Tesis Doctorals - Departament - Biologia Vegetal

URI permanent per a aquesta col·leccióhttps://hdl.handle.net/2445/36086

Estadístiques

Examinar

Mostrant 1 - 20 de 75

Vegetació del massís del Port
(Universitat de Barcelona, 2003-12-01) Àlvarez de la Campa, Josep Manuel; Carrillo, Empar; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[cat] El massís del Port presenta una ubicació marginal dins del Principat. Aquest fet l’ha mantingut relativament poc conegut fins a èpoques recents, malgrat la seva riquesa florística i la gran superfície que comprèn. Aquest treball s’ocupa de conèixer-ne la vegetació, dins de la línia d’investigació sobre flora i vegetació que es porta a terme des de fa molts anys al Departament de Biologia Vegetal de la Facultat de Biologia de la Universitat de Barcelona. El seu inici data de l’any 1989, quan, en finalitzar els nostres estudis en Biologia, ens interessàrem en la realització d’un treball sobre comunitats vegetals. El primer contacte amb aquestes serres fou, però, dos anys abans, el 1987, i ens meravellà la bellesa i complexitat del paisatge, constituït per un conjunt heterogeni de serres i massissos, de gran altitud si tenim en compte la seva proximitat al mar. El ritme d’elaboració d’aquest treball ha estat condicionat per la manca de temps disponible per motius laborals i familiars. Bona part de la feina de camp, que consisteix en la recollida de mostres i l’elaboració d’inventaris de vegetació, l’hem dut a terme entre els anys 1990 i 1992. El tractament, la interpretació i l’elaboració de les dades han estat més lents, i ho hem hagut d’anar fent al llarg de temporades més o menys intermitents. L’objectiu d’aquest estudi és donar una visió tan completa com sigui possible de la vegetació que hi ha en aquesta zona muntanyosa del sud de Catalunya.
Synthetic engineering of membrane transport to increase photosynthesis and water use efficiency
(Universitat de Barcelona, 2015-12-11) Minguet Parramona, Carla; Nogués Mestres, Salvador; Blatt, Michael R (Michael Robert); Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[eng] The rapid increase on world’s population is threatening food security, mainly in developing countries, where poverty and hunger are already a big concern. However, a growth in agriculture generates an overall economic growth and leads to a poverty reduction. The aim of this thesis was to develop synthetic biological solutions that might aid in increasing photosynthetic yields and water use efficiency of plants, thereby improving crop yields. Two strategies were developed as a possible ways to manipulate the plant in order to get an increase on photosynthesis and water use efficiency (WUE). The first was through the engineering of a carbon concentrating mechanism (CCM) in a C3 plant, in order to reduce the oxygenase activity of Rubisco and thus increasing photosynthesis. The second was through exploring the possibilities of changing stomatal kinetics in order to put in concordance the stomatal conductance with the mesophyll demand for CO2; thus not only the possibility of increasing photosynthesis but WUE. In order to engineer a CCM into a C3 plant it was elaborated an artificial transport system in the inner envelope of the chloroplasts that could be used to increase the levels of HCO3-‐ in the chloroplasts stroma. To this end, the light driven pump halorhodopsin from Natronomonas pharaonis (NpHR) was chosen and targeted to the inner envelope of the chloroplast with the aim to establish a Cl-‐ gradient across the chloroplasts inner envelope. The human anion exchanger, AE1, was also targeted and introduced into the inner envelope of the chloroplasts, to allow an exchange of Cl-‐ per HCO3-‐, thus powering an increase in HCO3-‐ in the chloroplast stroma. A third protein, bCMO1 was also incorporated to the system in order to provide necessary retinal for the proper activity of NpHR. Transgenic plants expressing the artificial membrane transport system were generated, however no increase on photosynthesis could be observed on the transformed plants. It might be necessary to create another synthetic system designed to retain the CO2 where the Rubisco is localised, in order for Rubisco to be able to fix it. As possibilities to change stomatal kinetics two different approaches were studied. The first one was to manipulate the stomatal kinetics through the manipulation of the Kin channels V1/2. The second one was to manipulate the stomatal kinetics through the addition of the external pump NpHR. Both approaches were simulated on the guard cell model OnGuard. Out from the model predictions it was observed that both approaches were able to manipulate the stomatal kinetics. By manipulating Kin channels V1/2 to more positive values related to the control, the stomata opened faster, however it remained opened during the night. In contrast, when manipulating Kin channels V1/2 to more negative values, the stomata didn’t show much variation between the day and night, thus remaining almost closed during the whole day cycle. Surprisingly, the model predicted that by adding the NpHR in the plasma membrane of the guard cell, the stomata opened faster under a light stimuli and it also closed faster under a dark stimuli. Thus, presenting behaviour that could become to an increase on plant photosynthesis and WUE if reproducible in vivo. After a complex cloning work it was possible to create transgenic plants comprising all the characteristics previously reproduced into the model. These characteristics were from both, the Kin approach, on which the KAT1 channel was the selected one in order to be modified, and the NpHR approach. Experiments on gas exchange measurements should be done in order to prove if the generated plants have an increase on photosynthesis and WUE, which hasn’t been demonstrated yet.
Arundo donax L. como gramínea perenne para la producción de biomasa en ambiente Mediterráneo
(Universitat de Barcelona, 2016-07-22) Lino Villanueva, Gladys Liliana; Nogués Mestres, Salvador; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[spa] En los últimos años, es evidente la preocupación mundial sobre las emisiones de gases del efecto invernadero, especialmente CO2. Una de las principales acciones contaminantes es la quema de combustibles fósiles. Paradójicamente la economía mundial depende (directa e indirectamente) en gran medida de la energía derivada de estos combustibles, principalmente petróleo, carbón y gas natural (en medida progresiva). Los combustibles fósiles son finitos, aunque aún tenemos un margen de algunos años para agotarlos. Según los expertos, estamos entrando a una nueva era, que deja de lado los combustibles fósiles y en cambio, usa otras fuentes de energía alternativa, como por ejemplo: la biomasa para la producción de biocombustibles (segunda generación), la energía proveniente del sol y la energía obtenida con la fuerza del aire. Estas fuentes deben usarse en conjunto, no son excluyentes. Una de las decisiones más importantes de la reunión de la COP 21 en París, fue el acuerdo de la disminución progresiva de combustibles fósiles, dado que contaminan altamente el ambiente al liberar grandes cantidades de CO2. Los países industrializados, ya cuentan con algunas investigaciones de años atrás para emplear estas fuentes alternativas. En Europa y EEUU, en cuatro años, se debe incrementar el uso los biocombustibles 10 al 20 %. Por tanto, hacer uso de biomasa para la producción de biocombustibles es de principal interés. En el presente estudio, se trabajó con Arundo donax L., como cultivo energético para evaluar su rendimiento bajo estrés hídrico, a nivel fisiológico, bioquímico y molecular. Los resultados nos indican que A. donax tuvo un buen rendimiento a nivel de producción de biomasa, los parámetros fisiológicos no se ven excesivamente afectados, además que tienen un buena eficiencia en el uso del agua. Los resultados moleculares no proporcionaron mucha información en cuanto a genes de tolerancia a la sequía, sin embargo son resultados valiosos para las futuras investigaciones. Por tanto se puede recomendar a A. donax como un buen candidato a cultivo energético en el ambiente Mediterráneo.
Applied biotechnology to improve Mediterranean rice varieties = Biotecnologia aplicada a la millora de varietats d’arròs mediterrànies
(Universitat de Barcelona, 2016-09-30) Serrat Gurrera, Xavier; Nogués Mestres, Salvador; Lalanne, Eric; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[eng] The current world population is over 7.4 billion and expected to exceed 9 billion in 2040, causing a 70% increase in food demand. Global environmental degradation, in the form of salinization, pollution and global warming, has also reduced the availability of suitable arable land and water sources, contributing to promote crop improvement in order to increase the potential yields. Rice (Oryza sativa) is the most widely consumed staple food for a large proportion of the world population. Classical rice breeding programs use its natural variability to create new allelic combinations which are screened for selecting those presenting superior agronomic traits such as improved yield. Those improved lines are stabilized through inbreeding to maintain the phenotype in their progeny. Certified seed producers systematically select and propagate registered varieties year by year in order to maintain their uniformity and the original registered cultivar traits, since natural mutations, spontaneous breeding between varieties and alien grain contamination can introduce undesirable variability at this stage. Nowadays biotechnology is used to drive the improvement of rice traits such as increased yield and grain quality. Moreover it helps to rapidly bestow tolerance to biotic (diseases and insects) and abiotic (drought, salinity, cold temperatures, nutrients deficiency) factors. Some of the available biotechnological techniques applied for crop improvement are i) the genetic engineering, which allows the addition of foreign genes in the rice genome although being controversial due to the social and environmental concerns, ii) the anther culture, which fasten and improves the selection of new breeding lines, and iii) the Targeting Induced Local Lesions IN Genomes (TILLING) which combines the production of large mutant populations with the detection of mutants in genes of interest through molecular screening. The main aim of the thesis is to study different biotechnological tools and their applications to the improvement of Mediterranean rice varieties. To achieve this biotechnology is used to study the pollen dispersion of a genetically engineered rice line, to accelerate the stabilization process through anther culture technique and to introduce new variability using a mutagenesis protocol followed by molecular detection of mutants. In this thesis we first studied the pollen-mediated gene flow between wild rice, conventional rice and an herbicide resistant transgenic rice line in order to determine gene flow rates in relation to the distance and the prevailing wind speed and direction. Results showed that pollen dispersal is dramatically effected by the distances between rice plants and the speed and direction of the prevailing wind. Furthermore, the enhanced pollen dispersal capability of weedy rice can also play an important role in transgenic pollen dispersal, which unfortunately had been underestimated. Then, we adapted an anther culture protocol in order to efficiently obtain commercial dihaploid lines from a Mediterranean japonica variety. Furthermore, we described the greenhouse and field trials used to select the best lines for registration which are now being successfully commercialized. Finally, we developed a fast protocol for obtaining mutants with agronomic interest. This protocol is based on ethyl methanesulfonate mutagenesis of seed-derived calli. The in vitro regenerated mutant population plants were directly screened for senescence-related genes, allowing to shorten in more than eight months the common seed mutagenesis protocol. The molecular screening protocol was also optimized and several potential delayed senescence mutants were identified and tested
Respostes fotosintètiques de diverses espècies d’interès forestal en front al dèficit hídric, concentració elevada de CO2 i contaminació per metalls pesants
(Universitat de Barcelona, 2015-06-08) Fernàndez Martínez, Jordi; Fleck, Isabel; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
El desenvolupament de les plantes està condicionat per factors biòtics i abiòtics, que poden esdevenir factors d'estrès en el cas que les seves quantitats o intensitats es trobin fora del rang òptim de creixement de la planta. L'activitat humana està donant lloc a que els factor d'estrès es produeixin amb més freqüència i majors intensitats. Així doncs, factors abiòtics com la irradiància, les precipitacions, I a temperatura, el CO2 atmosfèric i els nutrients esdevenen factors d'estrès per a les plantes en situacions d'altes intensitats de llum, sequera, temperatures extremes, C02 atmosfèric elevat (producte de les emissions antròpiques), i toxicitat o dèficit d'elements mineral. En aquesta tesi s'han desenvolupat diversos estudis ecofisiològics en espècies d'interès forestal amb l'objectiu de determinar les respostes relacionades amb el procés fotosintètic davant de diverses condicions d'estrès ambiental i la seva capacitat de tolerar-les, considerant que aquestes esdevindran més severes en un futur. Per això s'ha dut a terme un estudi sobre les respostes fotosintètiques i les relacions hídriques de tres espècies representatives de l'estatge sub-alpí (Betula pendula Roth, Pinus uncinata Mill, Rhododendron ferrugineum L.) davant factors associats al canvi climàtic (CO2 elevat, alta irradiància i dèficit hídric); un estudi sobre l'efecte del dèficit hídric en les relacions hídriques i en les respostes de fotoprotecció i antioxidants de cinc clons de Populus que han crescut en la regió mediterrània; i un estudi sobre l'efecte d'altes [Zn] en el creixement, en les respostes fotosintètiques, de fotoprotecció i antioxidants, i en les relacions hídriques en dos clons de Populus (Eridano i 1-214). En l'estudi de canvi climàtic s'observà que les condicions de 002 elevat van donar IIoc a un augment en les taxes fotosintètiques (A) i en l'eficiència en l'ús de l'aigua (WUE). El bedoll es va mostrar especialment vulnerable a les condicions de dèficit hídric i presentà una limitació estomàtica de la fotosíntesi, així com susceptibilitat a les infeccions pel rovell, condicions que provocaren un avançament de la senescència foliar. El neret va presentar vulnerabilitat a les altes irradiàncies i al dèficit hídric, mostrant saturació de la fotosíntesis a baixes irradiàncies i una menor fotoprotecció en comparació amb les altres espècies. El rovelll va afectar negativament la fotoquímica d'aquesta espècie de manera notable. El pi negre mostrà les millors respostes fotosintètiques i capacitat fotoprotectora i antioxidant. Els valors de I a velocitat màxima de carboxiIació de la RuBisco (Vcmax) mostraren que I a fotosíntesi del pi negre està limitada per la disponibiIitat de N. L'estudi realitzat en els cinc clons de pollancre ha permès determinar els clons que tol eren en major grau les condicions de dèficit hídric i proposar clons candidats per a ésser utilitzats en tasques de restauració ambiental. Els clons Lux i Adige foren els que presentaren millors respostes tal i com mostraren les seves capacitats de fotoprotecció i antioxidant, relacions hídriques i resistència a la infecció per rovell mentre que els clons Luisa Avanzo i 58- 861 foren els que presentaren més limitacions. L’estudi de les respostes dels clons Eridano i I-214 a altes [Zn] ha permès establir les seves respostes fisiològiques i les seves capacitats de tolerància i de fitoextracció en vistes a ésser aplicats en tasques de fitoremediació. Les altes [Zn] afectaren negativament el seu creixement, fotosíntesi i relacions hídriques, sobretot a 5mM [Zn]. Eridano va ser el clon que acumulà majors quantitats de Zn en les seves estructures, sobretot a les arrels. Eridano mostrà una major tolerància a les altes [Zn] comparat amb I-214, tal i com mostraren els paràmetres de biomassa, les respostes fotosintètiques, relacions hídriques, fotoquímica i les respostes de fotoprotecció i antioxidants.
Green roofs in the mediterranean area : ecophysiological and agronomic aspects = Cubiertas ajardinadas en ambiente mediterráneo: aspectos ecofisiológicos y agronómicos
(Universitat de Barcelona, 2016-02-09) Vestrella, Antonio; Biel Loscos, Carme; Savé i Montserrat, Robert, 1954-; López Carbonell, Marta; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
En esta tesis se investigaron los techos verdes extensivos o cubiertas ecológicas en ambiente mediterráneo. Las cubiertas ecológicas son estructuras que se instalan sobre el techo de los edificios y se caracterizan por una capa relativamente delgada de substrato y vegetación con escaso desarrollo. En las últimas décadas las cubiertas verdes se han desarrollado en Norte de América y en el centro y norte de Europa y recientemente han empezado a implantarse en la zona Mediterránea. A pesar de la gran variedad climática presente en el mediterráneo, las diferencias más importantes con el norte de Europa afectan los aspectos térmicos, la variabilidad de las precipitaciones y las condiciones sociales entre otros. A las condiciones de una cubierta ecológica es necesario añadir las grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche, los efectos del cambio climático, y la escasez de recursos hídricos propios de la zona mediterránea. Los techos verdes pueden reducir el flujo de agua de lluvia evitando cargar la red de alcantarillado, mejoran el microclima en los edificios (protegen contra el calor estival y las bajas temperaturas invernales), asimismo la menor temperatura de los tejados puede ayudar a disminuir la temperatura en las ciudades y contribuir a la conservación de la diversidad biológica. Los diferentes ensayos que componen esta tesis doctoral se han realizado en Caldes de Montbui (205 m.s.n.m.) (41° 63´ N 2° 16´ E) a 30 km de Barcelona (España) en la sierra pre litoral catalana. Se utilizaron diferentes simulaciones de cubiertas verdes en condiciones de riego mínimo (0% - 20% - 40% ET0). En la primera parte del estudio se evaluó la adaptabilidad de 12 especies en techos verdes mediterráneos. La segunda parte se investigó sobre el comportamiento de las plantas con diferentes formas de crecimiento y la interacción entre ellas. En la última parte se estudió el contenido de humedad y la temperatura del substrato en tres especies vegetales con diferente patrón de crecimiento. Los resultados mostraron que en condiciones de riego mínimo, existen especies que se pueden adaptar en ambiente mediterráneo, obteniendo desarrollo en biomasa, cobertura adecuada y una floración variada. Las diferentes formas de crecimiento han influenciado las especies estudiadas y los comportamientos en las dos simulaciones de cubiertas verdes en diversidad y capacidad de albergar especies colonizadoras o foráneas. La diferente estructura de la biomasa vegetal ha influido en la temperatura y en el contenido de agua del substrato.
Envelliment en plantes perennes de gran longevitat: importància de l’estrès oxidatiu i la vitamina E
(Universitat de Barcelona, 2015-06-05) Morales Fernández, Melanie; Munné Bosch, Sergi; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
Una de les teories sobre l'envelliment més acceptades en animals i humans és la teoria dels radicals lliures que descriu l'augment d'estrès oxidatiu a mesura que augmenta l'edat de l'organisme. Desafortunadament, hi ha pocs estudis que demostrin aquesta teoria en les plantes, i cap d'ells en plantes de gran longevitat. En aquesta tesi vam escollir dos models de plantes perennes de gran longevitat per tal d'investigar la importància de l'estrès oxidatiu, juntament amb els mecanismes de protecció com la vitamina E, en els processos d'envelliment de les plantes sota les condicions climàtiques naturals dels hàbitats on creixen. Per tal de dur a terme aquest objectiu es va analitzar l'efecte de l'edat (en un rang d'edats d'l a 280 anys) sobre el grau de peroxidació lipídica, els mecanismes de fotoprotecció i altres marcadors d'estrès oxidatiu en fulles i tubercles (l'òrgan perenne) utilitzant com a model l'herbàcia perenne no clonal més longeva registrada fins a l'actualitat, Borderea pyrenaica, en la que també es va investigar el possible efecte del sexe en els processos d'envelliment. L'altre espècie, Vellozia gigantea, es tracta d'una planta endèmica del Brasil que tot i no poder ésser datada, es considera que pot arribar a tenir més de 500 anys. En aquest cas es va avaluar l'efecte del tamany, intrínsec a l'edat, en els marcadors d'estrès oxidatiu i també es va estudiar la resposta ecofisiològica a les variacions estacionals (estació seca i plujosa). Els resultats dels diferents treballs realitzats mostren que l'edat o el tamany de la planta no té un efecte negatiu en els processos fisiològics mesurats en termes d'estrès oxidatiu, mostrant doncs que la teoria dels radicals lliures no és universal en plantes perennes. B. pyrenaica no presenta signes de deteriorament fisiològic amb l'edat, almenys fins a l'edat estudiada (280 anys). A més, les femelles centenàries de B. pyrenaica presenten una major capacitat de fotoprotecció que els mascles de la mateixa edat i les plantes juvenils, per això es proposa que aquesta espècie presenta senescència negativa. L'òrgan perenne subterrani de B. pyrenaica (els tubercles) sembla ser el secret de la seva extraordinària longevitat, considerant la seva peculiar estratègia de creixement juntament amb el seu eficient mecanisme de protecció antioxidant en vitamina E que augmenta amb l'edat (senescència negativa). En la planta arborescent V. gigantea no només les plantes de major tamany van mostrar una eficient homeòstasi hídrica i nutricional, almenys igual d'eficient que les de menor tamany; sinó que els nivells de vitamina E, important mecanisme de protecció contra l'estrès oxidatiu, van ser significativament més alts en les plantes de major tamany. L'absència de deteriorament fisiològic amb l'augment del tamany i, així doncs de l'edat, revela senescència negligible en V. gigantea. A més s’observa que tant els tocotrienols (per primera vegada detectats en fulles en plantes superiors) com els tocoferols (vitamina E) tenen un paper important de protecció contra l’estrès foto-oxidatiu. Durant les condicions de dèficit hídric de l’estació seca, V. gigantea desenvolupa un eficient mecanisme de protecció, basat en el tancament estomàtic per conservar l’aigua en la planta induït per l’àcid abscísic, que a més, indueix presumiblement la síntesi de vitamina E per protegir de l’estrès oxidatiu. En aquests estudis es conclou que les plantes perennes són organismes altament resistents a l’estrès i l’envelliment, tal com es mostra en els mecanismes de protecció que desenvolupen per a mantenir les seves funcions fisiològiques fins edats molt avançades, observant que ni l’edat ni el tamany de la planta és la causa principal del declivi funcional de l’organisme.
Patrons estructurals, ecològics i biogeogràfics en vegetació de molleres i de torberes d'esfagnes
(Universitat de Barcelona, 2016-01-27) Pérez Haase, Aaron; Ninot i Sugrañes, Josep Maria; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[cat] Aquesta tesi tracta de la diversitat de la vegetació de les molleres i les torberes d’esfagnes, i de la seva distribució i arranjament al llarg de gradients ambientals a diferents escales. El marc geogràfic en el que es desenvolupa la nostra recerca és la península Ibèrica i els Pirineus francesos, i la Terra del Foc (Argentina). La vegetació de les molleres i de les torberes d’esfagnes és singular en tant que presenta múltiples espècies característiques, i és diversificada pel gran nombre de comunitats vegetals que s’hi han descrit. Especialment a les muntanyes alpines del sud d’Europa, aquests aiguamolls són sistemes fràgils i objectius prioritaris de conservació, ja que unit a la seva raresa natural, es veuen afectats per les activitats humanes. Els fonaments sobre l’organització i funcionament d’aquesta vegetació es basa en estudis realitzats en sistemes boreals i temperats freds. En canvi, a les muntanyes del sud d’Europa, el coneixement és insuficient. Aquí, a diferència de les extenses torberes boreals, aquests tipus de vegetació s’organitzen de forma complexa en mosaics intricats que ocupen petites superfícies en indrets topogràficament favorables. Per la seva banda, la Terra del Foc, conté extenses torberes insuficientment investigades. Per contribuir al coneixement d’aquests aiguamolls, vam mostrejar intensivament nombroses àrees pirinenques i la Terra del Foc, i vam analitzar la informació recollida en milers d’inventaris de vegetació per nombrosos autors al llarg dels segles XXè i XXIè. Vam posar l’èmfasi a mesurar les variacions de la posició de la capa freàtica i en recollir informació detallada dels briòfits, aspectes negligits en molts estudis previs. A partir de l’estudi detallat de vuit sistemes de molleres i de torberes d’esfagnes, cinc als Pirineus i tres a la Terra del Foc, vam relacionar les principals variables ambientals físico-químiques amb la variació florística. D’una banda, tant als Pirineus com a la Terra del Foc, la posició de la capa freàtica va ser la variable més important per explicar els patrons en vegetació a escala de detall. D’altra banda, en analitzar per separat l’arranjament dels briòfits, aquests van respondre més a la química de l’aigua (pH) que no pas a la posició de la capa freàtica. A més a més, vam poder explicar la singularitat florística a partir de la singularitat ecològica. Així, les rareses botàniques es van concentrar en sistemes humits que contenien hàbitats singulars, com les catifes d’esfagnes tremoloses i els bonys d’esfagnes. D’altra banda, a escala regional, la principal variació florística a la Terra del Foc va ser causada pel gradient latitudinal, molt correlacionat amb la variació de les variables climàtiques. Igualment, als Pirineus, l’estructura espacial va ser el principal rector de l’organització de la diversitat florística a les molleres i a les torberes d’esfagnes. D’aquesta manera, a escala regional, el conjunt d’espècies locals va resultar un element clau. Fruit de l’estudi d’uns 6.500 inventaris de vegetació de la península Ibèrica i dels Pirineus, vam obtenir que tota la vegetació higròfila de muntanya forma un sol i singular conjunt florístic, mostrant la importància de la humitat edàfica en l’organització de la flora i la vegetació de muntanya. A escala regional, els principals gradients ambientals que van regir l’arranjament de comunitats vegetals higròfiles són la fertilitat i el pH. La influència oceànica també va ser molt important i es va manifestar a escales de desenes o centenars de quilòmetres. Finalment, fruit de l’estudi detallat de les molleres de la Vall d’Aran, vam reconèixer-hi vint-i-dues associacions vegetals i en vam descriure dues de noves (Calliergo gigantei-Narthecietum ossifragi i Straminergo straminei-Caricetum curtae)
Respuesta de gramíneas perennes frente al estrés para la producción de biomasa
(Universitat de Barcelona, 2015-11-30) Sánchez Sánchez, Elena; Nogués Mestres, Salvador; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[spa] Las gramíneas perennes han sido catalogadas como cultivos energéticos con alto potencial debido a sus beneficios ambientales y su capacidad de crecimiento en regiones con condiciones adversas. El objetivo principal de esta Tesis ha sido caracterizar las respuestas ecofisiológicas de dos especies de gramíneas perennes (Arundo donax L. (C3) y Panicum virgatum L. (C4)) a diversas condiciones de estrés, como son el estrés hídrico, el estrés salino y el estrés por baja temperatura y oscuridad continua. En el experimento I, distintos ecotipos de Arundo donax L. fueron sometidos a condiciones de estrés hídrico y salino en la Universidad de Barcelona (España; Exp. Ia y Ib) y en la Universidad de Catania (Italia; Exp. Ib). A su vez, se clasificaron de acuerdo a su tolerancia a estos estreses en función de un Índice de Susceptibilidad al Estrés (SSI). En el experimento II, fueron las dos especies (Arundo donax L. y Panicum virgatum L.) las que se sometieron a las mismas condiciones de estrés hídrico y salino (Exp. IIa) y a estrés por baja temperatura y oscuridad continua (Exp. IIb). Por último, en el tercer experimento se estudió el efecto del estrés hídrico en ambas especies (Arundo donax L. y Panicum virgatum L.) mediante el uso de isótopos estables de 13C y 15N. En los tres experimentos se midieron los efectos del estrés en parámetros fisiológicos (tasa fotosintética, conductancia estomática, contenido relativo del agua en la hoja, contenido de clorofila) y en parámetros de biomasa (área foliar, área de los tallos, peso seco total, índice S/R, área específica foliar, etc). A su vez, en el experimento III se determinó la composición isotópica del 13C de la materia orgánica total (delta13CTOM), de la respiración en oscuridad (delta13CR) y de los azúcares solubles totales (delta13CTSS) así como de la composición isotópica del 15N de la materia orgánica total (delta15NTOM). En condiciones control, los resultados indicaron una tasa fotosintética en Arundo donax L. (C3) similar a la de Panicum virgatum L. (C4), aunque la producción de biomasa fue mayor en esta última especie, debido principalmente al mecanismo de concentración de CO2 característico de este tipo de ruta metabólica. A su vez, se observó como Arundo donax L. estaba más empobrecida en 13C que Panicum virgatum L. . En condiciones de estrés, tanto hídrico como salino, se observó como el descenso de la tasa fotosintética (Asat) fue íntimamente ligado a la disminución de la conductancia estomática (gs), disminuyendo a su vez la producción de biomasa en ambas especies. Según los resultados, Arundo donax L. estaría mas afectado por el estrés hídrico que por la salinidad. A su vez, los resultados indicarían cierta tolerancia de Panicum virgatum L. al estrés hídrico y al estrés salino en comparación con Arundo donax L. . La baja temperatura, además de funcionar como un crioprotector de enzimas, actuaría retardando ligeramente el efecto negativo de la oscuridad. A su vez, se observó un metabolismo más lento en Panicum virgatum L. frente a bajas temperaturas y oscuridad continua, indicando una mayor tolerancia a este estrés. Mediante el uso de isótopos estables se ha observado como el tallo y el rizoma de ambas especies funcionarían como órganos sumideros de carbono y las hojas órganos sumideros de nitrógeno.
Caracterització del Cromoplast com a Orgànul Bioenergètic i Respiratori durant la Maduració del Tomàquet
(Universitat de Barcelona, 2015-11-06) Renato Sánchez, Marta; Azcón Bieto, Joaquín; Boronat i Margosa, Albert; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[cat] Els cloroplasts presenten una activitat respiratòria anomenada clororespiració, que consisteix en una cadena de transport electrònic des del NAD(P)H fins a l’oxigen i que està situada a les membranes tilacoidals. En aquesta cadena respiratòria participen el complex NAD(P)H deshidrogenasa (Ndh), la plastoquinona i la oxidasa terminal plastidial (PTOX). La seva funció està probablement relacionada amb l’adaptació de la fotosíntesi en situacions d’estrès o davant dels canvis en l’ambient. La possible existència d’una activitat respiratòria en plastidis no fotosintètics ha estat molt poc estudiada. Durant la maduració del tomàquet, els cloroplasts del fruit verd es diferencien en cromoplasts, els quals acumulen carotenoides i són fotosintèticament inactius. Durant aquest procés les membranes tilacoidals es desmantellen i l’aparell fotosintètic es degrada. No obstant, diversos transportadors electrònics es mantenen (Ndh, citocrom b6f i PTOX), així com l’ATP sintasa. Aquest fet suggereix que els cromoplasts podrien mantenir una activitat respiratòria similar a la clororespiració. En aquest treball es van realitzar estudis de respiració utilitzant cromoplasts aïllats de tomàquets madurs. Es va observar que els cromoplasts consumeixen oxigen activament, i aquest consum és estimulat pels donadors d’electrons NADH i NADPH. A més, la respiració de cromoplasts respon al desacoblador CCCP, suggerint que possiblement està relacionada amb la creació de gradients de protons a través de membranes. Per últim, es va comprovar que el consum d’oxigen és inhibit per un inhibidor de la PTOX, l’octil gal·lat, indicant que la PTOX és l’oxidasa terminal de la cadena respiratòria. Per altra banda, es va observar que els cromoplasts aïllats són capaços de sintetitzar ATP en presència de NADH i NADPH. Igual que el consum d’oxigen, la síntesi d’ATP és inhibida per l’octil gal·lat i respon al CCCP. Es van realitzar mesures en presència d’un inhibidor específic del complex citocrom b6f i la síntesi d’ATP va quedar parcialment inhibida, la qual cosa suggereix que el citocrom b6f participa en la cromorespiració. A més, es va estudiar l’efecte d’un inhibidor de les NAD(P)H deshidrogenases i es va observar que produïa un efecte diferent segons el donador d’electrons emprat, suggerint la presència de dues NAD(P)H deshidrogenases diferents. Per confirmar la presència del citocrom b6f en els cromoplasts, es va fer un estudi per tècniques d’immunocitoquímica fent servir un anticòs contra el citocrom f i es va localitzar a l’interior dels cromoplasts de tomàquet. En la cromorespiració, un possible acceptor d’electrons per al citocrom b6f és el citocrom c6, doncs es va observar que la seva expressió augmenta durant la maduració. Per altra banda es va intentar identificar una possible NAD(P)H deshidrogenasa alternativa al complex Ndh que participés en la cromorespiració. Les NAD(P)H deshidrogenases tipus II (Ndh-2) són enzims monomèrics que es troben a plastidis, mitocondris i peroxisomes. El genoma del tomàquet conté set gens que codifiquen Ndh-2. Es va estudiar l’expressió dels set gens en diversos teixits de tomaquera i durant la maduració del tomàquet, i es va trobar que quatre Ndh-2 són presents en el fruit madur. A continuació, es va estudiar la seva localització subcel·lular mitjançant la fusió d’aquestes Ndh-2 amb la YFP i l’expressió transitòria de les proteïnes quimèriques en fulles de plantes de tabac, i es va comprovar que dues Ndh-2 són plastidials. Per tant, aquestes Ndh-2 són candidates que podrien participar en la cromorespiració. Per comprovar quina podia ser la contribució de la cromorespiració en relació a la respiració total del tomàquet, es van realitzar estudis amb fragments de pericarp fent servir l’inhibidor octil gal·lat. Els resultats obtinguts mostren que la respiració associada a l’activitat de la PTOX augmenta durant la maduració del fruit i representa un 25% de la respiració total quan és madur. A més, també es va comprovar que la cromorespiració contribueix significativament al contingut d’ATP total del pericarp de fruit madur.
Ús d'isòtops estables d'O, H, C com eines de selecció de rendiment potencial i adaptació a la sequera i deficiència de nitrogen en cereals C3 i C4
(Universitat de Barcelona, 2015-11-06) Sánchez Bragado, Rut; Araus Ortega, José Luis; Serret Molins, M. Dolors; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[cat] A la conca Mediterrània els principals factors que afecten el rendiment dels cultius agrícoles són la sequera i el dèficit de nitrogen. És necessària la recerca de noves eines de fenotipejat per accelerar la millora genètica pel rendiment potencial i l'adaptació dels cultius a condicions limitants. Aquesta Tesi ha estudiat composició isotòpica de carboni (δ13C), oxigen (δ18O) i hidrogen (δ2H), en la seva abundància natural, de diferents cereals. Referent a la δ13C només la composició dels grans madurs van mostrar correlacions fenotípiques (negatives) consistents amb el rendiment del gra (GY) en blat dur, sobretot sota condicions d'estrès moderat (Capítol 5). Aquesta Tesi també proposa l’ús de la δ13C com una aproximació per quantificar la contribució relativa dels diferents òrgans de la planta a l'ompliment del gra (Capítols 1 i 2). L’objectiu es poder emprar la δ13C per seleccionar cereals amb una major fotosíntesi de l'espiga. En blat dur l'aproximació de la δ13C va assignar un paper més gran a l'espiga (tant de l'òrgan sencer com de les arestes) en comparació a la fulla bandera i al peduncle (que representa els assimilats que provenen de les parts inferiors de l'espiga), especialment en les varietats antigues, amb independència de les condicions de creixement. Sota bones condicions agronòmiques, la contribució de les arestes de l’espiga a l'ompliment del gra de blat fariner també va ser més important que la de la fulla bandera. Finalment aquesta aproximació basada en la δ13C de diferents parts de planta es va comparar amb altres aproximacions convencionals com són l'ombrejat o l'aplicació de l'herbicida DCMU a la planta (Capítol 3). Els tractaments d'ombrejat de l'espiga i de la tija van contribuir de forma similar a l'ompliment del gra. Per contra, l'aproximació del DCMU va assignar un paper major a la fotosíntesi de la tija, però l'aplicació de l’herbicida a la tija també va afectar l'espiga, esbiaixant el pes final dels grans. Aquesta Tesi també va estudiar l'isòtop d'oxigen tant en blat de moro (Capítol 4) com en blat dur (Capítol 5). En el blat de moro, les correlacions genotípiques entre la δ18O i el GY van ser marginals, tot i que les sedes va ser l'òrgan que millor va correlacionar amb el GY. En el blat dur les correlacions fenotípiques entre la δ18O dels grans i el GY també van ser marginals. Només va correlacionar fortament la δ18O de l'aigua de la fulla quan es van combinar els dos règims hídrics (reg suplementari i sequera). L'absència de correlacions de la δ18O podria ajudar a descartar els teixits de les plantes que són més susceptibles als processos de fraccionament post-fotosintètic. Escollir l’òrgan idoni pot ajudar a millorar l’ús de la δ18O com a eina de millora de cultius. Per últim es va comparar la δ13C i la δ18O amb la δ2H (Capítol 5). La δ2H en els grans de blat dur va correlacionar contra el GY millor que els altres dos isòtops en condicions de sequera però combinant nivells de nitrogen contrastats. També es van observar correlacions genotípiques entre la δ2H dels foto-assimilats de l'espiga contra el GY. A més, la δ2H de les fulles va correlacionar més amb la δ13C que no pas amb la δ18O, el que suggereix que la δ2H dels foto-assimilats de la fulla no només està afectada per la transpiració i la conductància estomàtica sinó també per les reaccions fotosintètiques. A més, els valors baixos de la δ2H a l’espiga comparats amb els dels grans donen suport al paper fotosintètic de l’espiga, el que recolza els resultats obtinguts en els Capítols 1, 2 i 3.
Gramíneas perennes C3 y C4 para la producción de bioenergía en ambiente Mediterráneo
(Universitat de Barcelona, 2015-10-16) Arias, Claudia Vanina; Nogués Mestres, Salvador
[spa] El desarrollo de biocombustibles de segunda generación, es decir producidos a partir de cultivos energéticos ricos en celulosa o lignina, ofrece la oportunidad de evitar la competencia con la producción de alimentos y de utilizar materias primas para explotar suelos marginales (Idris et al., 2012). El objetivo general de esta tesis fue caracterizar el comportamiento de las gramíneas perennes Panicum virgatum L. (C4), Miscanthus x giganteus (C4) y Arundo donax L. (C3), para la producción de bioenergía en ambiente Mediterráneo. Para lograr estos objetivos, se llevaron adelante tres experimentos: 1) Las tres especies se pusieron a crecer en invernadero bajo condiciones óptimas, y luego se colocaron en cámaras de ambiente controlado para realizar un marcaje isotópico con (13C) y (15N) durante 3 días. 2) Las tres especies se pusieron a crecer en un terreno de suelo ubicado en los Servicios de Campos Experimentales de la Universidad de Barcelona, se marcaron dos áreas (A y B). Cada área se dividió en 3 parcelas (una por cada especie), trasplantándose 16 plantas/parcela. El área A correspondió al tratamiento condiciones de regadío consistente en 50 mm H2O mes-1, durante los meses de verano (junio, julio, agosto y septiembre). Y el área B correspondió al tratamiento condiciones de secano, no tuvo riego suplementario, sólo recibió agua de lluvia precipitada. Se tomaron medidas de altura, peso seco, área foliar, fotosíntesis, fluorescencia etc., y de la composición isotópica de la materia orgánica y del CO2 respirado por cada órgano de la planta. 3) Dos ensayos de germinación se realizaron con semillas de Panicum virgatum L. (en cámaras de germinación). El primero consistió en buscar un método práctico para la ruptura de la dormición de las semillas y en el segundo, evaluar el proceso de germinación en condiciones de salinidad (ClNa) y déficit hídrico (Polietilenglicol) y además se analizaron cambios a nivel anatómico en la raíz emergida. En condiciones óptimas, las tres gramíneas perennes presentaron altas tasas de crecimiento relativo y mayor desarrollo del sistema subterráneo. Arundo donax presentó mayores tasas de asimilación de CO2 y este comportamiento se tradujo en una mayor producción de biomasa. El enriquecimiento en 13C luego del marcaje, tanto en la MOT como en el CO2 respirado en órganos como tallo y rizoma sugieren que estos órganos se comportararon como sumideros de C y N. En condiciones de ambiente Mediterráneo, y sin riego suplementario durante los meses de verano hubo menor crecimiento y producción de biomasa en las tres gramíneas perennes, mostrando el efecto limitante del agua en la productividad. Sin embargo, la especie Arundo donax L. que presentó mayor producción de biomasa que las especies C4, por lo que en ambiente Mediterráneo esta especie parece ser una buena candidata como cultivo energético. La falta de agua en la parcela secano, no provocó cambios en el rendimiento cuántico máximo del fotosistema II (Fv/Fm) indicando que ni los procesos de transporte electrónico ni fotofosforilacion son afectados, pero si afectó al proceso de carboxilación del ciclo de Calvin ya que los parámetros fotosintéticos (como Asat, gs, Vc,max y Jmax) se vieron disminuidos y estó provocó menor producción de biomasa. El método pre-germinativo “prechilling” a 5 ºC durante 14 días, fue el método más eficaz para romper la dormición y favorecer el aumento del porcentaje de germinación. Las plántulas de Panicum virgatum L. fueron más tolerantes a la salinidad que al déficit hídrico, donde longitud y grosor de la radícula, se vieron más afectados. La formación de aerénquima en la corteza y el engrosamiento de las paredes de la endodermis en la radícula de la plántula, podrían contribuir a la tolerancia bajo condiciones de salinidad y déficit hídrico.
Biologia i epidemiologia de fongs patògens de la fusta de la vinya i noves perspectives en el seu control = Biology and epidemiology of grapevine trunk pathogenic fungi and new perspectives on their control
(Universitat de Barcelona, 2015-11-06) Elena Jiménez, Georgina; Luque i Font, Jordi; Trillas Gay, M. Isabel
[cat] En les últimes dècades, les malalties de la fusta de la vinya han estat motiu d’una preocupació creixent, paral·lela a l’augment de la seva incidència arreu del món. En aquest context, l’objectiu global d’aquesta tesi ha estat el d’ampliar el coneixement de la biologia i l’epidemiologia d’aquestes malalties, així com el de valorar l’aplicació d’aquests nous coneixements en seu el control. Diferents espècies de fongs de la família Botryosphaeriaceae -entre elles, Diplodia seriata-, Eutypa lata i Phaeomoniella chlamydospora són alguns dels fongs patògens més importants. En un primer estudi es van caracteritzar 83 soques de D. seriata, des del punt de vista molecular, fenotípic -basat en la morfologia dels conidis, el creixement miceliar i la compatibilitat vegetativa i sexual- i patogènic. L’estudi molecular va mostrar un polimorfisme del 88 % entre les soques, que es van classificar en dos grups genètics diferenciats. La resta d’estudis realitzats no van ser congruents amb l’agrupació genètica establerta i es va posar de manifest una gran variabilitat intraespecífica a D. seriata. Malgrat això, es va confirmar el caràcter patogènic d’aquesta espècie. Per a millorar algunes tècniques de treball amb els tres patògens citats anteriorment, es va determinar el rang de concentració d’espores òptim per a realitzar inoculacions artificials en sarments de vinya. Per a obtenir percentatges d’infecció d’entre 50 i 70 % van ser necessaris de 100 a 1000 conidis de D. seriata per ferida inoculada, de 100 a 2000 conidis de P. chlamydospora i de 100 a 500 ascòspores d’E. lata. Es va estudiar l’alliberament de conidis de D. seriata en les restes de poda de la vinya. Es va observar la reducció progressiva de l’inòcul, amb disminucions significatives en el nombre de picnidis amb conidis, el nombre de conidis per picnidi i el seu percentatge de germinació . Tot i això, tres anys i mig després de la poda encara es detectaven conidis amb capacitat germinativa, fet indicatiu d’una gran persistència de la font d’inòcul. Es va determinar la micoflora d’infeccions naturals de les ferides de poda de la vinya. Els fongs més freqüents van ser, en ordre decreixent, D. seriata, P. chlamydospora i Cryptovalsa ampelina. En conjunt, les infeccions van ser més freqüents després de la poda d’hivern, en comparació amb la poda primerenca, a la tardor. La pluja acumulada després de la poda i les temperatures registrades durant aquest període van correlacionar positivament amb els percentatges d’infecció observats. La susceptibilitat de les ferides de poda a D. seriata i P. chlamydospora va disminuir a mesura que augmentava el temps entre la poda i la infecció. Les ferides van restar més temps susceptibles a la infecció de D. seriata després d’una poda a l’hivern. La longitud de l’entrenús podat no va semblar interferir en la colonització del sarment de D. seriata; en canvi, va dificultar la de P. chlamydospora. Finalment, es va estudiar l’efecte del tractament de termoteràpia amb aigua calenta sobre la viabilitat de vuit espècies de Botryosphaeriaceae. En un primer assaig in vitro, es va avaluar la supervivència i el creixement del miceli després de sotmetre els fongs a diverses combinacions de temps i temperatura en un bany d’aigua calenta. En un segon assaig in planta, els fongs, prèviament inoculats en sarments de vinya, es van sotmetre a un rang de 50-53 °C durant 30 minuts i se’n va determinar la supervivència. En l’assaig in vitro, D. seriata, Spencermartinsia viticola, Neofusicoccum luteum i N. parvum van ser les espècies més sensibles, i N. vitifusiforme i Lasiodiplodia theobromae, les més tolerants. En l’assaig in planta, totes les espècies van ser controlades a 51 °C, quedant demostrada l’eficàcia d’aquesta tècnica i la seva potencialitat per a ser usada en el procés de producció de planta al viver.
Efecte de les pràctiques agricoles i del paisatge sobre la flora segetal dels secans mediterranis. Implicacions per a la conservació = Effect of farming practices and landscape on the segetal species of Mediterranean dry land arable fields. Implications for conservation
(Universitat de Barcelona, 2015-07-24) Rotchés Ribalta, Roser; Sans, Xavier (Sans i Serra); Blanco Moreno, José Manuel
[cat] El desenvolupament i l'expansió de l'agricultura en els seus orígens va comportar la selecció d'una flora associada a aquests ambients, les espècies arvenses. Aquestes espècies, però, han estat considerades un factor limitant per a la producció agrícola de manera que el control i la reducció de les seves poblacions ha estat un dels objectius principals de les estratègies agrícoles. No obstant, el nombre d'espècies arvenses realment nocives és limitat. La majoria d'espècies arvenses rarament provoca grans pèrdues de producció i, en canvi, contribueix de manera considerable a la biodiversitat d'aquests hàbitats. Malgrat tot, les poblacions d'algunes espècies pròpies dels conreus cerealistes de secà han patit importants davallades a causa dels canvis en la gestió agrícola succeïts en les últimes dècades, fins al punt de convertir-ne algunes en molt poc freqüents o fins i tot extingides regionalment. Malauradament, a la regió mediterrània la raresa d'aquestes espècies ha atret comparativament poc l'atenció d'investigadors i conservacionistes. En aquesta tesi s'ha aprofundit en el coneixement sobre les poblacions d'espècies arvenses característiques dels camps de cereals de secà (comunitats de l'ordre fitosociològic Secalietalia cerealis Br.-B1., 1936) a Catalunya i s'han avaluat els motius pels quals algunes d'aquestes espècies han esdevingut poc freqüents en aquests hàbitats. Amb aquesta finalitat, l'estudi s'ha estructurat al voltant de dos eixos principals: 1) l'anàlisi de la freqüència de les espècies segetals i especialment d'aquelles que han esdevingut rares en relació amb la gestió dels cultius cerealistes de Catalunya i 2) l'avaluació dels efectes que tenen les pràctiques agrícoles sobre l'eficàcia biològica d'algunes d'aquestes espècies. L'estudi ha estat organitzat al voltant d'aquestes dues línies d'investigació de manera complementària. En la primera línia, de caràcter observacional, s'ha avaluat la diversitat d'espècies segetals a les vores dels camps cerealistes de la Depressió Central Catalana gestionats de manera ecològica en relació amb les pràctiques agrícoles i amb les característiques paisatgístiques a diferents nivells (dins de la parcel.la, a nivell de parcel.la i a nivell de finca). En l'altra línia d'investigació, de caràcter experimental, dos estudis sota condicions controlades han permès avaluar els efectes de determinades pràctiques agrícoles (l’aplicació d’herbicides i la fertilització) sobre el creixement i la capacitat reproductiva de diverses parelles d’espècies segetals, una més rara i l’altra més comuna, de diferents famílies. Les espècies arvenses característiques i rares correlacionen més amb els factors que actuen a escala de parcel·la que amb els factors que actuen de la mateixa manera per tota la finca o amb les característiques del paisatge. La gestió ecològica sostinguda durant el temps comporta l’augment de la diversitat d’espècies segetals. No obstant, la intensitat de les pràctiques agrícoles en els camps de gestió ecològica són molt variables. Per aquest motiu, les estratègies per preservar les espècies segetals haurien de considerar les pràctiques específiques tals com la sembra de cereal, especialment de tardor, després d’una llaurada sense inversió de les capes del sòl. A la vegada, però, convindria racionalitzar la fertilització, encara que aquesta sigui orgànica, per no comprometre la producció i alhora, garantir la persistència de les espècies segetals. La continuada pressió de l’aplicació d’herbicides i les elevades aportacions de fertilitzants minerals en els sistemes agrícoles de gestió convencional han afectat negativament les poblacions d’espècies segetals. Efectivament, aquestes pràctiques afecten negativament el creixement i la reproducció de les espècies segetals. Ara bé, les baixes freqüències de les espècies segetals més rares no correlacionen amb les diferències trobades entre espècies en els efectes d’aquestes pràctiques. La raresa d’aquestes espècies sembla ser, doncs, conseqüència de diversos factors o de la interacció entre ells i sempre amb una incidència que varia d’una espècie a l’altra.
Novel phenotyping and monitoring approaches to assess cereal performance under abiotic stress conditions = Nuevos enfoques de fenotipeado y monitoreo de cultivos para evaluar el rendimiento de cereales cultivados en diferentes condiciones de estrés abiótico
(Universitat de Barcelona, 2015-07-13) Khaled Elazab, Abdelhalim; Araus Ortega, José Luis; Serret Molins, M. Dolors; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[spa] Los cereales son la base de la dieta normal en la mayoría de los países del Mediterráneo y se estima que representan del 35 al 50 % del consumo de energía alimentaria de las poblaciones de la región. La falta de agua, a veces acompañada con una baja disponibilidad de nitrógeno, es el principal limitante de la productividad de los cereales en las regiones Mediterráneas. Una mejora genética y un manejo de cultivos más eficientes pueden mejorar el rendimiento de los cereales en estas condiciones de estrés. Sin embargo, la falta de herramientas eficaces para monitorear el estado fisiológico del cultivo, ya sea para su empleo en manejo agronómico, como herramientas de fenotipeado asociado a la mejora genética o incluso para la predicción del rendimiento limita la agricultura mediterránea. La composición en isótopos estables de carbono (δ13C) medida en los tejidos de la planta se considera como uno de los rasgos secundarios más prometedores del trigo (y otros cereales del C3 y C4) en la mejora genética para resistencia a la sequía. Las correlaciones entre la δ13C y el rendimiento en grano o la biomasa aérea pueden ser negativas o positivas debido las condiciones medioambientales del ensayo. Las raíces de las plantas son los órganos clave de la planta responsables de la absorción de agua y nutrientes. Cómo la arquitectura de la raíz responde a la sequía y que rasgos de las raíces son claves continúa siendo un área de investigación que no está cerrada. El laborioso trabajo requerido para el estudio del sistema radicular ha impedido determinar que rasgos de la raíz pueden emplearse como criterios de fenotipado en mejora genética de cultivos. La evaluación de la biomasa aérea es importante para monitorear el crecimiento del cultivo porque podría reflejar el efecto de las diferentes condiciones de estrés en el crecimiento y la senescencia del cultivo. Así, una serie de estudios han reportado que las técnicas de reflectancia espectral/ imágenes digitales rojo-verde-azul (RGB) tienen el potencial de facilitar una estimaciones cuantitativas, instantáneas, no destructivas y precisas de la biomasa aérea.
Physiological traits associated with recent advances in yield of Chinese wheat
(Universitat de Barcelona, 2015-01-09) Zhou, Bangwei; Araus Ortega, José Luis; Serret Molins, M. Dolors; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[spa] China representa alrededor del 20% de la población mundial y esta proporción se mantendrá similar en las próximas décadas y por tanto la mejora en la dieta incrementará el consumo de trigo. Aunque los rendimientos de grano en trigo han ido aumentando en las últimas tres décadas, la alimentación de casi 1400 millones de personas en las próximas décadas supone un reto significativo. Para satisfacer esta demanda, es fundamental estudiar qué rasgos agronómicos y fisiológicos pueden contribuir a un mayor rendimiento potencial en trigo. Para lograr este objetivo, los trigos de la provincia de Henan, una de las regiones productoras de trigo de China, se han estudiado en esta tesis. Los objetivos de este estudio fueron identificar la combinación de rasgos agronómicos, morfológicos y fisiológicos que han contribuido a las mejoras sustanciales en el rendimiento potencial de los trigos de invierno chinos recientemente comercializados y evaluar técnicas de fenotípado que pueden ayudar a acelerar los nuevos avances en la selección de trigos chinos. El rendimiento potencial de los genotipos modernos chinos ha aumentado como resultado de un incremento del índice de cosecha (HI), el número de granos por unidad de superfície, y la biomasa aeria total, mientras que el peso de mil granos ha sido menos afectada. Por el contrario, la mayoría de los genotipos de alto rendimiento están moderadamente adaptados a condiciones de estrés y son altamente sensibles a las cepas de roya amarilla en condiciones Mediterráneas de alto rendimiento, lo que indica que la adaptación al estrés no ha sido una prioridad en la selección recientemente realizada en China en condiciones de rendimiento potencial. El “ideotipo” adaptado al estrés consiste en plantas más altas con una mayor biomasa aérea verde, sobretodo durante la etapa reproductiva, junto con un mejor estado hídrico, la capacidad de absorber agua durante el llenado del grano y una mayor eficiencia en el uso del nitrógeno relacionada con una captación y utilización más eficiente de los fertilizantes nitrogenados. Por otra parte, la fotosíntesis neta (Pn) y la conductancia estomática (gs) en las hojas bandera no parecen estar relacionadas con el aumento del rendimiento potencial, mientras que el CO2 total fijado por toda la espiga parece tener un papel claro en el aumento del rendimiento. Estudios de composición isotópica de carbono (δ13C) y oxígeno (δ18O) han sugerido que el aumento de la eficiencia del uso del agua está implicado en el aumento de rendimiento potencial. Sin embargo, dicho aumento no se logró a través de una disminución de la gs. Por el contrario, los genotipos de alto rendimiento potencial tienen una mayor eficiencia en el uso del nitrógeno (NUE), una mayor capacidad de removilización del N y de absorción de agua durante el llenado del grano. Estas mejoras se lograron mediante la optimización del balance fuente / sumidero de N en la espiga, que es principalmente el resultado de la liberación de N procedente de la degradación de Rubisco durante el llenado del grano.
La construcció de les comunitats vegetals de maresma al delta del Llobregat. Gradients ambientals, trets funcionals i interaccions biòtiques
(Universitat de Barcelona, 2014-12-04) Batriu Vila, Efrem; Ninot i Sugrañes, Josep Maria; Pino i Vilalta, Joan; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[cat] L’objectiu general d’aquesta tesi és aprofundir en el coneixement de les regles de construcció de comunitats vegetals de les maresmes costaneres mediterrànies, prenent com a cas d’estudi les maresmes del delta del Llobregat. Concretament, al llarg de quatre capítols intentem determinar quins són els gradients ambientals que condicionen la distribució de les espècies i les comunitats vegetals, i com aquests afecten la distribució dels trets funcionals de les plantes i les relacions interespecífiques. Per fer-ho hem instal·lat 45 punts de mostreig sobre les tres comunitats de maresma dominants al delta del Llobregat (canyissars, jonqueres i salicornars). Aquests punts de mostreig s’han repartit en quatre localitats diferents, que pretenen recollir tot el ventall de situacions on viuen aquestes comunitats. A cada punt de mostreig hem realitzat un inventari fitosociològic, hem mostrejat periòdicament paràmetres de l’aigua freàtica (conductivitat i alçada) i del sòl (concentració de sals). Per cada planta trobada en el conjunt dels inventaris hem obtingut un seguit de trets funcionals (àrea foliar específica, producció de llavors, etc...). A més, en 20 d’aquests punts de mostreig hem realitzat un experiment de competència interespecífica entre Juncus acutus i Phragmites australis. Les comunitats de maresma estudiades són pauciflores i altament monoespècifiques. Es tracta de comunitats dominades per cinc espècies; J. acutus, J. maritimus, Spartina versicolor, P. australis i Arthrocnemum fruticosum. La presència d’aquestes espècies bé determinada principalment per la capacitat de tolerar de forma eficaç els estressos biològics imposats per tres gradients ambientals; alçada de l’aigua freàtica, conductivitat de l’aigua freàtica i balanç iònic del sòl. Aquestes gradients determinen també la presència i abundància de certs trets funcionals de les plantes de maresma, concretament l’àrea foliar especifica i el pes de les llavors. Si més d’una espècie pot tolera unes condicions abiòtiques concretes, aquestes espècies coexisteixen temporalment i trobem interaccions interespecífiques. En la majoria d’aquests casos, s’imposen les relacions de tipus competitiu i aquella espècie que és capaç de créixer més i més ràpid acaba excloent combativament a les altres. En algunes situacions concretes, les espècies trobem fenòmens de facilitació o exclusió mútua i les espècies poden coexistir juntes llargs períodes de temps . Per bé que no ho hem estudiat directament, els resultats obtinguts en aquesta tesi ens fan pensar que en la majoria de casos la coexistència d’espècies és poc estable al llarg del temps. Factors com l’atzar, l’efecte fundador o la herbívora determinen, que una de les espècies acabi excloent a la resta.
Estudio del impacto de las concentraciones altas y bajas de CO2 sobre el cultivo de trigo
(Universitat de Barcelona, 2014-12-15) Aljazairi López, Salvador; Nogués Mestres, Salvador; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[spa]Desde el último periodo glacial hasta la Revolución Industrial, la [CO2] atmosférica se mantuvo constante entorno a los 200-260 ppm de CO2 durante miles de años. Sin embargo, desde el inicio de la Revolución Industrial la [CO2] atmosférica está aumentando rápida y continuamente debido a las actividades humanas. La [CO2] atmosférica actual está prácticamente a 400 ppm según NOAA-ESRL, 2014. Este incremento en la [CO2] atmosférica y otros gases de efecto invernadero están afectando el clima tanto local como global y están asociados a cambios en la temperatura y en los regímenes hídricos. A este efecto a nivel global se le denomina “Cambio Climático”. El informe IPCC 2014 da predicciones utilizando modelos que indican un aumento de la [CO2] atmosférica de hasta 985 ppm para el final de siglo. Uno de los temas importantes de investigación relacionado con la variación de la [CO2] atmosférica es la aclimatación de la fotosíntesis de las plantas a los diferentes niveles de CO2. La aclimatación fotosintética es el proceso de ajuste fisiológico de las plantas a una determinada [CO2]. Las plantas pueden experimentar incrementos de la fotosíntesis en el caso de bajas [CO2] (regulación a la alta), y disminuciones de la fotosíntesis a altas [CO2] (regulación a la baja), a través de ajustes en la maquinaria fotosintética. Sin embargo, el grado de aclimatación fotosintética de las diferentes especies, puede variar dependiendo de otros factores tanto intrínsecos como ambientales como la relación fuente de carbono y sumidero de carbono, estado nutricional de la planta o estreses como por ejemplo la sequía o la temperatura. Las plantas sometidas a baja [CO2] atmosférica y en condiciones ideales de crecimiento, han sufrido una regulación a la alta de la fotosíntesis, mayor conductancia estomática (se mantienen abiertos los estomas para permitir una mayor entrada de CO2), con un incremento en el nivel de proteínas en hoja como por ejemplo la Rubisco, un aumento del contenido de N en hoja, o una mayor inversión de C en la parte aérea (para tener más superficie de captación de CO2) y una menor inversión de C en la raíz. Una de las razones de la importancia de los estudios a baja [CO2] es por que entender la adaptación de las plantas a bajas [CO2] y como se han vuelto a adaptar a las [CO2] actuales, nos podrán ayudar a entender cómo evolucionarán en el futuro con el incremento constante del nivel de CO2 atmósferico. Por otro lado, la exposición de la planta a una elevada [CO2] inicialmente estimula el crecimiento de esta e incrementa la tasa de fotosíntesis, en algunos casos más del 40%. Sin embargo, una exposición prolongada de la planta a una elevada [CO2] hace que haya un ajuste de la maquinaria fotosintética, con una regulación a la baja de ésta. Debido a la estimulación inicial de la fotosíntesis, hay una mayor producción de carbohidratos en la hoja, cuando la producción de carbohidratos es mayor a la demanda de la planta, éstos comienzan a acumularse en la hoja y se produce la reducción de la Rubisco y otras proteinas para disminuir la producción de carbohidratos. Hay otros cambios asociados a la elevada [CO2] como es la disminución del contenido de N en hoja, o un aumento de la producción de la raíz en comparación con niveles menores de CO2 en la atmósfera (lo que incrementa la captación de nutrientes o agua del suelo al tener una mayor zona de exploración). Las plantas que han crecido a elevadas [CO2] controlan mejor la perdida de agua a través del cierre de estomas. Las plantas reducen la pérdida de agua y aumentan la EUA como resultado de la estimulación de la fotosíntesis y la reducción de la gs. En esta Tesis se muestra cómo las plantas de trigo sometidas a una [CO2] preindustrial proporcionan información sobre el comportamiento y la adaptación del trigo al futuro incremento de [CO2]. Además futuras [CO2] atmosféricas estarán asociadas a un aumento en las temperaturas y periodos de sequía, modificando el clima y causando un daño en los ecosistemas (IPCC 2014). Asimismo se han realizado diferentes estudios de la importancia de estas adaptaciones fisiológicas en la respuesta de dos variedades de trigo duro (capítulos 1 y 2) con el cambio climático a [CO2] futuras y preindustriales (capítulos 1, 2 y 3)
Diversitat, ecologia i usos en bioindicació d’algues caràcies i macròfits a la península Ibèrica
(Universitat de Barcelona, 2014-12-12) Flor Arnau, Núria; Cambra, Jaume; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[cat]La península Ibèrica és un territori molt divers pel que fa als ecosistemes aquàtics. No obstant, són escasses les publicacions referents a la flora que els ocupa. En aquesta tesi es presenta un catàleg florístic de 846 mostres d’algues caràcies recol•lectades a 456 masses d’aigua diferents. S’han identificat 28 espècies o varietats pertanyents als cinc gèneres citats a Espanya, essent Chara el més freqüent, i s’amplia l’àrea de distribució de 18 espècies o varietats i l’ecologia de 8 d’elles, algunes vulnerables o en perill d’extinció. D’aquesta manera s’incrementa el coneixement que es té sobre aquest grup algal i s’apunten algunes de les causes principals que han ocasionat el descens d’espècies al llarg del temps a la conca del riu Duero, relacionades principalment amb l’agricultura i la ramaderia. Per altra banda, les caràcies són organismes amb una elevada plasticitat morfològica en relació a les condicions ambientals i existeixen complexes d’espècies que fan que la seva identificació no sempre resulti una tasca fàcil. La parella conflictiva Chara aspera-Chara galioides es diferencia bàsicament pel diàmetre dels anteridiòfors madurs, però aquest caràcter podria no tenir significació sistemàtica. Amb l’objectiu de conèixer l’efecte de la llum, la temperatura i la salinitat sobre la morfometria de diverses estructures, s’han cultivat a una cambra i es proposen nous caràcters vegetatius que farien factible la seva separació com a dues espècies diferents, tals com el diàmetre de l’eix principal. Per acabar, els ecosistemes aquàtics lòtics i lenítics de la península Ibèrica són sotmesos a gran quantitat de pressions antropogèniques que posen en seriós compromís la seva continuïtat i la supervivència de la interessant flora que sovint els ocupa. Desgraciadament, Espanya no compta actualment amb índexs adequats per conèixer l’estat d’aquests ecosistemes. Tanmateix, són molts els estudis i normatives com la Directiva Marc de l’Aigua que posen de manifest el paper bioindicador dels macròfits, en general i de les caràcies, en particular. En aquesta tesi es proposen dues eines per avaluar l’estat ecològic dels llacs i llacunes de la conca del riu Duero (INEQUAL) i de rius d’àmbit mediterrani (IMF). Aquests dos índexs podrien ajudar a l’hora de prendre mesures de gestió, conservació i restauració dels ecosistemes aquàtics ibèrics.
Edat cronològica, edat fisiològica i sexe: factors determinants de l'estrès oxidatiu en plantes
(Universitat de Barcelona, 2014-09-26) Juvany Cánovas, Marta; Munné Bosch, Sergi; Müller, Maren; Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Vegetal
[cat] Els processos metabòlics en plantes, com ara la fotosíntesi, la fotorespiració i la respiració, comporten l’inevitable producció d’espècies reactives de l’oxigen (ROS) en cloroplasts, peroxisomes i mitocondris. En determinades concentracions les ROS poden actuar com a molècules implicades en la senyalització cel•lular, però degut a la seva elevada reactivitat, un augment de les ROS provoca l’oxidació de components cel•lulars alterant-ne la seva funció biològica i provocant dany oxidatiu a la planta. En condicions d’estrès, tant biòtic com abiòtic, les plantes experimenten un increment dels nivells de ROS. Per tal de mantenir l’homeòstasi redox, aquestes han desenvolupat un seguit de mecanismes antioxidants capaços de reduir els nivells de ROS evitant un possible dany oxidatiu. La recerca per desxifrar les respostes de les plantes a l’estrès ha anat en augment en els últims anys, però encara avui en dia és poc el coneixement que tenim sobre els mecanismes implicats en el cas de les plantes perennes, tot i que constitueixen una part molt important del regne vegetal. Per altra banda, tot i l’evident importància de l’estrès oxidatiu, són escassos els estudis que s’han plantejat com aquest es pot veure afectat per factors intrínsecs de la planta, com l’edat o el sexe. L’objectiu principal d’aquesta tesi ha estat determinar com l’edat de la planta, tant la cronològica com la fisiològica, i el sexe poden influir en l’estrès oxidatiu en plantes perennes. L’anàlisi del nivells d’estrès oxidatiu es va dur a terme mitjançant les mesures de diferents mecanismes antioxidants com els carotenoides, l’alfa-tocoferol i els antocians, però centrant-nos sobretot en el paper de l’àcid malondialdehid, un subproducte de la peroxidació lipídica. Els estudis es van realitzar en fulles i plantes juvenils de Pistacia lentiscus L., una espècie dioica i perenne típica del clima mediterrani, i en arbres moribunds de Fagus sylvatica L., proporcionant un bon model a causa de la seva avançada edat, tant cronològica com fisiològica. Els resultats obtinguts revelen que l’augment dels nivells de peroxidació lipídica com a indicador d’estrès oxidatiu pot significar un dany o un possible mecanisme de senyalització interna; per això, la consideració conjunta de l’edat cronològica i els nivells d’estrès oxidatiu és un bon indicador de l’edat fisiològica, tant a nivell de fulla com de planta sencera. L’esforç reproductiu en plantes dioiques ocasiona canvis en els mecanismes fotoprotectors en les femelles respecte als mascles en condicions ambientals adverses. Tot i que les femelles presenten uns nivells d’estrès oxidatiu superiors als dels mascles, no es veuen afectades negativament, el que suggereix un possible rol en senyalització. Així mateix, l’estudi a nivell modular mitjançant la comparació entre brots reproductius i no reproductius en femelles va revelar una major fotoprotecció en els brots reproductius, com indicaven els nivells d’antioxidants i la major dissipació d’excés d’energia en forma de calor, emfatitzant la importància de la diferenciació entre mòduls en l’estudi de les diferències entre sexes en plantes dioiques.

Examinar

Enviaments recents