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Bienvenido a la colección de Tesis Doctorales de Ciencias de la Universidad de Murcia.
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PublicationEmbargoMecanismos de señalización del estrés foto-oxidativo y oxidativo en Myxococcus xanthus: implicaciones funcionales y perspectivas evolutivas(Universidad de Murcia, 2025-07-28) Rey Navalón, Irene del; Elías Arnanz, Montserrat; Sin departamento asociado; Escuela Internacional de DoctoradoMyxobacteria, recently reclassified into Myxococcota phylum, are Gram-negative, non-pathogenic, aerobic bacteria. The best-studied species is Myxococcus xanthus, whose light response has been well characterized by our research group. M. xanthus has two pathways to respond to light, both leading to carotenoid biosynthesis, whose antioxidant properties protect cells against photooxidative stress. The more complex pathway depends on protoporphyrin IX and 1O2, and the activity of the σ-ECF/anti-σ pair CarQ/CarR. CarF is a key membrane protein in the response to light in M. xanthus. This protein has been a long-sought enzyme, whose activity has been unknown for more than fifty years. The study of CarF led to the discovery of its fatty acid desaturase activity (PEDS1), which is responsible for the introduction of the characteristic vinyl-ether bond in the sn-1 position of plasmalogens. Plasmalogens are a special type of glycerophospholipid whose unique structural and functional properties are due to the presence of their vinyl-ether bond. Alterations in their levels have been linked to the development of different human diseases, from Zellweger syndrome to neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s or Parkinson’s, and cancer. They present a patchy distribution across the Tree of Life: among bacteria, they are present in anaerobic and facultative bacteria, and among aerobic bacteria, their presence is restricted to myxobacteria. They are also present in mammals and protists but absent in plants and fungi. Their atypical distribution pushed us to study the functional and evolutionary parallelisms between myxobacteria and mammals. The peroxisomal enzymes FAR, AGPS and GNPAT are key in the plasmalogen biosynthesis pathway in mammals. In contrast, M. xanthus has two pathways responsible for plasmalogen precursor synthesis. The main pathway (ElbA-E), where ElbD is a multifunctional enzyme, whose FAR and GNPAT activities are essential. The auxiliary pathway involves a three-gene operon (MXAN_1676-1674), in which MXAN_1675 has FAR and GNPAT domains, also essential for function. The functional study of elbA-E genes confirmed that elbB, elbC, and elbD are key for ether lipid and plasmalogen biosynthesis, being elbA and elbE (SDR activity) make plasmalogen biosynthesis more efficient. Given the similarities between the pathway in mammals and M. xanthus, another objective of the present work has been the study of the origin and distribution of this pathway, which has been developed in collaboration with Prof. Iñaki Ruiz Trillo research group. The results point out that myxobacteria could be responsible for horizontal gene transfer (HGT) events to eukaryotes, which highlights the value of myxobacteria as a model organism to study eukaryotic-like mechanisms. The study of the photooxidative stress response in M. xanthus revealed the presence of new CarQ-dependent genes, MXAN_6864 y el operon MXAN_6048-6047 encoding two putative methionine sulfoxide reductases (Msr). Their discovery as new CarQ-dependent genes establishes a novel link between photooxidative damage and protein repair. Even though the light response has been well-characterized, their response mechanisms to other stresses, such as peroxide stress, have not been studied. The canonical regulators against peroxide stress are OxyR and PerR, but M. xanthus lacks both canonical regulators. Instead, it uses a novel regulator called PexR (Peroxide stress Regulator), a bacterial enhancer binding protein which is needed to initiate σ54-dependent gene transcription. PexR directly regulates the expression of the peroxiredoxin AhpC and the catalase KatB, as assessed by ChIP-qPCR. PexR binds metal (either Zn2+ or Fe2+) by His, Cys and Asp residues located at its N-terminal GAF domain, which plays an autoinhibitory role in the absence of H2O2. The proposed mechanism of action of PexR relies on metal expulsion and protein oxidation upon H2O2 exposure.- PublicationEmbargoManejo de algas pardas en el norte de Chile : un enfoque multidimensional(Universidad de Murcia, 2025-07-24) González Roca, Fernando; Pérez Ruzafa, Ángel; Vásquez Castro, Julio Alberto; Gelcich Crossley, Stefan; Escuela Internacional de Doctorado; Escuela Internacional de DoctoradoLa presente tesis, titulada “Manejo de algas pardas en el norte de Chile: un enfoque multidimensional”, analiza de manera integrada los factores ecológicos, sociales y económicos que influyen en la sostenibilidad de los bosques de algas (kelp) en las regiones de Atacama y Coquimbo. Estos bosques cumplen un rol esencial como fuente de hábitat, alimento y protección costera, además de aportar sustento económico a las comunidades locales. Objetivos 1. Evaluar el impacto ecológico de los diferentes regímenes de manejo —Áreas de Manejo y Explotación de Recursos Bentónicos (AMERB), Planes de Manejo Regional (PM) y Áreas Marinas Protegidas (AMP) — en la estructura poblacional (biomasa, densidad y tamaño) de las algas pardas del género Lessonia. 2. Explorar las percepciones de los pescadores acerca de la efectividad, el cumplimiento y la satisfacción con estos regímenes, identificando factores de gobernanza y confianza institucional que condicionan la adopción de buenas prácticas. 3. Analizar la resiliencia socioeconómica de los pescadores y su capacidad de adaptación ante cambios en el mercado (caída de precios), eventos climáticos (El Niño) y aumento de la actividad ilegal, mediante escenarios hipotéticos. Metodología La investigación se dividió en tres fases complementarias: • En la primera fase, se recopilaron datos ecológicos (biomasa, densidad y estructura de tamaños) sobre poblaciones de Lessonia spp. mediante muestreos en campo, con el fin de evaluar la salud de las poblaciones en sitios con distintos regímenes de manejo. • En la segunda fase, se realizaron encuestas y entrevistas semiestructuradas a directivos de asociaciones de pescadores y a pescadores artesanales de 25 organizaciones. Se indagó su percepción sobre el éxito de las políticas, el nivel de cumplimiento de normas y la confianza en instituciones, líderes locales y autoridades. • En la tercera fase, se aplicaron escenarios hipotéticos (caída de precios, fenómeno El Niño y aumento de la pesca furtiva) para identificar estrategias de respuesta y estimar la capacidad adaptativa de los pescadores. El análisis estadístico incluyó tablas de contingencia, pruebas no paramétricas y modelos de regresión logística multinomial. Resultados y Conclusiones • Efecto en la biomasa y estructura poblacional: Las AMP mostraron mayores niveles de biomasa y presencia de ejemplares adultos, mientras que las AMERB lograron resultados positivos similares en algunas áreas, siempre que existiera una vigilancia efectiva. En cambio, las zonas históricamente de libre acceso bajo PM presentan dificultades de cumplimiento y mayor presión de cosecha. • Percepción de los pescadores: En AMERB se percibe mayor satisfacción, éxito y confianza en los líderes y la autoridad, propiciando un mejor cumplimiento de normas. Por el contrario, los Planes de Manejo Regional adolecen de falta de fiscalización y menor involucramiento de los pescadores en la toma de decisiones, propiciando la actividad ilegal. • Resiliencia socioeconómica: Factores como la migración, la diversificación de ingresos y la pertenencia o no a un régimen de derechos de uso territorial influyen en la respuesta ante perturbaciones. Los pescadores locales y con actividades económicas alternativas tienden a adoptar estrategias de mitigación; quienes dependen solo del kelp o no tienen arraigo local suelen intensificar la explotación del recurso. • Recomendaciones: Se sugiere reforzar la participación local en los PM, mejorar la vigilancia en la costa e incluir criterios de manejo adaptativo (como cuotas individuales o rotaciones de cosecha). Asimismo, fomentar la diversificación de ingresos y la integración de pescadores foráneos puede fortalecer la resiliencia y la sostenibilidad del recurso. En conclusión, la tesis demuestra que la sostenibilidad de las algas pardas en Chile depende tanto de medidas ecológicas como de mecanismos de gobernanza local que equilibren conservación y necesidades socioeconómicas, promoviendo mayor participación y cumplimiento por parte de las comunidades artesanales.
- PublicationEmbargoAlternativas 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 DoctoradoEste 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.
- PublicationOpen AccessStudy of Peripheral Refraction and Visual Behavior in Myopia Prevention(Universidad de Murcia, 2025-07-15) Lin, Zhenghua; Artal Soriano, Pablo; Escuela Internacional de Doctorado; Escuela Internacional de DoctoradoLa prevalencia global de la miopía ha aumentado drásticamente, especialmente entre los jóvenes de Asia Oriental. En China, más del 50 % de los niños y adolescentes son miopes, con tasas que superan el 70 % en estudiantes universitarios. La alta miopía incrementa significativamente el riesgo de complicaciones visuales graves, lo que hace crucial la detección temprana y la intervención. Uno de los mecanismos propuestos en el desarrollo de la miopía es el desenfoque retiniano periférico. Sin embargo, esta teoría sigue en debate debido a resultados contradictorios en estudios clínicos, principalmente por la limitada resolución espacial de los datos de refracción periférica. Para superar estas limitaciones, desarrollamos un sistema de mapeo bidimensional (2D) de refracción periférica basado en un sensor de frente de onda Hartmann-Shack. Aplicado en un estudio longitudinal de dos años con más de 200 niños, el sistema reveló que el desenfoque miópico relativo en la retina superior podría ser un biomarcador potencial del inicio de la miopía en niños emétropes. Sin embargo, el desenfoque hipermetrópico periférico pareció ser más una consecuencia que una causa de la progresión miópica. También exploramos los efectos de las lentes de control de miopía—como DIMS, Stellest y MyoCare—en la acomodación dinámica utilizando un sistema de imagen de doble paso. Ninguna de las lentes alteró significativamente las respuestas de acomodación, incluso cuando se manipularon por separado la óptica central y periférica. Esto sugiere que la modificación del desenfoque periférico no cambia el comportamiento de acomodación en las lentes comerciales actuales para control de miopía. El sistema visual humano podría tener un umbral más alto para adaptarse a las señales de desenfoque en la periferia. Aprovechando el sistema de doble paso, también analizamos el contraste de las imágenes retinianas producidas por estas lentes experimentales. Descubrimos que todas las lentes de control de miopía reducen el contraste de la imagen retiniana, especialmente Stellest, lo que sugiere que la reducción de contraste podría ser un mecanismo común que contribuye a la eficacia del tratamiento. Además, desarrollamos un sistema portátil de seguimiento binocular integrado en gafas personalizadas para estimar la distancia de mirada en entornos reales basado en la convergencia binocular. Las validaciones mostraron alta precisión y repetibilidad en la estimación de la mirada central, ofreciendo una herramienta robusta para futuros estudios sobre el retraso acomodativo, el comportamiento visual, la evolución de la refracción periférica y el desarrollo de la miopía. En conclusión, esta tesis presenta nuevos hallazgos sobre la dinámica espacial de la refracción periférica, su relación con la acomodación y el comportamiento de la mirada, y su papel en el desarrollo de la miopía. Nuestros resultados respaldan el uso de la refracción periférica de campo amplio y las métricas basadas en contraste como enfoques prometedores para la investigación y el control de la miopía.
- PublicationOpen AccessEfecto 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 DoctoradoLa 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.