Browsing by Subject "Fisiología vegetal"

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    Alternativas agro-sostenibles en el cultivo de cítricos
    (Universidad de Murcia, 2025-07-18) Olmos Ruiz, Rafael; Carvajal Alcaraz, Micaela; Escuela Internacional de Doctorado; Escuela Internacional de Doctorado
    Este trabajo de investigación abordó los principales retos del cultivo de limón (Citrus x limon) en regiones mediterráneas, especialmente frente al cambio climático, la degradación del suelo y la escasez hídrica. El objetivo general fue desarrollar y evaluar alternativas agro-sostenibles que mejoren la productividad, calidad del fruto y rentabilidad económica, reduciendo a la vez el impacto ambiental. La Tesis se dividió en cuatro secciones temáticas, cada una con ensayos experimentales independientes, pero conectadas por elementos comunes como el análisis de la fisiología vegetal, la nutrición mineral, la calidad del producto y la viabilidad económica del cultivo. En el primer bloque, se compararon los efectos de la agricultura ecológica y convencional sobre aspectos como la nutrición mineral, el intercambio gaseoso (fotosíntesis, transpiración, conductancia estomática), la eficiencia en el uso del agua y de los fertilizantes, la fijación de CO₂ y la composición bioquímica de los frutos. Asimismo, se estudió el aprovechamiento de subproductos cítricos (pulpa, cáscara y jugo) para producir nano-vesículas con capacidad de encapsular micronutrientes, adoptando así un enfoque de economía circular que permite reducir residuos agrícolas y valorizar desechos del cultivo. Los resultados indicaron que la producción ecológica puede mejorar ciertos parámetros de calidad del limón, aunque en determinados contextos presenta limitaciones de rendimiento. Las nano-vesículas mostraron propiedades bioactivas, proponiéndose su uso en sectores como la cosmética, la terapéutica y la fertilización foliar eficiente. El segundo capítulo abordó la evaluación de distintos tipos de acolchados (orgánicos y geotextiles) y su impacto en variables como la temperatura del suelo, la retención hídrica y la disponibilidad de nutrientes. Los acolchados geotextiles favorecieron el desarrollo vegetativo al conservar mejor la humedad del suelo. Por su parte, los acolchados con restos de poda triturados no solo promovieron un crecimiento superior durante los periodos de altas temperaturas, sino que también estimularon la diversidad bacteriana del suelo, mejorando su salud y sostenibilidad ambiental. El tercer bloque se centró en el efecto del intercultivo de cítricos con plantas aromáticas como Rosmarinus officinalis L. y Lavandula dentata L. Este enfoque permitió observar mejoras en la humedad del suelo, sus propiedades físico-químicas, y en la diversidad de bacterias y nematodos, con efectos positivos sobre la fisiología del limonero. Esta técnica demostró ser una alternativa viable para reducir el uso de insumos externos y recuperar suelos degradados, al tiempo que mejora la productividad. Finalmente, el cuarto bloque examinó diferentes niveles de riego deficitario como respuesta a la creciente escasez de agua provocada por el cambio climático. Se midieron parámetros fisiológicos como la fotosíntesis, la eficiencia hídrica y el rendimiento del cultivo, además de llevar a cabo un análisis económico. Se concluyó que una estrategia de riego moderadamente restringida puede mantener un buen nivel productivo y mejorar significativamente el uso eficiente del agua, generando beneficios económicos para los agricultores. En conjunto, las estrategias evaluadas permitieron un uso más eficiente de recursos clave como el agua, los fertilizantes y los subproductos del cultivo. La implementación de estas técnicas puede transformar los modelos productivos actuales hacia una agricultura más sostenible, resiliente y rentable. El estudio propone soluciones viables a corto y medio plazo, especialmente útiles para zonas mediterráneas semiáridas, afectadas por la crisis climática.
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    Aprovechamiento de los subproductos del brócoli como fuente de compuestos bioactivos
    (Universidad de Murcia, 2023-05-29) Borja Martínez, María; Pedreño García, Mª Ángeles; Sabater Jara, Ana Belén; Facultades, Departamentos, Servicios y Escuelas::Escuelas::Escuela Internacional de Doctorado
    La industria agroalimentaria es actualmente uno de principales motores de desarrollo económico en el mundo, siendo la Región de Murcia una potencia en la producción de frutas y hortalizas. El procesamiento de estos productos genera una cantidad ingente de subproductos que, en la mayoría de los casos, no tienen ninguna aplicación en la producción de nuevos alimentos o productos, y son desechados suponiendo un problema medioambiental. Hoy día existen numerosas referencias acerca del potencial que poseen los subproductos de la industria agroalimentaria como fuente importante de compuestos bioactivos, pero apenas se ha explorado este potencial de forma específica en los subproductos del brócoli. Por ello, el principal objetivo de esta Tesis Doctoral se centra en desarrollar un sistema de producción sostenible de ingredientes bioactivos apostando por la valorización de los subproductos del brócoli generados en grandes cantidades por la empresa Agrícola Santa Eulalia S.L, mediante el empleo de tecnologías de extracción respetuosas con el medio ambiente, para su incorporación a la fabricación de nuevos productos con aplicaciones cosméticas y nutracéuticas. Así, una vez triturado y deshidratado el subproducto del brócoli, se desarrolló un diseño experimental basado en el modelo de superficie de respuesta para optimizar y validar los procedimientos de extracción de compuestos bioactivos mediante fluidos supercríticos (SFE) y fluidos presurizados (PLE). La identificación y cuantificación de los compuestos bioactivos se realizó mediante HPLC-DAD, HPLC-MS, GC-MS y espectrofotómetro, determinando, asimismo, la capacidad antioxidante de los extractos obtenidos mediante el método del ABTS. La optimización de la extracción basada en SFE mostró que la temperatura, la presión, el tiempo de procesamiento, el flujo y el porcentaje de etanol influyeron significativamente en la extracción dando como resultado un extracto mucho más rico en compuestos bioactivos totales (β-caroteno, compuestos fenólicos totales, clorofilas, fitoesteroles y α-tocoferol) que los extractos convencionales, lo que a su vez se correlacionó con una mayor actividad antioxidante. Por otro lado, se llevó a cabo la optimización de la extracción de glucosinolatos basado en PLE demostrando la eficiencia de PLE como una alternativa ambientalmente sostenible para extraer glucosinolatos a partir de los subproductos del brócoli. Una vez caracterizados los compuestos bioactivos presentes en los extractos SFE y PLE, se realizaron ensayos de bioactividad in vitro para evaluar si el pretratamiento con los extractos SFE y PLE procedentes de subproductos de brócoli era capaz de reducir el estrés oxidativo causado por la exposición a la luz UV-B en una línea celular de queratinocitos no tumorigénicos (HaCaT) así como un sistema de protección frente a la inflamación intestinal inducida por el lipopolisacárido (LPS) en una línea celular de miofibroblastos sanos de colon (CCD-18Co). Para ello, se determinaron los perfiles de transcripción de genes que codifican para citoquinas proinflamatorias mediante qRT-PCR. Los resultados mostraron que el extracto SFE exhibió un efecto citoprotector sobre los queratinocitos expuestos a la luz UV-B reduciendo eficazmente el contenido intracelular de ROS y revirtiendo significativamente el aumento de las citoquinas proinflamatorias inducidos por la radiación UV-B. Por su parte, el extracto enriquecido en glucosinolatos obtenido mediante PLE presentó propiedades antiinflamatorias en células CCD-18Co estimuladas con LPS, y mostró capacidad potencial para atenuar la producción de algunos marcadores proinflamatorios y de revertir la acumulación intracelular de ROS. Además, ambos extractos resultaron ser efectivos como potenciales agentes terapéuticos para la reparación de heridas en la piel. Estos resultados demuestran que los extractos procedentes de subproductos de brócoli tienen una utilidad potencial como aditivos de productos cosméticos y nutracéuticos. Además, permitirá a la empresa Agrícola Santa Eulalia dar un salto cualitativo en su gama de productos, revalorizando a su vez un subproducto derivado de su propio proceso de producción.
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    Biología floral y varietal del albaricoquero (Prunus Armeniaca L.) /M. Virtudes Andrés Escudero ; director José M. Durán Altisent.
    (Murcia : Universidad de Murcia, Facultad de Biología,, 1994) Andrés Escudero, M. Virtudes
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    Campus : Revista informativa y cultural de la Universidad de Murcia
    (1985-11) Vera Nicolás, Pascual; Martín Luque, Ana María; Vera, Diego; Pozuelo Yvancos, José María
    Pag. 2 Cartas al Director. Pag. 3 Tasas y financiación de la Universidad. Pag. 4 Los presupuestos de la Universidad. Pag. 5 Información académica. Pag. 7 Actividades Universitarias. Pag. 8 Ciencia y Tecnología Fisiología vegetal y economía en Murcia. Premios Nobel 1985. Pag. 9 Fernando Zóbel: el museo y la ciudad. Pag. 10 España en la música de Occidente. Pag. 11 Eca y Don Juan Almagro 85: Don Juan. Pag. 12 y 13 Paco Rabal en la cresta de la ola. Margarita Lozano: espléndida en la madurez. Tribulaciones de uan Semana de Cine. Cine en TV: vinieron las lluvias. Pag. 14 Cartago Music. Avatares del pop en Murcia. Pag. 15 Jornadas sobre Educación Física y Deportes. Comienzan los campeonatos y cursos. Tecnoquim-Club Universitario. Pag. 16 ¡Va por los artistas! La bolsa ocupacional en marcha. Agenda Cultural Campus.
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    Caracterización de la producción de compuestos bioactivos y análisis de proteínas en cultivos celulares de brócoli
    (Universidad de Murcia, 2020-11-12) Sánchez Pujante, Pedro Joaquín; Pedreño García, María Ángeles; Almagro Romero, Lorena; Escuela Internacional de Doctorado
    El consumo de brócoli se ha visto incrementado en todo el mundo debido a su alto valor nutritivo. Además, el brócoli contiene una compleja mezcla de compuestos bioactivos con actividad antioxidante, entre los que destacan los glucosinolatos y sus derivados, así como los compuestos fenólicos. Debido a los beneficios para la salud que presentan estos metabolitos secundarios, el objetivo principal de este trabajo de investigación fue la utilización de suspensiones celulares de brócoli para incrementar la producción de estos compuestos de interés. En primer lugar, se realizó una revisión sobre la biosíntesis, la regulación y las funciones biológicas de los glucosinolatos en las plantas. Además, se profundizó en las diferentes estrategias biotecnológicas para su obtención, principalmente las basadas en las técnicas de cultivo de plantas in vitro. Posteriormente, se utilizó la elicitación como estrategia para incrementar la producción de glucosinolatos en suspensiones celulares de brócoli y se analizaron los niveles de expresión de los genes que codifican enzimas implicadas en la ruta de biosíntesis de los glucosinolatos en estas suspensiones celulares de brócoli bajo condiciones de elicitación. También se realizaron experimentos de elicitación modificando diferentes condiciones de cultivo, con el fin de determinar cuáles fueron las condiciones óptimas para incrementar la producción de glucosinolatos en las suspensiones celulares de brócoli. Otro de los objetivos propuestos en este trabajo de investigación fue analizar el efecto de los elicitores sobre el metabolismo antioxidante de las células de brócoli. Para ello, se realizaron medidas de la actividad de enzimas implicadas en el metabolismo antioxidante, así como el contenido en glutatión y los niveles de peroxidación de lípidos en las suspensiones celulares de brócoli sometidas a elicitación. Finalmente, se estudió el patrón de bandas de proteínas expresadas diferencialmente bajo condiciones de elicitación en células de brócoli mediante SDS-PAGE, con el fin de identificar proteínas relacionadas con la defensa vegetal. La principal conclusión obtenida de este trabajo de investigación fue que la elicitación de suspensiones celulares de brócoli con coronatina incrementó en gran medida la producción de glucosinolatos, constituyendo esta estrategia un sistema biotecnológico de producción de estos compuestos alternativo a la extracción tradicional de compuestos bioactivos a partir de materia prima vegetal. Además, la cantidad de sacarosa, junto con la composición nutricional del medio de cultivo, la densidad celular utilizada y la adición de triptófano como precursor de la ruta de biosíntesis, fueron factores clave que limitaron la producción de glucosinolatos en las suspensiones celulares de brócoli. Entre los efectos desencadenados por la coronatina sobre las suspensiones celulares de brócoli destacó el incremento en los niveles de expresión de genes implicados en la ruta de biosíntesis y la regulación de los glucosinolatos. En relación a los compuestos fenólicos, tanto la coronatina como el jasmonato de metilo fueron efectivos, ya que incrementaron la producción de estos compuestos bioactivos en las suspensiones celulares de brócoli. El incremento en la producción de compuestos bioactivos conseguido por el tratamiento con elicitores se correlacionó con alteraciones en las actividades enzimáticas implicadas en el metabolismo antioxidante y en el estado redox del glutatión. Estos resultados, combinados con el incremento observado en la peroxidación de lípidos, sugirieron que la elicitación con coronatina y jasmonato de metilo condujo al establecimiento de un estrés oxidativo moderado en las suspensiones celulares de brócoli. Además, el estrés oxidativo indujo la síntesis de una serie de polipéptidos relacionados con la defensa vegetal en las suspensiones celulares de brócoli.
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    Cultivo de la trufa del desierto : nuevas perspectivas sobre la simbiosis micorrícica, estrategias de adaptación al estrés hídrico y manejo de plantaciones
    (Universidad de Murcia, 2020-01-16) Marqués Gálvez, José Eduardo; Morte Gómez, María Asunción; Pérez Gilabert, Manuela; Escuela Internacional de Doctorado
    Las trufas del desierto son hongos micorrícicos que desarrollan cuerpos fructíferos hipogeos y cuyo hábitat se limita a zonas áridas y semiáridas, principalmente de la cuenca del Mediterráneo y de Oriente Medio. De entre las trufas del desierto destacan los géneros Terfezia y Tirmania, cuyas especies forman ectendomicorrizas con plantas del género Helianthemum. La especie Terfezia claveryi Chatin fue la primera trufa del desierto en ser cultivada junto con la planta hospedante Helianthemum almeriense Pau. La presente tesis tiene el objetivo de aumentar nuestro conocimiento acerca de las trufas del desierto. Para cumplir este objetivo se propusieron cinco objetivos parciales cuyo desarrollo ha dado lugar a diversos resultados y conclusiones. Para evaluar el papel de catalasas fúngicas en la simbiosis T. claveryi y H. almeriense, se purificó una catalasa TcCAT-1 de ascocarpo de T. claveryi que fue caracterizada mediante técnicas bioquímicas, cromatográficas y bioinformáticas. Además, se midieron los niveles de transcripción del gen TcCAT-1 mediante PCR cuantitativa. Los resultados sugieren que TcCAT-1 puede jugar un papel importante durante la micorrización; además, este estudio ha puesto de manifiesto los beneficios de esta micorrización en la respuesta al estrés hídrico. Por otra parte, se secuenciaron los genomas de T. claveryi y Tirmania nivea y el transcriptoma de T. claveryi en micelio libre, micorriza bien regada y micorriza sometida a estrés hídrico; posteriormente se llevó a cabo el análisis bioinformático de todos esos datos. Se han descrito por primera vez los genes MAT de estas especies. También se estudió el patrón de expresión de las enzimas que actúan sobre la pared celular vegetal; este estudio ha revelado una regulación a la baja de estos genes durante la sequía, al mismo tiempo que se producía un cambio de tipo de micorrización, pasando de intercelular a intracelular. En general, las características descritas en este apartado están asociadas al tipo de micorriza formada por estas especies y a su adaptación a los hábitats secos. También se realizó un estudio de los datos que se han ido recogiendo durante 15 años de una plantación experimental de T. claveryi x H. almeriense con el objetivo de determinar los parámetros que más influyen en las fructificaciones de trufas del desierto y en qué momentos del año tienen una importancia mayor. Tras el análisis estadístico de los datos se puso de manifiesto que el índice de aridez en otoño y el potencial hídrico del suelo desde otoño a primavera, parecen ser los parámetros claves. Estos resultados nos han permitido proponer distintos modelos de manejo de plantaciones. En otro de los capítulos de esta tesis se caracterizaron las respuestas morfo-fisio-moleculares de la planta micorrizada H. almeriense durante primavera. Medidas de intercambio gaseoso y de cuantificación de la expresión de determinados genes de acuaporinas, pusieron de manifiesto un cambio brusco en la fenología de la planta que parece estar determinado, mayoritariamente, por el déficit de presión de vapor (DPV). Gracias a este resultado se ha determinado un valor umbral de DPV que está relacionado con la producción de trufas del desierto, y podemos concluir que, en líneas generales, cuanto más tarde se alcance este umbral en la primavera, mayores serán las producciones. Finalmente, con el fin de estudiar la viabilidad de este cultivo si se produjese un aumento en concentración de CO2 atmosférico, se realizó un ensayo en el que sometió a un grupo de H. almeriense micorrizadas con T. claveryi a una elevada concentración de CO2 combinado con un progresivo aumento de la sequía. Los resultados de este ensayo revelan que los efectos de una concentración elevada de CO2 pueden paliar, en parte, los efectos negativos del aumento de la sequía. Summary Desert truffles are mycorrhizal fungi that develop hypogeus fruiting bodies and inhabit arid and semiarid areas, such as the Mediterranean basin or the Middle East. Among desert truffles genera, Terfezia and Tirmania are of special importance. The species that belong to these genera mostly establish ectendomycorrhizal symbiosis with plants of Helianthemum genus. Terfezia claveryi Chatin was the first desert truffle cultivated, using Helianthemum almeriense Pau as its host. This thesis has the objective of deepen the knowledge of desert truffles and their cultivation. To achieve this goal, five specific objectives were proposed that have resulted in several results and conclusions. In order to evaluate the role of fungal catalases in T. claveryi x H. almeriense symbiosis, a catalase, TcCAT-1, from T. claveryi ascocarps was purified to homogeneity and characterized using biochemical, chromatographic and bioinformatic techniques. In addition, transcription levels of the gene TcCAT-1 were measured by quantitative PCR. The results obtained suggest an important role of TcCAT-1 in the mycorrhization; in addition, this study has revealed the benefits of this mycorrhization in the response to water-stress. The genomes of T. claveryi and Tirmania nivea and the T. claveryi transcriptome from free living mycelium, well-watered mycorrhiza and drought-stressed mycorrhiza were sequenced and analyzed with bioinformatics tools. MAT genes have been described in these species for the first time. Furthermore, the expression pattern of plant cell wall degrading enzymes revealed a generalized downregulation of these genes under water-stress conditions. This event occurs in parallel with the type of mycorrhiza that is formed, which changes from intercellular to intracellular. In summary, the genomic and transcriptomic features described in this thesis are associated with the type of mycorrhiza and the dry environments inhabited by these species. During this thesis, data collected during 15 years of an experimental orchard of T. claveryi x H. almeriense were analyzed in order to know what environmental parameters and at what times of the year determine the production of desert truffle the most. After the statistical analysis of the data, we found that autumn first, and spring, secondly, are the key moments that determine T. claveryi yield. Specifically, the aridity index in autumn and the soil water potential from autumn to spring are the most important parameters. With this in mind, several management models are proposed. The morpho-physio-molecular responses of the H. almeriense mycorrhizal plant were characterized during spring. Using gas-exchange and molecular techniques, an abrupt phenology switch was revealed. This switch seems to be determined primarily by the vapor pressure deficit (VPD). Thanks to this, a threshold value of VPD has been established that is related to the desert truffle fructifications: in general terms, the later this threshold is reached, the higher the desert truffle yield. In order to evaluate the viability of this crop under the foreseeable increase in atmospheric CO2 concentrations in the following years, an assay was carried out. This assay consisted of growing a group of T. claveryi mycorrhizal H. almeriense plants under high concentrations of atmospheric CO2, combined with a progressive increase in water-stress conditions. The results of this assay reveal that the effects of a high atmospheric concentration of CO2 partially counteract the negative effects derived from water-stress.
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    Cultivos celulares de nicotiana tabacum L.cv.BY-2 como sistema modelo en el estudio de la adaptación al estrés salino.
    (2013-07-24) García de la Garma García, Jesús; Olmos Aranda, Enrique; Fernández García, Nieves; Facultad de Biología
    El objetivo general de esta tesis doctoral es ampliar los conocimientos sobre los mecanismos que permiten la adaptación de los cultivos celulares de Nicotiana tabacum cv. BY-2 al estrés abiótico, concretamente estrés salino. Para ello, hemos establecido como objetivos específicos los siguientes: 1. Estudiar diferentes mecanismos fisiológicos, bioquímicos y celulares de adaptación a salinidad. 2. Estudiar el papel que desempeñan las giberelinas (GAs) en el proceso de adaptación a salinidad. 3. Estudiar la implicación de las proteínas ricas en arabinogalactanos (AGPs) y extensinas (EXTs) en el proceso de adaptación a salinidad. El desarrollo de estos objetivos se ha llevado a cabo mediante la utilización de técnicas bioquímicas, celulares y de biología molecular que nos han permitido obtener una visión más integrada de los mecanismos implicados en la adaptación de las células vegetales al estrés salino mediante la regulación hormonal de los cambios en la estructura y composición de la pared celular. De entre las técnicas empleadas podemos destacar la microscopía óptica, electrónica y confocal, la transcriptómica, proteómica e ionómica y la inmunolocalización mediante el uso de anticuerpos monoclonales. Como conclusiones del trabajo podemos indicar que: 1. Las células de tabaco BY-2 adaptadas a altas concentraciones salinas mostraron importantes modificaciones en la estructura subcelular. En función de la fase de crecimiento en la que se encontraban, estas células presentaron un tamaño de dos a cuatro veces menor que las células crecidas en condiciones control. 2. Las células de tabaco BY-2 adaptadas a altas concentraciones salinas mostraron importantes diferencias ultraestructurales al ser comparadas con las células crecidas en condiciones control. Estas diferencias se debieron principalmente a las modificaciones inducidas por la muerte celular observada en las células adaptadas. 3. El proceso de adaptación a altas concentraciones salinas produce importantes modificaciones en el proteoma y transcriptoma de las células de tabaco BY-2. 4. La adaptación a altas concentraciones salinas induce la compartimentación de Na+ y el tráfico de vesículas en células de tabaco BY-2. 5. El metabolismo de la prolina y del ABA están implicados en el proceso de adaptación a altas concentraciones salinas en células de tabaco BY-2. 6. La producción de ROS en la mitocondria puede actuar como modulador en el proceso de adaptación a altas concentraciones salinas en células de tabaco BY-2. 7. El sistema de endomembranas, retículo endoplasmático y aparato de Golgi son modificados en el proceso de adaptación a salinidad en células de tabaco BY-2. 8. Los cultivos celulares de tabaco BY-2 adaptados a salinidad contienen una menor concentración de giberelinas bioactivas y son sensibles a prohexadiona. 9. La expresión de los genes de síntesis y degradación de GAs está regulada de forma diferencial en las células de tabaco BY-2 adaptadas a salinidad. 10. Las células de tabaco BY-2 adaptadas a salinidad acumulan AGPs en el medio extracelular, posiblemente debido a una mayor tasa de recambio en la membrana plasmática. 11. Las células de tabaco BY-2 adaptadas a salinidad muestran una distribución diferencial de AGPs en el citoplasma, membrana plasmática y tonoplasto en comparación con las células control. 12. El reactivo de Yariv induce la muerte celular en las células de tabaco BY-2 control, pero no en las células adaptadas a salinidad. 13. Las células de tabaco BY-2 adaptadas a salinidad acumulan extensinas en el medio extracelular, lo que podría estar relacionado con una respuesta de defensa frente al estrés. SUMMARY The aim of this thesis is to enhance our knowledge about the mechanisms of the cell line Nicotiana tabacum BY-2 to the stress conditions, in particular to high salinity stress. We have proposed the following specific objectives: 1. Study different physiological, biochemical and cellular mechanisms for adaptation to high salinity. 2. Analyze the putative changes in the GAs metabolism under the salinity stress conditions and how these changes may affect the plant cells adaptation. 3. Study the involvement of arabinogalactans proteins (AGPs) and extensins (EXTs) in the adaptation process to high salinity. The development of these objectives has been carried out using biochemical, cellular and molecular biology tools. These methods have allowed us to obtain a more integrated view of the mechanisms involved in the adaptation of plant cells to salt stress by regulating hormone changes in the structure and composition of the cell wall. We have been successfully used light, electronic and laser confocal microscopy, transcriptomic, proteomic and ionomic techniques and specific monoclonal antibodies. We suggest the following conclusions: 1. Tobacco BY-2 cells adapted to high salinity showed significant changes in their subcellular structure. The cellular volume was 2-4 fold smaller in adapted cells. 2. Tobacco BY-2 cells adapted to high salinity showed relevant ultrastructural differences compared with cells grown in control conditions. These differences were mainly due to the modifications induced by cell death observed in adapted cells. 3. The adaptation process to high salinity produces significant changes in the proteome and transcriptome of tobacco BY-2 cells. 4. Adaptation to high salinity induces the Na+ compartimentation and vesicle trafficking in tobacco BY-2 cells. 5. Proline metabolism and ABA are involved in the process of adaptation to high salinity in tobacco BY-2 cells. 6. ROS production in mitochondria can act as a modulator in the adaptation process to high salinity in tobacco BY-2 cells. 7. Endomembrane system, endoplasmic reticulum and Golgi apparatus are modified in the process of adaptation to salinity in tobacco BY-2 cells. 8. Cell cultures of BY-2 adapted to high salinity contain a lower concentration of bioactive gibberellins and are sensitive to prohexadione compared to control cells. 9. The GAs gene expression of synthesis and degradation is differentially regulated in tobacco BY-2 cells adapted to high salinity. 10. Tobacco BY-2 cells adapted to high salinity accumulate AGPs in the extracellular medium, possibly due to higher turnover rate in the plasma membrane. 11. Tobacco BY-2 cells adapted to high salinity exhibit differential AGPs distribution in the cytoplasm, plasma membrane and tonoplast, compared to control cells. 12. Yariv reagent induces cell death in tobacco BY-2 control cells, but not in cells adapted to high salinity. 13. Tobacco BY-2 cells adapted to high salinity accumulate extensins in the extracellular medium, which could be related to a defense response to stress.
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    Efecto de la composición de sustratos en la fisiología y la calidad de plantas de interés agronómico y medicinal
    (Universidad de Murcia, 2025-07-15) Ortiz Delvasto, Nidia Edith; Carvajal Alcaraz, Micaela; Bárzana González, Gloria; Ortuño Tomás, Ana María; Escuela Internacional de Doctorado; Escuela Internacional de Doctorado
    La presente tesis doctoral se enfocó en el estudio de la composición de sustratos para la producción sin suelo de cultivos de alto valor económico y farmacológico, específicamente el arándano (Vaccinium corymbosum L.) y el cannabis (Cannabis sativa L.). Estos cultivos fueron seleccionados por su creciente importancia en las industrias nutracéutica y medicinal, respectivamente. La investigación se realizó bajo condiciones ambientales controladas, y en el caso del arándano también se evaluó el efecto del enriquecimiento con dióxido de carbono (CO₂). El objetivo principal fue analizar cómo diferentes composiciones de sustrato afectan el desarrollo fisiológico, la absorción de nutrientes y la calidad del cultivo. Se utilizaron mezclas de fibra de coco, turba, perlita y chips de madera como sustratos, con el fin de evaluar su impacto en indicadores fisiológicos como la tasa de crecimiento relativo, la conductancia y densidad estomática, y la eficiencia en el uso del agua (WUE) y del nitrógeno (NUE). Estos indicadores fueron fundamentales para entender el comportamiento de las plantas ante diferentes condiciones de cultivo sin suelo. En el cultivo de cannabis, se observó que las mezclas de fibra de coco con turba (70/30) y con turba y perlita (60/30/10) favorecieron significativamente el crecimiento vegetativo, la producción de biomasa y el desarrollo radicular. Estas combinaciones también promovieron una absorción equilibrada de nutrientes como calcio, magnesio e hierro, elementos esenciales en la formación de metabolitos secundarios. Como resultado, las plantas presentaron una arquitectura más robusta y un mejor rendimiento general, lo que indica que estos sustratos ofrecen un entorno favorable para maximizar el potencial productivo del cannabis con fines medicinales. En cuanto al arándano, el sustrato de fibra de coco al 100% resultó ser el más adecuado bajo condiciones ambientales estándar (25°C día/20°C noche, con humedad relativa entre 60% y 70%). Este sustrato facilitó el crecimiento en altura, una mayor tasa de desarrollo y una óptima absorción de nutrientes clave como nitrógeno, hierro, manganeso y zinc. Las propiedades físicas de la fibra de coco, como su capacidad de aireación y retención hídrica, junto con su influencia positiva en la actividad microbiana radicular, contribuyeron a crear un entorno ideal para el desarrollo de esta especie frutal. Sin embargo, al incorporar enriquecimiento con CO₂ en el cultivo de arándano, las combinaciones de fibra de coco con perlita (90/10) y con turba (70/30) mostraron mejores resultados que la fibra de coco pura. Estas mezclas mejoraron la eficiencia en el uso del agua y del nitrógeno, además de promover una respuesta estomática más equilibrada. Esto se debe a que la mayor porosidad y estructura física de los sustratos mezclados permite una mejor gestión del agua y los nutrientes, lo que optimiza la fotosíntesis en ambientes enriquecidos con CO₂. En conclusión, los resultados de esta investigación subrayan la importancia de seleccionar el sustrato adecuado en función de las condiciones ambientales y los objetivos productivos. Para el cultivo de cannabis, las mezclas con turba demostraron ser altamente eficaces para mejorar el rendimiento y la nutrición mineral. Por otro lado, para el arándano, la fibra de coco pura es ideal bajo condiciones estándar, mientras que sus combinaciones con perlita o turba se recomiendan en entornos enriquecidos con CO₂, donde es esencial un mayor control fisiológico. Este estudio ofrece una base sólida para futuras investigaciones centradas en el análisis molecular de los procesos fisiológicos relacionados con el transporte de agua y nutrientes. Asimismo, propone que una estrategia integrada de manejo de sustratos, eficiencia en el uso del agua y enriquecimiento con CO₂ puede contribuir al desarrollo de una agricultura más precisa, sostenible y de alta calidad.
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    Effect of the substrate and the mycorrhiza application on the physiological functioning of ornamental species subjected to water and saline stress
    (Universidad de Murcia, 2022-03-14) Lorente Pagán, Beatriz; Sánchez-­Blanco, Mª Jesús; Ortuño Gallud, Mª Fernanda; Escuela Internacional de Doctorado
    Esta investigación aborda el efecto de diferentes estrategias de riego tanto en cuanto a las dosis de agua aplicadas, como en el origen y la calidad de las mismas en el cultivo de especies ornamentales con distintos fines medioambientales. Los ensayos realizados evalúan la respuesta y comportamiento de una serie de especies, a un estrés hídrico severo y al riego de aguas no convencionales. Asimismo, también evalúan la posibilidad de utilizar sustratos alternativos a los comúnmente empleados que sean respetuosos con el medioambiente y con propiedades físico-químicas tolerables para las especies de cultivo. Se estudia como la composición del sustrato afecta el desarrollo del estrés hídrico y la posterior recuperación al inducir cambios fisiológicos en las plantas. A ello se le suma la aplicación de hongos formadores de micorrizas (hongo arbuscular Glomus iranicum var. tenuihypharum y hongo ectomicorrícico Pisolithus tinctorius), que pueden mejorar la eficiencia en el uso del agua y los nutrientes, mitigando los efectos negativos que las condiciones de estrés hídrico e iones tóxicos ocasionan en las plantas. Este trabajo está conformado por dos capítulos, en el primero se avanza en el conocimiento sobre el aporte micorrízico en plantas de Cistus albidus que crece con diferentes tipos de sustrato y sometidas a estrés hídrico, y en el segundo se aborda las estrategias de idoneidad para el uso de recursos hídricos salinos para el riego en diferentes especies. Todos estos estudios están orientados a optimizar la eficiencia en el uso del agua de especies mediterráneas con fines ornamentales, obteniendo plantas de calidad y favoreciendo su adaptación a condiciones medioambientales desfavorables. En el primer capítulo los ensayos se llevaron a cabo en una cámara de crecimiento con dos tipos de sustratos: un sustrato comercial y un sustrato compost. Un grupo de plantas se cultivaron en condiciones de buen riego y otro en condiciones de estrés hídrico, posteriormente, se restableció el agua en todas las plantas (período de recuperación). En condiciones de estrés abiótico, la gestión del riego nos lleva a utilizar herramientas biológicas como la aplicación de micorrizas, lo cual puede mejorar la eficiencia en la absorción del agua y los nutrientes por lo que se quiso evaluar si los hongos Glomus iranicum var. tenuihypharum y Pisolithus tinctorius, podrían proporcionar beneficios cuando las plantas se encuentran en condiciones de estrés hídrico. En el segundo capítulo se identificó cuál de dos especies con diferente tolerancia a la salinidad, Salvia officinalis L. y Asteriscus maritimus L., era más apta para riego con aguas salobres, procedentes de aguas residuales tratadas, así como el efecto de la micorriza arbuscular Glomus iranicum en este tipo de agua. Además, se quiso evaluar la capacidad de recuperación de los parámetros fisiológicos de las plantas que habían sido regadas con aguas residuales tratadas, tras un período de riego con aguas de buena calidad. Además de este ensayo, que se realizó en cámara de crecimiento, se llevó a cabo un experimento en un invernadero con las especies halófitas Crithmum 2 maritimum y Atriplex halimus, plantadas en suelo. Estas se regaron con dos tipos de agua diferentes: aguas residuales regeneradas (RWW) y salmuera originada por ósmosis inversa (ROB), ya que estas especies son capaces de hacer frente a un exceso de NaCl en sus tejidos, aunque no está claro si pueden tolerar otros componentes o impurezas asociados con el uso de aguas no convencionales. De este modo en el primer capítulo se vio que las plantas de C. albidus que crecen en sustrato de compost tienen un buen equilibrio nutricional, aunque, cuando se exponen al estrés hídrico, sufren más que las plantas que crecen en sustrato comercial debido a la presencia de elementos pesados. El desarrollo del estrés hídrico fue más lento en las plantas que crecieron en sustrato de compost y la restauración del riego representó un nuevo estrés para ellas, especialmente aquellas que crecen en sustrato comercial. El estrés hídrico estimuló positivamente los niveles de ABA y SA, mejorando fuertemente la tolerancia a la sequía. Cistus albidus puede formar tanto ectomicorrizas como hongos micorrízicos arbusculares en condiciones de cámara de crecimiento controladas y en macetas con diferentes sustratos, aliviando los efectos nocivos de la sequía, ya que se reducen los niveles de escopoletina, y minimizando la acumulación de iones Na y aumentando los niveles de K y P en las hojas. En el segundo capítulo se vio como Asteriscus maritimus y Salvia officinalis son susceptibles a la micorrización con Glomus iranicum, que mejora los parámetros fotoquímicos en ambas especies cuando se riegan con agua regenerada. La mayor tolerancia a la salinidad de Asteriscus maritimus al riego con aguas residuales regeneradas se debe a que retiene iones tóxicos en las raíces, dificultando su absorción y limitando su acumulación en la parte aérea. En Asteriscus maritimus y Salvia officinalis, el retorno al riego con agua dulce induce la recuperación del intercambio de gases, el estado hídrico y la capacidad de las plantas para reparar el daño de la membrana. Las plantas de Atriplex halimus irrigadas con ROB mantuvieron el crecimiento a través del ajuste osmótico y la regulación de la actividad estomática mientras que en Crithmum maritimum, no influyó en las relaciones hídricas ni en la actividad fotosintética. Por tanto, el riego con RWW y ROB puede considerarse una buena alternativa al uso de agua de riego convencional con fines de revegetación ya que los efectos de la salinidad no influyeron visiblemente en el desarrollo de Atriplex halimus o Crithmum maritimum.
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    Estudio de la regulación de los sistemas implicados en la absorción y translocación de potasio en Arabidopsis thaliana L. y Solanum lycopersicum L
    (Universidad de Murcia, 2019-01-21) Ródenas Castillo, Reyes; Rubio Muñoz, Francisco; Martínez López, Vicente; Escuela Internacional de Doctorado
    OBJECTIVOS El objetivo fundamental de esta Tesis Doctoral ha sido profundizar en el conocimiento de los sistemas de absorción de potasio (K+) en las plantas mediante el estudio de los procesos fisiológicos y mecanismos moleculares implicados en la misma, en la especie modelo Arabidopsis thaliana y en la especie de interés agronómico Solanum lycopersicum. En este contexto, se han abordado los siguientes objetivos específicos: 1- Estudio del efecto de la deficiencia de nitrato (NO3-), fosfato (PO43-) o sulfato (SO42-) sobre la adquisición y translocación de K+, en plantas de Arabidopsis y tomate, en el rango de alta y baja afinidad. 2- Estudio de los mecanismos implicados en la regulación transcripcional/postranscripcional del transportador de alta afinidad HAK5 en respuesta a la deficiencia de K+ en las plantas de Arabidopsis y tomate. 3- Estudio de la influencia de la presencia de cesio (Cs+) sobre la absorción de K+ e identificación de sistemas implicados en la absorción de Cs+ en las plantas de tomate. 4- Estudio transcriptómico de plantas de tomate sometidas a ayuno de K+. METODOLOGÍA Para la consecución de los objetivos planteados se ha recurrido a distintos tipos de material biológico, y a numerosas técnicas de fisiología vegetal y biología molecular, resumidas a continuación: 1. Material biológico y condiciones de crecimiento: Las bacterias (Escherichia coli y Agrobacterium tumefaciens), levaduras (Saccharomyces cerevisiae) y plantas (A. thaliana, S. lycopersicum y Nicotiana benthamiana), se crecieron en los medios y condiciones adecuados en cada caso. 2. Métodos: -Determinación de la capacidad de absorción de K+/Cs+ y contenido mineral interno en las plantas. -Métodos de cruzamiento y transformación de plantas de Arabidopsis. -Manipulación de ácidos nucleicos y proteínas. -Ensayo de RNA-seq. CONCLUSIONES 1. Las deficiencias de nitrato, fosfato o sulfato reducen la absorción de K+ en el rango de baja afinidad en Arabidopsis y tomate, y también disminuyen su translocación de raíz a parte aérea. En el rango de alta afinidad, la deficiencia de NO3-, PO43- o SO42- inducen la transcripción del gen HAK5 pero únicamente se produce la activación del transportador cuando hay deficiencia de K+, tanto en Arabidopsis como en plantas de tomate. 2. La presencia de altos niveles de calcio (Ca2+) en el medio externo revierten la represión de la absorción de K+ de alta afinidad ocasionada por la presencia de sodio (Na+) en plantas de tomate. 3. El etileno y las especies reactivas de oxígeno (ROS) participan en la vía de señalización de la respuesta a la deficiencia de K+, en raíces de plantas de tomate. 4. El transportador de alta afinidad de Arabidopsis, AtHAK5, se regula a nivel postranscripcional mediante un mecanismo de fosforilación por el complejo AtCIPK23/CBL1. El dominio C-terminal de AtHAK5 parece estar implicado en los mecanismos de regulación postraduccional. La formación de multímeros de AtHAK5 podría constituir otro mecanismo de regulación postraduccional del transportador. Los aminoácidos G, Y, G, D presentes en el dominio N-terminal de AtHAK5 constituyen residuos imprescindibles para su función. 5. Cuando el Cs+ está presente en el medio externo a concentraciones milimolares es absorbido por las plantas de tomate mediante un sistema de transporte sensible a Ca2+; mientras que cuando está presente a concentraciones micromolares y en condiciones de bajas concentraciones externas de K+, su absorción parece ser mediada por el transportador de K+ de alta afinidad, SlHAK5. 6. El análisis transcriptómico realizado en raíces de plantas de tomate ayunadas de K+, revela elementos comunes con la vía de señalización de la deficiencia de K+ descrita en Arabidopsis, así como elementos que parecen específicos de tomate. En la raíz, parte aérea y fruto de las plantas de tomate se han identificado transcritos cuya expresión se modifica en más de una parte de la planta en respuesta a ayuno de K+, indicando su importancia en la señalización por bajo K+ en la planta. 
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    Estudio de las respuestas de defensa inducidas por elicitores en cultivos de células vegetales.
    (2013-06-26) Sabater Jara, Ana Belén; Pedreño García, María Ángeles; Cusidó Vidal, Rosa Mª; Facultad de Biología
    En esta memoria, los cultivos celulares de Capsicum, Daucus carota y Taxus x media sometidos a elicitación con ciclodextrinas y jasmonato de metilo, se han empleado como sistemas de producción de metabolitos secundarios de naturaleza terpenoide, que además de ser importantes en la defensa vegetal, suponen un importante recurso natural para la obtención de fármacos, aditivos alimentarios, nutracéuticos y cosméticos. Por otro lado, la elicitación también se ha utilizado como herramienta para estudiar el proteoma extracelular en cultivos celulares de C. annuum, C. chinense y D. carota con el fin de determinar las respuestas de defensa inducidas en estas condiciones y para analizar el perfil de expresión de los genes que codifican para las enzimas implicadas en la ruta de biosíntesis de taxanos con el fin de determinar las etapas limitantes de esta ruta biosintética. Palabras clave: Aromadendrano Ciclodextrinas Cultivo celular Elicitor Fitosteroles Jasmonato de metilo Metabolitos secundarios Proteínas relacionadas con la patogénesis Secretoma Solavetivona Taxanos Terpenos Study of defense responses induced by elicitors in plant cell cultures In this work, Capsicum sp, Daucus carota and Taxus x media cell cultures under elicitation with cyclodextrins and methyl jasmonato hve been used as cell biofactories for the production of terpenoid secondary metabolites, which are important not only in plant defense, but also as important natural resource for obtaining drugs and food additives, as well as potential nutraceutical and cosmetic ingredients. On the other hand, we have also used elicitation as a tool for studying extracellular proteome in C. annuum, C. chinense and D. carota cell cultures in order to determine induced defense responses as well as the expression profile of genes encoding enzymes involved in the biosynthesis pathway of taxanes with the aim of finding the bottle-neck steps in taxane biosynthesis. Keywords: Aromadendrane Cyclodextrins Cell culture Elicitor Phytosterols Methyl jasmonate Secondary metabolites Pathogenesis-related proteins Secretome Solavetivone Taxanes Terpenes