http://hdl.handle.net/10366/143111 2026-04-27T06:35:31Z http://hdl.handle.net/10366/169778 [ES] Colletotrichum es un género de hongos filamentosos fitopatógenos que causan la enfermedad de la antracnosis. Colletotrichum graminicola es el agente causal de la antracnosis del maíz (Zea mays), una enfermedad de gran impacto económico cuya incidencia está en aumento en distintas regiones del mundo y cuyos principales síntomas son el tizón foliar y la pudrición del tallo. Su éxito infeccioso depende en gran medida de la acción de proteínas efectoras, muchas de las cuales permanecen poco caracterizadas. Esta Tesis Doctoral se centró en dos efectores nucleares clave que son parálogos entre sí: CgEP4 y CgEP1 (Colletorichum graminicola Effector Protein 4 and 1). El estudio de CgEP4 reveló que se trata de un efector con localización nuclear altamente conservado, originado por una duplicación ancestral, cuya función resulta indispensable para la virulencia. Este gen está altamente conservado entre aislados de campo de C. graminicola de distintos continentes, lo que subraya su importancia biológica. A nivel experimental, se comprobó que CgEP4 se expresa de manera específica durante las fases iniciales de la infección y se transloca al núcleo de las células de maíz. Los mutantes de deleción mostraron una notable reducción en la capacidad de penetración y colonización, así como una activación fuerte de defensas basales en el hospedador, lo que indica que este efector cumple un papel esencial en la supresión de respuestas inmunitarias tempranas. Además, los ensayos in vitro revelaron que su ausencia altera procesos fúngicos fundamentales como el crecimiento, la esporulación y la tolerancia al estrés oxidativo y salino, lo que apunta a una doble función de CgEP4: actuar sobre el hospedador y, al mismo tiempo, regular aspectos internos de la fisiología del hongo. El análisis de CgEP1 se centró en la influencia de las repeticiones en tándem que presenta en su secuencia sobre la virulencia. A partir de un conjunto de aislados naturales se identificaron variantes alélicas que diferían en el número de repeticiones intragénicas (entre 5 y 8), lo que permitió establecer una relación directa entre la arquitectura del gen y la virulencia. Experimentos de complementación funcional demostraron que se requieren al menos siete repeticiones para mantener la virulencia, mientras que alelos con menos repeticiones pierden eficacia infecciosa y se comportan como mutantes nulos. Modelados estructurales realizados con AlphaFold2 confirmaron que la pérdida de repeticiones compromete la estabilidad tridimensional de la proteína, explicando la pérdida de función. A nivel transcriptómico, se comprobó que CgEP1 no solo suprime genes de defensa en las primeras etapas de la infección, sino que también reprograma el metabolismo del maíz en fases posteriores, favoreciendo la colonización. De forma paralela, en el propio hongo regula la expresión de genes asociados a la biosíntesis proteica, al metabolismo energético y a enzimas de degradación de la pared vegetal, reforzando su papel como efector multifuncional capaz de coordinar tanto la respuesta del hospedador como la del patógeno. En conjunto, esta tesis doctoral demuestra que CgEP4 y CgEP1 son efectores nucleares fundamentales para la virulencia de C. graminicola. Ambos casos ilustran la complejidad de las interacciones planta-patógeno y aportan nuevas perspectivas para el diseño de estrategias de control frente a la antracnosis del maíz. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/169589 [ES] La agricultura es un sector fundamental en el mundo, destacando los cereales como el grupo de cultivos más relevante. En este contexto, los sistemas de secano adquieren especial importancia, ya que representan la mayor parte de las tierras cultivadas. Sin embargo, la alta vulnerabilidad climática de estos sistemas plantea desafíos importantes, especialmente en regiones como la mediterránea, reconocida como una de las zonas más sensibles al cambio climático global. La humedad del suelo (soil moisture, SM) es una variable crucial en esta región, ya que constituye el principal factor limitante que influye directamente en procesos hidrológicos, fenológicos y productivos. Además, es determinante en la caracterización de fenómenos extremos como las sequías agrícolas, cuya incidencia afecta de forma inmediata al rendimiento de los cultivos y compromete la seguridad alimentaria. Dentro de estos fenómenos, las sequías repentinas (flash droughts, FD) caracterizadas por su rápida intensificación, han generado un creciente interés en los últimos años, ya que representan una amenaza cada vez mayor para los cultivos. A pesar del reconocimiento generalizado de la influencia de la SM en la productividad agrícola y su importancia para la identificación de las sequías, su utilización como indicador en estudios de impacto sobre los cultivos es limitada. Su escasa utilización, junto con la falta de una aplicación específica en áreas vulnerables y en vegetación de interés agronómico, evidencia la necesidad de avanzar hacia investigaciones que aborden de manera integral los efectos del estrés hídrico en la agricultura. Partiendo de esta hipótesis, el objetivo de la presente tesis doctoral fue analizar el impacto de las sequías agrícolas sobre la fenología y la producción del cereal en regiones bajo condiciones mediterráneas. Para lograr este propósito, se plantearon tres objetivos específicos. En primer lugar, se destaca la necesidad de analizar el impacto de la sequía agrícola sobre el rendimiento de los cultivos. A pesar del marcado efecto negativo que los déficits de SM tienen sobre los cultivos, son escasos los estudios que utilizan la SM como variable para identificar este tipo de sequía, a pesar de ser el indicador que la define. En este contexto, el primer objetivo de esta tesis doctoral es analizar y comparar el impacto de la sequía agrícola sobre el rendimiento del trigo y la cebada en las principales regiones cerealistas de España y Alemania, caracterizadas por contrastadas condiciones climáticas, durante el periodo 2001-2020. Para ello, se utilizó la SM de la zona radicular, extraída de la base de datos del modelo LISFLOOD, y se emplearon sus anomalías como índice de sequía agrícola. Además, se identificó el mes en el que la SM ejercía una mayor influencia sobre las variables de estado del cultivo, como la productividad primaria bruta (gross primary productivity, GPP) y el índice de área foliar (leaf area index, LAI), obtenidas del sensor MODIS. Los años de sequía agrícola y su impacto en el rendimiento de los cereales se determinaron mediante tres enfoques basados en el mes crítico, considerando diferentes periodos de análisis. Para identificar dicho mes, se aplicaron dos metodologías diferentes según las condiciones ambientales de cada país. Las variables del cultivo mostraron una dependencia de la SM, especialmente durante los meses de primavera. Asimismo, se observó que las sequías agrícolas provocaron reducciones relevantes en el rendimiento de los cereales, presentando variaciones en su magnitud que reflejan el contraste entre las condiciones ambientales de cada país. Tanto en las regiones tradicionalmente afectadas por las sequías agrícolas, como en aquellas que hasta hace poco no lo estaban, este estudio proporciona información útil para la gestión del agua y la agricultura ante escenarios de cambio climático. En segundo lugar, se partió de la hipótesis de que la evolución temporal de las principales métricas fenológicas antes y después del comienzo del siglo XXI es incierta. Además, la SM raramente se incorpora en los análisis fenológicos basados en teledetección y la mayoría de los estudios se enfocan en la vegetación natural. Por ello, se definió como segundo objetivo de esta tesis doctoral el análisis de los patrones temporales de la fenología de los cereales de secano, extraídos del conjunto de datos GIMMS NDVI3g en las principales regiones cerealistas bajo clima mediterráneo de España, Portugal, Francia e Italia, durante el periodo 1982-2022. Se analizaron por separado las series temporales anteriores y posteriores al inicio del siglo XXI, extrayendo los parámetros fenológicos mediante el método del umbral dinámico modificado, y se estudiaron sus tendencias. Asimismo, se evaluaron las relaciones entre estos parámetros y la influencia de determinadas variables hidroclimáticas sobre el inicio o siembra (start of season, SOS) y el final o cosecha (end of season, EOS) del ciclo fenológico. Las tendencias fenológicas entre ambos periodos de estudio mostraron una inversión temporal coincidente con la pausa del calentamiento global, reflejándose asimismo en la dinámica de la influencia de las variables hidroclimáticas sobre SOS y EOS. Esta información resulta fundamental para la gestión y planificación de los cultivos de secano en escenarios de cambio climático. El último objetivo parte del creciente interés por las FD debido a su dinámica específica, su rápida generación, desarrollo y los daños significativos que ocasionan. No obstante, a pesar de la creciente evidencia de su amenaza para los cultivos, los estudios en ámbitos agrícolas siguen siendo limitados. En este contexto, se planteó como tercer y último objetivo de esta tesis doctoral el análisis de las FD en las principales regiones cerealistas de España, Portugal, Francia e Italia entre 2000 y 2023, evaluando sus efectos sobre la GPP, el rendimiento y la fenología de los cereales. Las FD se identificaron mediante la SM obtenida de la base de datos de reanálisis ERA5-Land. La respuesta de los cereales se analizó mediante dos índices basados en el tiempo de respuesta de la GPP, mientras que el impacto sobre la fenología del cereal se evaluó usando el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), utilizando datos de MODIS. Se observó que las FD afectaron significativamente a los cereales bajo condiciones mediterráneas, presentando mayor frecuencia e intensidad durante los meses críticos de desarrollo, y provocaron un estrés máximo en los cultivos en dichos periodos. Este análisis aporta información clave para entender la resiliencia de los cultivos frente a las FD y para desarrollar estrategias que mitiguen sus efectos en escenarios futuros de cambio climático. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/169531 [ES] La comunicación entre plantas, hongos y microorganismos, previa a su contacto, se lleva a cabo por diferentes señales bioquímicas, entre las que se encuentran los compuestos orgánicos volátiles (VOCs, por sus siglas en inglés). Los VOCs son compuestos carbonados que se dispersan fácilmente por aire, líquidos y suelos porosos, pudiendo mediar así respuestas a larga distancia (Lemfack et al., 2018). Los VOCs se pueden generar a partir del metabolismo primario y del metabolismo secundario, dando lugar a una gran variedad de compuestos de naturaleza química diferente (alcoholes, cetonas, ésteres, alquenos, tioles, terpenos, etc.) (Schnürer et al., 1999). Los hongos ectomicorrícicos generan asociaciones mutualistas denominadas micorrizas con plantas leñosas (desde arbustos hasta árboles), que favorecen la toma de agua y nutrientes por parte de la planta, a la vez que los hongos obtienen los productos fotosintéticos de la planta (Drijber & McPherson, 2021; Shah, 2014). Este tipo de hongo micorrícico genera una red de hifas alrededor de las células de la raíz (red de Harting) y un manto de hifas en torno a la raíz, junto a una red extracelular que se extiende por el suelo llegando a lugares inaccesibles para la raíz (Drijber & McPherson, 2021; Martin et al., 2016). Laccaria bicolor y Hebeloma cylindrosporum son dos hongos ectomicorrícicos ampliamente utilizados en investigación, debido a su facilidad de cultivo en el laboratorio, la capacidad de realizar simbiosis controladas con árboles y sus efectos beneficiosos sobre las plantas tanto en la toma de nutrientes y agua, como en la mejora de la tolerancia a diferentes tipos de estrés biótico y abiótico (Dong et al., 2022; Cho et al., 2021; Gu et al., 2020; Cope et al., 2019; Hazard et al., 2017; Plett et al., 2011; Müller et al., 2007; Marmeisse, et al., 2004). Además, ambos hongos poseen su genoma secuenciado, lo que los convierte en buenas herramientas para analizar los mecanismos moleculares implicados en la señalización con la planta tanto durante la simbiosis como previamente a ella (Martin et al., 2008). Los hongos endófitos se asocian a distintos tejidos de casi todas las clases de plantas vasculares, así como plantas no vasculares como los musgos. Estos hongos generan enzimas para penetrar en los tejidos vegetales, pero los mecanismos y las estructuras que generan en los tejidos vegetales dependen tanto del endófito como de la planta (Gautam & Avasthi, 2019). Serendipita indica es uno de los endófitos simbiontes más estudiados, debido a la gran diversidad de plantas hospedadoras que posee, sus beneficios sobre el desarrollo de las plantas y sobre la defensa a distintos tipos de estrés y su facilidad de cultivo en el laboratorio (Saleem et al., 2022). El estudio de los efectos de los compuestos volátiles de los hongos sobre las plantas se ha vuelto más relevante en los últimos, debido a su efecto beneficioso sobre el desarrollo de las plantas y la mejora de la tolerancia de estas a distintos tipos de estrés abiótico y biótico (Chiang et al., 2024; Fraj & Werbrouck, 2023; Gil et al., 2023; Kumar et al., 2023; Laller et al., 2023; Kumar et al., 2021; Singh et al., 2021; Yasmin et al., 2021; Chowdhury et al., 2019; Li & Kang, 2018; Jalali et al., 2017; Liu & Zhang, 2015). Sin embargo, aún es bastante limitada la información acerca los mecanismos moleculares a través de los cuáles se produce la señalización de los VOCs fúngicos. Las rutas de auxinas y citoquininas parecen ser determinantes en los efectos generados por los VOCs fúngicos sobre la planta, como el mayor desarrollo de la planta, la mejora de la capacidad fotosintética, así como el cambio en la arquitectura de la raíz (Venneman et al., 2020; Li et al., 2018; Pérez-Flores et al., 2017; Ditengou et al., 2015). Actualmente las plantas deben hacer frente a diferentes tipos de estrés como el estrés osmótico, que se produce a partir de un desequilibrio en la concentración de los solutos externos e internos a las células (Yu et al., 2024; Xiong & Zhu, 2002). Tanto estrés hídrico como el estrés salino pueden producir estrés osmótico en el suelo al disminuir la disponibilidad de agua y alterar el equilibrio hídrico entre la planta y el suelo. Se ha demostrado que los VOCs fúngicos mejoran la tolerancia de las plantas a estrés hídrico y salino al generar la acumulación de osmoprotectores, producen un mayor cierre estomático y cambian la arquitectura de las raíces, evitando la pérdida excesiva de agua y mejorando la toma de esta (Yu et al., 2024; Gil et al., 2023; Laller et al., 2023; Martínez-Santos et al., 2021; Xiong & Zhu, 2002). El meristemo radicular se puede dividir en la zona del meristemo radicular, la zona de transición y la zona de diferenciación y elongación. En el meristemo apical se encuentra el centro quiescente (QC), que da lugar a las células madre que darán células hija, que o se dividirán o se diferenciarán, siendo altamente importante para el mantenimiento del meristemo el equilibrio entre división y diferenciación (Kong et al., 2018; Su et al., 2011; Stahl & Simon, 2005). WOX5 (WUSCHEL RELATED HOMEOBOX 5), es un factor de transcripción que se expresa principalmente en el QC, que es necesario para el mantenimiento del reservorio de células madre, ya que reprime las divisiones celulares de QC, asegurando la integridad del meristemo radicular (Burkart et al., 2022; Pardal & Heidstra, 2021; Sarkar et al., 2007). Existen diferentes rutas hormonales implicadas en el desarrollo radicular y el mantenimiento del meristemo radicular, entre las que destaca el antagonismo entre las rutas de auxinas y citoquininas, que controlas el equilibrio entre la división y la diferenciación celular, principalmente en la zona de transición (Zhang et al., 2013; Su et al., 2011; Dello Ioio et al., 2007; Stahl & Simon, 2005). El desarrollo de las raíces secundarias es crítico también para la conformación de la arquitectura de la raíz que, en la mayoría de las plantas dicotiledóneas, se forman a partir de las células del periciclo adyacentes a los polos del protoxilema (Jing & Strader, 2019; Fukaki & Tasaka, 2009; Casimiro et al., 2003). Las auxinas son las hormonas estimulantes principales para la iniciación y el desarrollo del primordio de la raíz lateral, y las citoquininas antagonizan este proceso. Por tanto, de nuevo el antagonismo entre auxinas y citoquininas es clave para asegurar el equilibrio entre división y diferenciación, así como el buen desarrollo de la raíz (Jing & Strader, 2019; Fukaki & Tasaka, 2009; Casimiro et al., 2003). El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es el estudio de los efectos fisiológicos y moleculares de los compuestos volátiles emitidos por los hongos ectomicorrícicos Lacaria bicolor, Hebeloma cylindrosporum y el hongo endófito silvestre, Serendipita indica, tanto sobre la planta modelo Arabidopsis thaliana, como sobre la planta de interés forestal Populus tremuloides. Nuestros resultados han confirmado la relevancia de los VOCs fúngicos sobre la mejora del desarrollo de las plantas y de su tolerancia frente a estés osmótico. Así como la influencia del antagonismo entre auxinas y citoquininas en la modificación de la arquitectura de la raíz por parte de los VOCs fúngicos. Además, se han descrito genes que pueden ser determinantes para comprender la señalización molecular de los VOCs fúngicos. Demostrando que el análisis de los mecanismos de acción de los VOCs fúngicos y de su aplicación son clave para la creación de nuevas estrategias biotecnológicas para la mejora de la capacidad de supervivencia de las plantas ante distintos estreses. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/167322 [ES] El estudio de los hongos y, en particular, de Agaricus bisporus (champiñón de París o champiñón blanco), ha acompañado a la humanidad desde tiempos prehistóricos, atravesando usos rituales, medicinales, culinarios y, en la actualidad, industriales. Esta especie, por su valor nutricional, económico y biotecnológico, es uno de los pilares del cultivo mundial de hongos. El champiñón, es un hongo basidiomiceto ampliamente cultivado y consumido a nivel mundial. Representa una etapa transitoria (el cuerpo fructífero o esporocarpo) de un organismo cuyo ciclo de vida se desarrolla mayormente como una red de filamentos (micelio) que coloniza sustratos orgánicos compostados. Morfológicamente, presenta un sombrero (píleo), láminas (donde se producen las esporas) y un pie (estípite). Es un descomponedor secundario saprofito, especializado en degradar sustratos ricos en lignina y celulosa. El champiñón es un alimento de bajo contenido calórico y rico en proteínas, vitaminas y minerales, con un impacto económico global significativo en la agricultura. Sin embargo, la industria del champiñón se enfrenta a desafíos importantes, como la dependencia en la turba (un recurso no sostenible) como tierra de cobertura, la amenaza constante de enfermedades fúngicas devastadoras como la mole seca (Lecanicillium fungicola), la mole húmeda (Mycogone perniciosa) y la tela de araña (Cladobotryum mycophilum), y un número cada vez más limitado de fungicidas eficaces y permitidos. Además, existe una falta de conocimiento profundo sobre las interacciones hongo (huésped)-hongo (patógeno) a nivel molecular que hace más difícil el desarrollo de nuevas estrategias de control. En este contexto se desarrolla esta tesis, que busca profundizar en la comprensión de la ecología microbiana y las interacciones moleculares subyacentes al cultivo de A. bisporus y su susceptibilidad a las principales enfermedades fúngicas. Al investigar la dinámica de las comunidades microbianas en la cobertura, el impacto de los fungicidas, los cambios en el bacterioma durante la enfermedad y los perfiles transcriptómicos de huésped y patógeno, se busca proporcionar una base científica para desarrollar prácticas de producción mejores, más sostenibles y estrategias de control de enfermedades más efectivas. El capítulo 1 se centra en caracterizar mediante secuenciación de nueva generación (NGS), la estructura de la microbiota (bacteriana y fúngica) de la tierra de cobertura, a base de turba, utilizada en el cultivo de A. bisporus, y cómo esta evoluciona durante la incubación del hongo, así como el efecto de los tratamientos fungicidas clorotalonil y metrafenona. Se observaron cambios estadísticamente significativos en las poblaciones de bacterias y hongos. La composición microbiana se modificó significativamente según el día de incubación, cambiando radicalmente desde las comunidades originales en la materia prima, a una composición microbiana específica impulsada por el crecimiento del micelio de A. bisporus. Los filos bacterianos más dominantes fueron Proteobacteria y Bacteroidota. Se observó un gran cambio en la estructura de las poblaciones bacterianas entre el día 0 y los días siguientes. Las poblaciones de hongos cambiaron más gradualmente, con A. bisporus (familia Agaricaceae, filo Basidiomycota) desplazando al resto de las especies (mayoritariamente del filo Ascomycota inicialmente) a medida que 19 avanzaba el ciclo de cultivo. El tratamiento con clorotalonil, retrasó la colonización de la cobertura por A. bisporus, justificado por una menor proporción de la familia Agaricaceae en las muestras tratadas con este fungicida en comparación con el control y el tratamiento con metrafenona, especialmente en el día 7. Aunque no hubo diferencias significativas en la alfa diversidad entre las comunidades bacterianas entre tratamientos en el día 7, la beta diversidad entre las comunidades fúngicas sí mostró diferencias significativas, sugiriendo un impacto de los fungicidas en la composición general de la comunidad fúngica. Las limitaciones en las bases de datos taxonómicas actuales a menudo no permiten alcanzar una identificación taxonómica a nivel de especie en la mayoría de los casos, lo que restringe la profundidad del análisis.; [EN] The study of fungi, in particular Agaricus bisporus (white button mushroom), has accompanied humanity since prehistoric times, through ritual, medicinal, culinary and, nowadays, industrial uses. This species, due to its nutritional, economic and biotechnological value, is one of the pillars of global mushroom cultivation. The white button mushroom is a basidiomycete fungus that is widely cultivated and consumed worldwide. It represents a transitional stage (the fruiting body or sporocarp) of an organism whose life cycle develops mainly as a network of filaments (mycelium) that colonises composted organic substrates. Morphologically, it has a cap (pileus), gills (where the spores are produced) and a stem (stipe). It is a secondary saprophytic decomposer, specialised in degrading lignin and cellulose rich substrates. Mushrooms are a low-calorie food rich in protein, vitamins and minerals, with a significant global economic impact on agriculture. However, the mushroom industry faces significant challenges, such as dependence on peat (a non-sustainable resource) as casing soil, the constant threat of devastating fungal diseases such as dry bubble (Lecanicillium fungicola), wet bubble (Mycogone perniciosa) and cobweb (Cladobotryum mycophilum), and an increasingly limited number of effective and permitted fungicides. In addition, there is a lack of knowledge about fungus (host)-fungus (pathogen) interactions at the molecular level, which makes it more difficult to develop new control strategies. This thesis was developed in this context and seeks to deepen the understanding of the microbial ecology and molecular interactions underlying the cultivation of A. bisporus and its susceptibility to major fungal diseases. By investigating the dynamics of microbial communities in the casing soil, the impact of fungicides, changes in the bacteriome during disease, and the transcriptomic profiles of host and pathogen, we seek to provide a scientific basis for developing better, more sustainable production practices and more effective disease control strategies. Chapter 1 focuses on characterising, through next-generation sequencing (NGS), the structure of the microbiota (bacterial and fungal) of the peat-based casing soil used in the cultivation of A. bisporus, and how it evolves during the incubation of the fungus, as well as the effect of the fungicide treatments chlorothalonil and metrafenone. Statistically significant changes in bacterial and fungal populations were observed. The microbial composition changed significantly depending on the day of incubation, changing radically from the original communities in the raw material to a specific microbial composition driven by the growth of A. bisporus mycelium. The most dominant bacterial phyla were Proteobacteria and Bacteroidota. A major change in the structure of bacterial populations was observed between day 0 and the following days. Fungal populations changed more gradually, with A. bisporus (family Agaricaceae, phylum Basidiomycota) displacing the rest of the species (initially mainly from the phylum Ascomycota) as the cultivation cycle progressed. Treatment with chlorothalonil delayed the colonisation of the casing soil by A. bisporus, justified by a lower proportion of the Agaricaceae family in the samples treated with this fungicide compared to the control and treatment with metrafenone, especially on day 7. Although there were no significant differences in alpha diversity between bacterial communities between treatments on day 7, beta diversity between fungal communities did show significant differences, suggesting an impact of fungicides on the overall composition of the fungal community. Limitations in current taxonomic databases often do not allow taxonomic identification at the species level in most cases, which restricts the depth of the analysis. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/167240 [EN] Current agriculture needs to find a solution for the dilemma of maintaining high productivity to feed the constantly growing population, but in a sustainable way avoiding the indiscriminate use of agrochemicals. Wheat is one of the most important crops for humankind and its production can be affected by several issues including abiotic stresses such as drought, or fungal diseases as Fusarium head blight (FHB) produced by Fusarium spp., including F. graminearum (Fg). These issues also represent a concern in the actual context of climate change, that could worsen such drought conditions and favour the FHB development. Therefore, new solutions as the use of beneficial microorganisms can be a suitable alternative to agrochemicals. Trichoderma is a fungal genus including species that are of interest to agriculture as direct biological control agents (BCA) against different phytopathogens. Trichoderma spp. are able to mycoparasite other fungi, produce secondary metabolites (SMs) and enzymatic activities with effect on fungi, chromists, bacteria, nematodes or insects, and compete for niche and resources. Moreover, these fungi can establish symbiotic relationships with plants activating their local and systemic defences against biotic and abiotic stresses. This PhD thesis has been focused on the interactions of Trichoderma spp. with wheat plants and pathogens, and on the role played by the hexagonal peroxisome protein 1 gene (hex1) in these relationships; having as main objective the selection of Trichoderma strains susceptible of being applied to wheat crops.; [ES] La agricultura actual necesita encontrar una solución al dilema de mantener una alta productividad para alimentar a una población en constante crecimiento, pero de una forma sostenible, evitando el uso indiscriminado de agroquímicos. El trigo, uno de los cultivos más importantes para la humanidad, y su producción, pueden verse afectados por diversas cuestiones, incluyendo estreses abióticos como la sequía o enfermedades como la fusariosis de la espiga (FHB), producida por especies de Fusarium, incluyendo F. graminearum (Fg). Estas cuestiones representan también una preocupación en un contexto de cambio climático, el cual podría agravar las condiciones de sequía y favorecer el desarrollo de la FHB. Por lo tanto, nuevas soluciones como el uso de microorganismos beneficiosos puede ser una alternativa adecuada a los agroquímicos. Trichoderma es un género fúngico que incluye especies usadas como agentes de control biológico (BCA) frente a diferentes fitopatógenos de interés agrícola. Las especies de Trichoderma son capaces de micoparasitar otros hongos, producir metabolitos secundarios (SMs) y actividades enzimáticas con efecto sobre hongos, cromistas, bacterias, nematodos o insectos, y competir por el nicho y los recursos. Además, Trichoderma puede establecer relaciones simbióticas con la planta, activando sus defensas locales y sistémicas frente a estreses bióticos y abióticos. Esta Tesis Doctoral se centró en las interacciones de Trichoderma con plantas de trigo y patógenos, y en el papel que desempeña el gen de la proteína hexagonal del peroxisoma 1 (hex1) en estas relaciones; teniendo como objetivo principal la selección de cepas de Trichoderma susceptibles de ser aplicadas en el cultivo del trigo. 2025-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/164990 [EN]The main aim of this doctoral thesis was to investigate wheat adaptive response to varying water regimes under combined elevated CO₂ and high temperatures. Special focus was placed on the performance of the flag leaf and ear during the reproductive growth, as well as on the resulting grain yield and quality at the maturity stage. The research opened with an extensive review of the current state of the art of the morphological, physiological, antioxidant and grain production response of wheat under a projected climate change scenario of elevated CO₂ and high temperatures by the end of this century with drought episodes. The research continued with the optimization of a high-throughput spectrophotometric procedure to measure catalase activity in vitro considering, from a theoretical and experimental viewpoint, its unique kinetic properties such as the deviation from the Michaelis-Menten model and the inactivation by H₂O₂ as suicide substrate. The second experimental study examined the effects of varying water deficit regimes on the flag leaf and ear of a spring bread wheat genotype, named Gazul, grown under combined elevated CO₂ and high temperatures. The analyses focused on changes in biomass, morphology, photosynthetic performance, and antioxidant activity; [ES]El principal objetivo de esta Tesis Doctoral fue investigar la respuesta adaptativa del trigo a diferentes regímenes hídricos bajo la combinación de concentraciones elevadas de CO₂ y altas temperaturas. Se prestó especial atención al funcionamiento de la hoja bandera y la espiga durante la fase reproductiva, así como al rendimiento y la calidad del grano resultante en la fase de madurez. La investigación se inició con una revisión minuciosa del estado actual del conocimiento de la respuesta morfológica, fisiológica, antioxidante y de la producción de grano del trigo bajo un escenario de cambio climático de CO₂ elevado y temperaturas altas para finales del presente siglo con episodios de sequía. La investigación continuó con la optimización de un método espectrofotométrico de alto rendimiento para medir la actividad catalasa in vitro considerando, desde un punto de vista teórico y experimental, sus propiedades cinéticas únicas, como su desviación del modelo de Michaelis-Menten y la inactivación por H₂O₂ como sustrato suicida. El segundo estudio experimental examinó los efectos de diferentes regímenes hídrico en la hoja bandera y la espiga de un trigo harinero de primavera, Gazul, cultivado bajo CO₂ elevado y temperaturas altas. 2025-04-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/163782 [ES]La dormición es la incapacidad de semillas viables para germinar en condiciones favorables. Ventajas: Supervivencia de la planta y adaptación a cambios ambientales. Desventajas en agricultura: Variación en el tiempo de germinación. Reguladores clave: Ácido abscísico (ABA) y DOG1, que afectan la dormición. El óxido nítrico (NO) promueve la germinación y contrarresta el ABA. Se estudia la interacción entre NO y DOG1 para entender la regulación de la dormición. 2024-12-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/161226 [SPA]La hipótesis principal sobre la que se sustenta esta Tesis Doctoral es que el NO tiene un papel esencial en el correcto desarrollo del SCN de la raíz, donde afecta a la actividad de PAN y otros TFs de la familia TGA. El propósito con el que se pretende desarrollar esta Tesis es profundizar en el mecanismo de acción del NO en el desarrollo de la raíz vegetal, estudiando los efectos que genera sobre la acción de los TGAs, especialmente de PAN, en las células del RAM y la influencia del estrés nitrosativo y oxidativo. Los resultados presentan a PAN como un regulador central del SCN en un ambiente libre de NO. En este contexto PAN regula la expresión de múltiples TFs que actúan reprimiendo otros genes, por lo que se puede considerar un activador de represores. El análisis de estas dianas ha permitido profundizar en las funciones ya conocidas de PAN y de otros TFs de la familia TGAs, como el desarrollo del SCN de la raíz o la respuesta a estrés oxidativo. Además, se ha descubierto una implicación de PAN en la respuesta a nitrato (NO3 ) mediada por ácido abscísico (ABA) a través de una regulación directa de los genes NINLIKE PROTEINS (NLPs). También, se ha descrito una relación de los TGAs en la correlación entre flavonoles y especies reactivas de oxígeno (ROS) en la zona de diferenciación de los pelos radiculares. Todo esto ha dado lugar dos nuevas fronteras inexploradas en el estudio de las funciones de la familia TGA. Por un lado, se ha descrito por primera vez la implicación de PAN en el metabolismo del NO3 durante el desarrollo primario de la planta y por otro se ha descubierto una relación de los TGAs en la aparición de los pelos radiculares. Poniendo de manifiesto en potencial de los estudios bioinformáticos para el descubrimiento de nuevas funciones de los factores de transcripción. 2024-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/160265 [ES] El género Colletotrichum de destaca entre los hongos filamentosos más importantes a nivel mundial, está comprendido por numerosas especies que en su mayoría son patógenos de plantas, los cuales puede tener un impacto significaivo en la agricultura. Afecta principalmente a especies dicoiledóneas como fresas, manzanas y cítricos, pero también infecta a monocoiledóneas como maíz y sorgo. Este género es conocido por causar antracnosis, una enfermedad que produce lesiones necróicas en tallos, hojas y frutos, generando pérdidas económicas sustanciales. Por su parte, la especie Colletotrichum graminicola es un patógeno de gran importancia en culivos de maíz, causando la enfermedad conocida como antracnosis del maíz, que puede resultar en pérdidas totales del culivo. Los síntomas incluyen lesiones necróicas y pudrición del tallo, afectando considerablemente el rendimiento. El culivo maíz (Zea mays) es de relevancia mundial, y hoy día sigue siendo el segundo cereal más culivado. La mancha foliar y la pudrición del tallo producida por C. graminicola puede infectar todas las partes de la planta y estar presente durante todo el crecimiento. La expansión geográfica de C. graminicola en Europa, reportada recientemente en España, destaca la necesidad de coninuar invesigando y monitoreando esta enfermedad para prevenir futuras epidemias y proteger principalmente la producción de maíz y en general la seguridad alimentaria. [EN] Colletotrichum, a member of the division Ascomycota, represents one of the largest phyla of fungi (Damm et al., 2009). Many species are plant pathogens and have a significant impact on agriculture, affecing a wide range of hosts (Cannon et al., 2012). Some species are host specific, while others can affect more than one plant species (O’Connell et al., 2012; Baroncelli et al., 2017; Talhinhas and Baroncelli, 2021). The Colletotrichum genus primarily affects dicotyledonous species, including strawberry, apple, citrus, and stone fruits, making up more than 77% of all documented plant pathogens. Around 20% of the species in the genus affect monocotyledonous plants like maize and sorghum, showing a disinct host preference. This divergence is paricularly pronounced within specific clades such as the bambusicola, spaethianum, ibetense, and graminicola/caudatum species complexes, which predominantly infect monocots (Talhinhas and Baroncelli, 2023). Numerous species have been described since the first report of Colletotrichum (Corda, 1831). From constant taxonomic revisions, about 340 species of Colletotrichum have been idenified and organized into 20 phylogeneic lineages known as species complexes (Figure 1) (Talhinhas and Baroncelli, 2021; Talhinhas and Baroncelli, 2023). This genus is classified by plant pathologists as being among the top ten most destrucive genera of pathogenic fungi (Dean et al., 2012), capable of causing total crop failures and significant economic losses (Prusky et al., 2000; Baroncelli et al., 2017; Dowling et al., 2020). 2024-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/158264 [EN] The main objective of this thesis was to study under real field conditions (experimental plots) the effect of conservation agricultural practices including intermediate cover crops, the accumulation of crop residues on the soil surface (mulching), non-tillage, and direct seeding, on the environmental fate of three herbicides, S-metolachlor (SMOC), foramsulfuron (FORAM) and thiencarbazone-methyl (TCM). The study was carried out through: 1) the evaluation of the dissipation, persistence, distribution and/or mobility of the herbicides in the soil profiles under conventional and conservation cropping systems, 2) the changes in soil microbial communities influenced by these agronomic practices as indicators of soil quality and conservation, and 3) the modelling of the herbicides’ environmental fate using PRZM (Pesticide Root Zone Model) and MACRO (Water and solute transport in macroporous soils) models, that were parameterised and validated with data measured under real field conditions to predict the impact and viability of these agronomic practices on soil sustainability and surface and groundwater quality in the long-term. 2023-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/153171 [ES]La agricultura es uno de los pilares básicos de la sociedad actual, cuyo crecimiento constante demanda un aumento de la producción de los cultivos para asegurar el abastecimiento de toda la población. Sin embargo, todas las predicciones apuntan a que en los próximos años el cambio climático afectará negativamente a la producción de cultivos y la seguridad alimentaria en todo el mundo. El trigo es uno de los cultivos más consumidos a nivel mundial y constituye un alimento base y en muchos casos necesario en la dieta de una gran parte de los seres humanos y también de los animales. Sin embargo, su producción se ve negativamente afectada por los episodios de sequía, cada vez más intensos y frecuentes a causa del cambio climático. En este contexto, la agricultura moderna tiene como desafío conseguir un aumento de la producción agrícola, así como la resiliencia y adaptación de los cultivos a la variación de las condiciones medioambientales. No obstante, las prácticas agrícolas actuales son altamente dependientes del uso de agroquímicos, cuya inadecuada y, en muchos casos, indiscriminada aplicación está causando problemas de contaminación y pérdida de la biodiversidad del suelo. En los últimos años, el uso de microorganismos como bioestimulantes y biofertilizantes ha surgido como una alternativa prometedora para sustituir o reducir los insumos químicos en los sistemas agrícolas. La presente tesis doctoral está enfocada en estudiar el potencial de Trichoderma como bioestimulante en plantas de trigo en condiciones de escasez de agua, así como el efecto de su aplicación en el microbioma de este cultivo. [EN]Agriculture is part of the backbone of our current society, whose constant growth demands an increase in crop yields to ensure the supply of the entire population. However, all predictions point out that climate change will negatively affect crop production and food security worldwide in the coming years. Wheat is one of the most widely consumed crops in the world, being a staple food and in many cases necessary in the diet of a large part of humans and also of animals. However, its production is negatively affected by drought episodes, which are becoming more intense and frequent due to climate change. In this context, the challenge for modern agriculture is to achieve yield increases as well as the resilience and adaptation of crops to variations in environmental conditions. However, current agronomic practices are highly dependent on the use of agrochemicals, whose inadequate and sometimes indiscriminate application is causing soil contamination and biodiversity losses. In recent years, the use of microorganisms as biostimulants and biofertilizers has emerged as a promising alternative to replace or reduce chemical inputs in agricultural systems. The present doctoral thesis is focused on evaluating the potential of Trichoderma as a biostimulant agent in wheat plants under water scarcity conditions, as well as the effect of its application on the microbiome of this crop. 2023-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/152623 [ES] El óxido nítrico es una molécula señalizadora con funciones importantes y variadas tanto en plantas como en hongos. En plantas, ha sido estudiado ampliamente en sus funciones de desarrollo, metabolismo y respuesta a enfermedades. Influye en los procesos de germinación, crecimiento radicular, respiración, cierre estomático y respuestas adaptativas a estreses bióticos y abióticos. En el caso de los hongos la biosíntesis y las funciones fisiológicas de esta molécula han sido estudiadas de forma muy limitada, aunque estudios recientes indican que el NO participa en numerosos procesos fisiológicos también en este grupo de organismos. En nuestro grupo de investigación trabajos anteriores han elucidado un rol del NO durante la germinación y desarrollo temprano. Además, también se ha detectado la presencia de NO en el nicho y se ha observado como las alteraciones en la homeostasis del NO afectan el desarrollo de la raíz primaria y proliferación de células meristemáticas. A su vez, se han detectado alteraciones en la biosíntesis, el transporte y señalización de auxinas en los mutantes de la homeostasis de NO. El NO también posee un amplio papel señalizador en hongos, participando en procesos que van desde la infección y colonización hasta la modulación del metabolismo secundario y desarrollo tanto sexual como asexual. Estudios previos han permitido caracterizar el sistema de detoxificación de NO en B. cinerea basado en la flavohemoglobina BCFHG1. Esta constituye el principal, y probablemente único, mecanismo detoxificador de NO en B. cinerea. Bcfhg1 se induce con la aplicación de NO exógeno y muestra un patrón de expresión in planta que podría conferir ventajas adaptativas a un patógeno necrótrofo durante el proceso de infección. Tomando en cuenta los trabajos antecedentes de esta tesis doctoral, cabe destacar que la sensibilidad de B. cinerea a NO exógeno parece depender estado de desarrollo, por lo que podría sugerirse que durante el establecimiento de una interacción entre B. cinerea y su huésped existe un flujo de NO al que pueden responder tanto la planta como el patógeno siendo, a su vez una estrategia de defensa de la planta y un medio del hongo para facilitar la infección. Esta tesis doctoral esta dividida en tres capítulos cuyo eje central es la implicación del NO en la interacción de B. cinerea con la planta huésped. En la misma se analizarán diferentes mutantes afectados en la homeostasis de NO en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Se trabajará, además, con otras especies de interés agronómico como son Vitis vinífera y Phaseolus vulgaris. En el capítulo uno se presentan resultados relativos a la acción del NO respecto al metabolismo secundario con especial interés en los glucosinolatos. Los glucosinolatos son un grupo de metabolitos secundarios encontrados en 16 familias botánicas de plantas dicotiledóneas angiospermas y particularmente abundantes en la familia Brassicaceae, especialmente importantes en la defensa frente a insectos y patógenos. A pesar de la importancia del NO como molécula señalizadora, la cantidad de estudios sobre la presencia y función en las interacciones planta-patógeno es limitada y esta limitación en la literatura se hace más evidente si nos adentramos en la influencia del NO en la producción de metabolitos secundarios. En este trabajo, nuestro objetivo ha sido estudiar el papel del NO durante la interacción B. cinerea-A. thaliana con especial énfasis en el metabolismo secundario. Los resultados relativos a la producción de compuestos fenólicos y glucosinolatos, utilizando tanto mutantes de Arabidopsis como cepas de B. cinerea afectadas en la homeostasis del NO, serán presentados y discutidos con más detalle en este capítulo. El capítulo dos está enfocado en el análisis de la función de la/s nitrilasa/s en el hongo B. cinerea. Los nitrilos son compuestos orgánicos que contienen un grupo funcional (-CN) y suelen ser producidos como metabolitos de defensa de las plantas. Las nitrilasas catalizan la hidrólisis de estos compuestos a sus ácidos carboxílicos correspondientes. Puede que las nitrilasas formen parten de mecanismos que faciliten la colonización de las plantas y que tengan un rol en la síntesis hormonal, la utilización de nitrógeno y el catabolismo de glucosinolatos. B. cinerea posee 4 genes codificadores de nitrilasas (Bcin02g03010, Bcin14g00790, Bcin05g04960 and Bcin12g06180). De estos cuatro genes, previamente se ha comprobado que dos son altamente inducidos con la aplicación de NO exógeno. Esta inducción es mayor en los mutantes del gen BCFHG1, codificador de una flavohemoglobina, la cual constituye el método principal de detoxificación de NO que posee el hongo y le confiere protección frente a estrés nitrosativo. El capítulo estará centrado en el análisis funcional de la nitrilasa codificada por el gen Bcin12g06180, la cual presentaba la mayor inducción en dicho mutante con la aplicación de NO exógeno. Por último, tomando en cuenta la importancia de las enzimas nitrilasas en la degradación de los glucosinolatos y la influencia del NO sobre esta en el sistema de B. cinerea, decidimos analizar la actividad nitrilasa en Arabidopsis. Arabidopsis posee cuatro genes codificadores de nitrilasas (NIT1–NIT4), nombrados consecutivamente en el orden de su descubrimiento. Los mutantes de la homeostasis del NO de Arabidopsis podrían estar afectados en la degradación de glucosinolatos y/o sus productos de hidrólisis por lo que el objetivo de este capítulo es la evaluación de estas enzimas en un sistema afectado en la homeostasis de NO. 2022-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/152608 [ES] La investigación se centra en la detección y señalización de óxido nítrico (NO) durante el desarrollo temprano de la planta y el estrés hipóxico en Arabidopsis thaliana. 2022-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/150140 [ES]Las geotecnologías han emergido como la piedra angular del nuevo paradigma digital en el que están actualmente inmersas la agricultura y la ganadería contemporáneas, es decir, la nueva revolución agrícola, conocida como Agricultura 4.0, en la que se enmarcan las denominadas agricultura y ganadería de precisión. La obligada modernización a la que se ven sometidas las prácticas agroganaderas tradicionales viene desencadenada por el incipiente crecimiento demográfico y la consecuente demanda de productos agroalimentarios. Esta drástica transformación del mundo rural se torna imprescindible no solo para conseguir abastecer las necesidades de una población creciente, sino para rescatar a un sector primario cada vez más castigado por los elevados precios de los insumos y los escasos beneficios que se perciben. Como avales también de esta necesaria reconversión de los sistemas de manejo agropecuarios, entran también en juego pilares fundamentales de la productividad agrícola y ganadera como son la sostenibilidad medioambiental y el bienestar animal, ambos muy demandados en los productos de primera necesidad por una sociedad cada vez más concienciada con la producción respetuosa con el medio y con los animales. En este contexto, las geotecnologías no deben ser tomadas como herramientas que amenacen con sustituir los conocimientos agroganaderos tradicionales o que promuevan su desaparición. El enfoque es categóricamente opuesto, ya que tratan de perfeccionar la toma de decisiones de los agricultores y ganaderos, fundada en dicha sabiduría tradicional. Esta complementariedad resultará en nuevos modelos de gestión de los sistemas agropecuarios, que serán ostensiblemente más respetuosos con el medio que los sustenta, a la par que se maximizará el respeto hacia los principios básicos de sostenibilidad y bienestar animal. Por lo tanto, en este trabajo se plantea la siguiente hipótesis: la implementación de nuevas estrategias metodológicas basadas en geotecnologías en el sector agroganadero contribuirán a reducir los costes de producción, el tiempo empleado por agricultores y ganaderos en sus labores y el impacto medioambiental que dichas labores pudieran ocasionar, generando beneficios de corte económico, social y medioambiental. Considerando la hipótesis anteriormente expuesta, el objetivo de la presente tesis doctoral se centró en demostrar el potencial de las geotecnologías como herramientas alternativas y complementarias destinadas a la mejora de la gestión de los sistemas de manejo agroganaderos en el ámbito económico, medioambiental y desde el punto de vista del bienestar animal. Así mismo, se planteó que dichas estrategias geotecnológicas sirvan también para ahondar en el aprendizaje de nuevos conocimientos agrícolas y ganaderos. Para lograr este objetivo, se plantearon una serie de aportaciones que permitieran dilucidar la idoneidad de dichas geotecnologías en la gestión agroganadera. 2022-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/149570 [EN] Since the emergence of life on Earth, living beings have established complex relationships with other organisms and with the surrounding environment. These associations sometimes involve two or more lineages of organisms in which changes in one of these evolutionary trajectories conditionate the other. This process, called coevolution, occurs between organisms belonging to the same or different kingdoms and shows a wide spectrum of interactions going from mutualisms, in which the specialisation benefits both species, to hostile relationships. As sessile organisms, plants are subjected to numerous interactions with different organisms above- and below-ground, including animals, bacteria, fungi or viruses. Precisely, one of the first and more successful examples of coevolutionary systems described in literature implies the interaction stablished between plants and insects. Almost 298 million years ago, during the Permian period, pollinivory, the consumption of pollen by animals, took place firstly. Not long after, during early and mid-Cretaceous, pollination driven by insect was already the main strategy of angiosperm reproduction (Hu et al., 2008). Other examples of plant coevolution include the development of plant defence strategies against herbivore (i.e. resistance, tolerance, phenological escape and overcompensation), the recognition of chemical molecules in the mycorrhizal fungi and rhizobacteria symbiotic interactions, or the competitive genetic race established between the pathogenic-infection identification systems of plants and the ability of those pathogens to escape from that recognition. 2022-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10366/148559 [EN]The main purpose of this thesis was to describe the endophytic mycobiome from the host plant Festuca rubra subsp. pruinosa and to understand its role in the adaptation to salinity conditions as well as to explore its potential attributes for applications as plant growth promoting agent and to promote tolerance to abiotic and biotic stresses in non-host plant such as tomato. With this broad aim, the specific objectives were as follows (Figure 1.5): I. To identify the culturable endophytic mycobiota of roots and the prevalence of Epichloë festucae in above tissues of Festuca rubra subsp. pruinosa from natural populations (Chapter 2). II. To explore the effect of the foliar endophyte Epichloë festucae and selected root endophytes on the performance of Festuca rubra subsp. pruinosa plants subjected to salinity (Chapter 3). III. To monitor gene expression and metabolomic regulation induced by salt and Epichloë festucae in Festuca rubra subsp. pruinosa (Chapter 4). IV. To evaluate the effect and compatibility of Diaporthe sp. isolated from Festuca rubra subsp. pruinosa roots on tomato plants and its role in the adaptation to drought stress (Chapter 5). V. To test the effectiveness of Diaporthe sp. against Fusarium wilt on tomato (Chapter 6). 2021-01-01T00:00:00Z