and SRAP was assessed. Results highlighted a phenotypic variation among ecotypes during two consecutive years. All the studied parameters were influenced by the ecotype except for the stamen length, color coordinates of tepals, leaf length, and leaf number per plant. Sardinia had a longer flowering interval, earlier flowering, and higher spice yield and quality than the other corm origins. The maximum values of morphological traits, such as stigma length, dry weight of stigmas, tepals, flowers and leaves, leaf area, and daughter corm weight were observed in the Abruzzo ecotype. Principal component analysis (PCA) showed a clear separation among ecotypes, in which Sardinia and Spain showed more similarities than Abruzzo and Kozani. Significant negative correlation was found between days to flower with stigma yield and quality. However, we could not find molecular markers discriminating among corm origins. In conclusion, this study suggests the importance of C. sativus ecotypes as precious source of biodiversity and bioactive compounds, and of their enhancement as fundamental prerequisite for a sustainable development strategy and as an agricultural diversification opportunity for growers.
- Identificación de miARNs con valor predictivo como biomarcadores de estrés biótico y abiótico en plantas de interés agronómico(2021) López Galiano, María José; Real García, María Dolores; García Robles, Inmaculada; Departament de GenèticaLas plantas son organismos sésiles que en su ambiente natural deben hacer frente a una serie de condiciones bióticas y abióticas que les son adversas. En el escenario de cambio climático en el que nos encontramos actualmente, es importante conocer cómo las plantas responden a estos factores para así poder mitigar las posibles pérdidas económicas y escasez de productos agrarios. Los cambios producidos en los patrones de precipitación y temperatura, no solo están afectando a la disponibilidad de agua para el riego o al desarrollo y calibre de frutos, sino que también inducen cambios en los patrones de dispersión de patógenos y plagas, facilitando su llegada más temprana a los cultivos o el contacto con nuevos patógenos. Por estos motivos, el desarrollo de nuevas estrategias que permitan la detección temprana del estrés en plantas es muy importante para la elaboración de proyectos alternativos de protección vegetal. Con esta finalidad, la identificación de genes o de elementos reguladores de la expresión génica que puedan ser usados como biomarcadores de la situación estresante puede ser de gran utilidad en este escenario. Uno de los elementos reguladores de la expresión génica que mayor interés está suscitando, por su acción a nivel post-transcripcional, son los miARNs. Se trata de ARNs monocatenarios, de entre 20 y 24 nucleótidos, que actúan uniéndose de forma muy específica a su ARN mensajero diana ocasionando su efecto regulador en un momento y tejido concreto. Dada su especificidad, conocer el estatus de la planta estresada a nivel de expresión de miARNs y de sus dianas, podría ser muy informativo al revelar cómo la planta es capaz de ejecutar y coordinar la respuesta de defensa, convirtiéndose en potenciales biomarcadores de estrés. En este contexto, se plantea un experimento a gran escala en la solanácea de interés agronómico tomate sometida a seis condiciones distintas de estrés para la identificación de miARNs implicados en respuesta de defensa. Las condiciones de estrés aplicadas se corresponden con tres condiciones bióticas generadas por el daño ocasionado por el insecto plaga Leptinotarsa decemlineata (escarabajo de la patata; CPB, por sus siglas en inglés de “Colorado Potato Beetle”), la bacteria patógena Pseudomonas syringae y el hongo necrótrofo Botrytis cinerea, y tres condiciones abióticas, sequía, incremento de temperatura y tratamiento con el inductor de las defensas ácido hexanoico (Hx). Los resultados de esta aproximación para la identificación de miARNs biomarcadores de respuesta a estrés quedan resumidos en el capítulo 1. En el proceso de secuenciación masiva se identificaron 104 miARNs pertenecientes a 37 familias distintas y se predijeron 61 miARNs noveles, de los cuales 41 miARNs se expresaban de forma diferencial en respuesta a estrés. La predicción de dianas de estos miARNs reveló un total de 279 probables dianas génicas. Once miARNs fueron seleccionados para su validación por RT-qPCR, analizándose también mediante la misma técnica la expresión de algunas de las dianas génicas de 4 de ellos. Por otro lado, se puso a punto la técnica CRISPR/Cas9 para la validación funcional de los miARNs, sly-miR171a, implicado en defensa frente al insecto plaga CPB, y sly-miR6022, implicado en respuesta a sequía. Los resultados mostraron que, aunque el proceso de generación de los vectores CRISPR/Cas9 y la regeneración de plántas se había logrado, no se consiguió generar en última instancia mutaciones en el gen MIR que permitieran llevar a cabo la validación funcional de los miARNs bajo estudio. Dada la especificidad en el modo de acción de los miARNs, en el capítulo 2 se analiza la respuesta específica coordinada por el miARN sly-miR159, mediante el análisis de la regulación ejercida por este miARN sobre los factores de transcripción MYB (homólogos del oncogén viral de mieloblastosis V-Myb) en dos condiciones de estrés diferentes, sequía y daño ocasionado por el insecto CPB. Los resultados mostraron que, en condiciones de sequía, sly-miR159 regula específicamente la expresión del factor de transcripción SlMYB33 para generar un ambiente osmoprotector en la planta de tomate, y que esta respuesta es diferente de la observada frente al daño ocasionado por el insecto herbívoro. En el tercer capítulo, se analiza la implicación del factor de transcripción WRKY75 en la respuesta de defensa en plantas de tomate. Se observó que este gen se expresaba de forma diferencial únicamente en los estreses bióticos bajo estudio, destacando una fuerte inducción en la infección ocasionada por el hongo B. cinerea, y que podría tratarse de un elemento regulador de la vía del ácido jasmónico. Se identificó por primera vez el miARN sly-miR1127-3p como elemento regulador del factor de transcripción WRKY75 en respuesta a la infección fúngica, y se propuso que su modo de acción podría relacionarse con mecanismos de regulación epigenéticos junto con la presencia de la marca H3K4me3. Finalmente, en el último capítulo, se abordan los mecanismos que subyacen en el efecto de “priming” generado por Hx en la solanácea berenjena. No se conocen en profundidad las bases del efecto de “priming” generado por Hx, por lo que la detección de biomarcadores de este efecto es de gran importancia. En plantas de berenjena tratadas con este agente inductor de defensas, se caracterizó el gen MLP (“Miraculin-like Protease Inhibitor”) como un gen marcador de este efecto en las plantas dañadas por el insecto CPB, además de ser un gen de respuesta al daño generado por B. cinerea y a condiciones de sequía. Los resultados presentados en esta tesis muestran la gran coordinación fisiológica y molecular que llevan a cabo las plantas para superar las condiciones desfavorables a las que están sometidas. Los mecanismos de regulación génica mediados por miARN se erigen como unos componentes clave de esta plasticidad mostrada por la planta en condiciones de estrés, debido a que estos elementos génicos median la expresión de genes de defensa, de genes implicados en desarrollo y de factores de transcripción, y que a su vez actúan de forma coordinada con las vías de señalización hormonal. Por otro lado, el efecto de “priming” generado en la planta por el tratamiento con Hx emerge como una nueva alternativa con múltiples aplicaciones en campo, incluida su aplicación contra los insectos herbívoros.
- Actividad antifúngica y antitoxigénica in vitro y en alimentos de bacterias ácido lácticas(2020) Luz Minguez, Carlos; Mañes Vinuesa, Jordi; Meca, Giuseppe; Departament de Medicina Preventiva i Salut Pública, Ciències de l'Alimentació, Toxicologia i Medicina LegalEl desarrollo de hongos en materias primas, alimentos y piensos puede ser responsable de pérdidas económicas considerables por disminuir la calidad y reducir la vida media de todos ellos. Además, algunos hongos pueden producir compuestos potencialmente tóxicos, lo que supone un problema de seguridad alimentaria para los consumidores. La bioconservación es un concepto que se refiere al empleo de microorganismos o sus productos metabólicos en los alimentos, para inhibir el crecimiento o destruir microorganismos no deseados, con el objetivo de mejorar la seguridad, conservar la calidad y extender la vida útil de los productos alimenticios. La presente Tesis Doctoral tiene por objeto el estudio de la actividad antifúngica de bacterias ácido lácticas (BAL) frente a hongos productores de micotoxinas pertenecientes a los géneros Aspergillus, Penicillium y Fusarium. Para tal efecto, se realizaron fermentaciones en caldo MRS, suero de leche y masa madre panaria, y se determinaron los valores de concentración mínima fungicida, a efectos de comparar el potencial antifúngico. En base a estos primeros datos, se planteó la necesidad de desarrollar estrategias basadas en el uso de las BAL más activas como cultivos iniciadores de fermentación en el propio alimento o bien empleando el caldo fermentado libre o no de células como ingrediente, de manera que proporcionaran valores positivos en cuanto a el aumentar la vida útil de los alimentos y la reducción de la presencia de micotoxinas. Los resultados obtenidos reflejan una eficacia de las BAL y los medios fermentados como conservantes de origen natural frente a P. expansum en pan, con valores medios equivalentes o ligeramente superiores a los que presentan los conservantes clásicos ampliamente utilizados por la industria alimentaria, como es el caso del propianato de calcio. Por otra parte, la pulverización del caldo MRS fermentado por L. plantarum CECT 749 retrasó el crecimiento de A. flavus en maíz y F. verticillioides en mazorca en varios días frente al blanco. Dicho tratamiento evidenció una muy importante reducción en la producción de AFB1 por A. flavus en maíz, y por F. verticillioides en mazorcas de maíz durante el almacenamiento. Como efectos beneficiosos adicionales, cabe decir que la digestión gastrointestinal de pan contaminado con OTA y previamente tratado con diversos inóculos de BAL mostraron una marcada reducción de la bioaccesibilidad de la micotoxina en los diferentes compartimentos digestivos in vitro. Y que la fermentación del suero de leche con cepas de L. plantarum mostraron un aumento de la capacidad antioxidante, un mayor porcentaje de la actividad inhibitoria de la enzima convertidora de la angiotensina y un incremento de la capacidad de quelación del hierro.
- Reducción de la contaminación por hongos toxigénicos y micotoxinas en alimentos mediante el uso de isotiocianatos(2019) Quiles Beses, Juan Manuel; Mañes Vinuesa, Jordi; Meca, Giuseppe; Departament de Medicina Preventiva i Salut Pública, Ciències de l'Alimentació, Toxicologia i Medicina LegalEl crecimiento de hongos es una de las causas más habituales del deterioro de los alimentos. Productos como los cereales, el pan y sus derivados son especialmente susceptibles ser contaminados con hongos toxigénicos y/o micotoxinas, lo que supone un problema de seguridad alimentaria. Por ello en la presente Tesis Doctoral se han estudiado la presencia de micotoxinas en 60 muestras de masas de pizza refrigeradas y el riesgo de exposición de la población a estos compuestos. Se detectaron aflatoxinas (AFs), zearalenona (ZEA), eniatinas (ENs) y beauvericina (BEA) en el 50, 100, 100 y 3 % respectivamente. Aunque el riesgo de exposición fue moderado, el 12 % de las muestras superaba los límites máximos legislados para AFs y la ZEA. En base a estos datos, se planteó la necesidad de desarrollar estrategias basadas en el uso de sustancias naturales para reducir la presencia de hongos toxigénicos y micotoxinas en este tipo de productos y similares. Los isotiocianatos (ITCs) son compuestos bioactivos obtenidos por la hidrólisis de los glucosinolatos (GSs), metabolitos secundarios de vegetales del género Brassica como brócoli, coliflor, coles de Bruselas y por encima de todos, la mostaza. Se han evaluado distintas metodologías de aplicación de los ITCs a productos de panadería, como el uso de harina de mostaza en la formulación de panes, o la liberación de ITCs a partir de harina de mostaza en el interior de envases de tortitas de trigo y masas de pizza. Todos estos alimentos fueron contaminados con hongos toxigénicos de los géneros Aspergillus y Penicillium para estudiar la efectividad de los distintos tratamientos antifúngicos. Asimismo, se diseñó un dispositivo con base de gel de hidroxietil celulosa para la volatilización del ITC alil isotiocianato (AITC) en el interior de silos de cereales para reducir la contaminación fúngica en maíz, cebada y trigo. Los resultados obtenidos reflejan la eficacia de los ITCs como conservantes de origen natural, observándose una eficacia frente a los hongos ensayados (A. flavus, A. parasiticus y P. nordicum) equivalente al de los conservantes clásicos como el ácido propiónico y sus sales, y en muchos casos superior (100 % de reducción) a dosis superiores a los 10 µL/L. Cuando se utilizó la harina de mostaza como ingrediente, la más efectiva fue la amarilla, rica en el ITC parahidroxibencil isotiocianato (p-HBIT), mientras que, si el efecto se buscaba por volatilización en el interior del envase, las mayores propiedades antifúngicas fueron mostradas por la harina oriental, cuyo ITC mayoritario es el AITC. La reducción de la síntesis de micotoxinas producidas por los hongos ensayados (AFs) fue proporcional a la inhibición del crecimiento fúngico. Finalmente, la capacidad antifúngica del AITC también se demostró en sistemas de silos de cereales simulados, con reducciones de entre 0,9 y 2 log en bidones de 100 L, tratados durante 60 días con 50 µL/L.
