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La cutícula vegetal es la capa más externa que cubre los órganos aéreos de las plantas y los protege de la pérdida de agua y del ataque de patógenos, además de determinar rasgos de calidad de fruto como el agrietado o la vida post cosecha. Recientemente identificamos dos regiones QTL en el cromosoma 3 asociadas a la cantidad de cutícula del fruto (cm3.1 y cm3.2) en una población RIL de un cruzamiento de la especie cultivada con el silvestre Solanum pimpinellifolium acc. TO-937. Además, una IL con una introgresión de TO-937 que contiene cm3.1 y cm3.2 (sp3-3) presentaba menor cantidad de cutícula que la línea parental de tomate cultivado ‘Moneymaker’ (MM). Con el objetivo de identificar genes candidatos para estos QTLs, la expresión de genes situados en las regiones próximas a los picos de los QTLs fue analizada mediante RT-qPCR a partir de extracciones de ARN de piel de frutos en cuatro estadios de desarrollo en las líneas sp3-3 y en MM. Se estudió la anotación de los genes en las regiones genómicas de ambos QTLs y se analizó la expresión de 42 de ellos. Los genes que presentaban mayores diferencias en sus perfiles de expresión entre las líneas sp3-3 y MM fueron analizados de nuevo empleando dos subILs obtenidas por selección asistida por marcadores que presentaban introgresiones acortadas de cm3.1 y cm3.2 e individualizadas, permitiendo así aislar los efectos de los dos QTLs y evitando posibles interferencias para la deposición de cutícula de otros QTLs conocidos que se sitúan en una región próxima a cm3.2 que también está presente en sp3-3. Los resultados obtenidos de este segundo análisis fueron consistentes con los anteriores y permitieron plantear 2-3 genes candidatos para cada uno de los dos QTLs, que serán estudiados próximamente mediante análisis funcional y que arrojarán luz sobre los mecanismos genéticos que subyacen a las diferencias observadas en la deposición de cutícula en diferentes cultivares de tomate. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

The plant cuticle is defined as the first barrier between the aerial non-lignified organs of land plants and the environment. Some pivotal roles are ascribed to this outermost layer such as acting as support to the plant, protecting it against radiation, pathogens, water loss or mechanical injuries as well as controlling the gas exchange with the surroundings or the proper development of the plant. Although the composition of tomato fruit cuticle has been analysed, the spatial distribution of its components has received little attention. Confocal Raman Microscopy has been employed to locate the microspatial distribution and changes throughout development of different tomato fruit cuticle components. Results have shown the cutin matrix as a homogeneous layer. A combination of uni and multivariate approaches has allowed to selective locate the phenolic acids and flavonoids. Comparison of the cuticle Raman spectra with a reference library has additionally allowed to identify esterified p-coumaric acid and free p-hydroxybenzoic acid as the main phenolic acids present during growth. Both showed a similar distribution during fruit development, mainly located to the outermost layer of the cuticle and within pegs, which changed to a more homogenous distribution of esterified p-coumaric acid during ripening. Changes in flavonoid composition and location were also detected during ripening. Based on the results, we propose three models of spatial location of cuticle components during fruit development. During the earliest stages of development phenolics are homogenously distributed along the whole depth of the cuticle. Further in development, phenolics are restricted to the outermost side of the cuticle and the middle region of the pegs. Finally, during ripening, phenolic acids are located across the entire cuticle and flavonoids started to accumulate displaying a heterogeneous distribution along cuticle width, with a higher accumulation to the inner side. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Proyecto TI2018-094277-B/AEI/10.13039/501100011033 de la Agencia Estatal de Investigación, Ministerio de Ciencia e Innovación, Spain cofinnciado por la European Regional Development Fund (ERDF). Ana González es beneficiario de la beca con referencia FPU17/0177.

This work is based on the study of the luminiscence properties of isolated tomato fruit cuticles. The green fluorescence that takes place in the ripe stage of development after blue excitation is explained by the presence of naringenin chalcone. It could affect water and chemical transport and mechanical behaviour of the tomato fruit cuticle. Proyecto RTI2018-094277-BC21, Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Spain. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

La comunicación arriba reseñada ha sido presentado como póster. The plant cuticle is a lipid extracellular membrane which covers the outer surface of leaves, stems and fruits of higher plants acting as a real interphase between the plant and the environment. The cuticle plays a pivotal role in epidermal development, control of water loss, fruit integrity, firmness and resistance to various disorders [1]. From a morphological point of view, the cuticle (Figure 1) can be described as acutinizedepidermal cell wall [2]. Based on its structural and chemical composition, the cuticle is mainly constituted by a polyester matrix of long chainpolyhydroxy fatty acids named cutin. Additionally, a significant amount of polysaccharides (mainly cellulose, hemicellulose and pectin) is also present. Cuticular waxes, a mixture of different very long chain aliphatic compounds, can be either embedded into the cutin matrix (intracuticular waxes) or deposited on the outer surface of the cuticle (epicuticular waxes) [3]. Finally, phenolic compounds (cinnamic acid derivatives and flavonoids) are also present. In tomato, cuticular flavonoids participate in fruit coloration and their presence is influenced by environmental conditions and the stage of development.As it can be observed in Figure 1, the cuticle has an asymmetrical distribution of its components. In its outer surface waxes and aliphatic compounds are very abundant, while the inner surface is rich in polysaccharides from epidermal cell wall. Two parameters have been studied, the esterification index (the ratio between the intensities of the stretching vibration band related to ester functional groups (1730 cm-1) and the stretching vibration associated with methylene groups (2918 cm-1)), which isa relative measure of the cross-linking degree of the cutin matrix, and the amount of flavonoids, calculated as the sum of 1606 cm-1and 1624 cm-1 band areas. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

La superficie de hojas, tallos y frutos de las plantas superiores está cubierta por una membrana de naturaleza principalmente lipídica denominada cutícula. Esta membrana extracelular actúa como auténtica interfase entre la planta y el medio ambiente. La cutícula está constituida esencialmente por una matriz polimérica de ésteres de polihidroxiácidos grasos de cadena larga, conocida con el nombre de cutina. Asociadas a este biopolímero amorfo se encuentran las ceras cuticulares junto con importantes cantidades de polisacáridos y compuestos fenólicos. Dentro de los compuestos fenólicos en el reino vegetal destaca la familia de los flavonoides. Presentan un amplio espectro de funciones biológicas y juegan un papel fundamental en la interacción entre planta y el medio ambiente. En el caso particular del fruto de tomate sólo un pequeño número de ellos se cuantifican en cantidades significativas, estos son, naringenina, chalconaringenina, kaempferol y quercetina. Con el fin de estudiar la disposición in vivo de estos compuestos fenólicos en cutículas de fruto de tomate se han optimizado mediante cálculos DFT (Density Functional Theory) la estructura molecular de monómeros aislados de las moléculas ácido p-cumárico y naringenina en un entorno que mimetice el escenario macromolecular de la cutícula vegetal; estos resultados han sido contrastados con medidas experimentales de difracción de Rayos-X. Asimismo, se ha realizado una interpretación de sus espectros electrónicos y vibracionales Raman tanto desde un punto de vista teórico como experimental, que junto con un estudio de sus orbitales moleculares nos han permitido establecer una primera aproximación sobre la disposición de estas moléculas en el interior del biopolímero amorfo de cutina. Por otra parte se estudió la posibilidad de formación de clusters, agregados moleculares (homodímeros y heterodímeros) diseñados a partir de las geometrías optimizadas de los monómeros de las moléculas implicadas. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Este trabajo ha sido financiado por el proyecto AGL2015-65246-R del Plan Nacional de I+D Español de MINECO co-financiado por fondos FEDER de la EU

En el marco del Proyecto de Innovación Educativa de la Universidad de Málaga PIE15-163, cuya descripción y resultados incluimos, decidimos que esta era una excelente oportunidad para reflexionar acerca de la enseñanza del metabolismo y de poner por escrito dichas reflexiones en un libro. Quisimos y pudimos contar con la colaboración de buena parte de los compañeros del Departamento de Biología Molecular y Bioquímica que apoyaron con su firma el proyecto PIE15-163 y extendimos nuestra invitaciones a otros compañeros de dentro y fuera de la Universidad de Málaga. Del Departamento de Biología Molecular y Bioquímica de la Universidad de Málaga hemos recibido aportaciones de los catedráticos Victoriano Valpuesta Fernández, Ana Rodríguez Quesada y Antonio Heredia Bayona, los profesores titulares María Josefa Pérez Rodríguez, José Luis Urdiales Ruiz e Ignacio Fajardo Paredes y la investigadora postdoctoral y profesora sustituta interina Beatriz Martínez Poveda. De otros departamentos de la Universidad de Málaga hemos contado con las aportaciones de la catedrática del Departamento de Especialidades Quirúrgicas, Bioquímica e Inmunología Pilar Morata Losa, del catedrático del Departamento de Lenguajes y Ciencias de la Computación José Francisco Aldana Montes y los componentes de su grupo de investigación Khaos Ismael Navas Delgado, María Jesús García Godoy, Esteban López Camacho y Maciej Rybinski, del catedrático Ángel Blanco López, del Área de Conocimiento de Didáctica de las Ciencias Experimentales y del Doctor en Ciencias Químicas y actual doctorando del Programa de Doctorado "Educación y Comunicación Social" Ángel Luis García Ponce. De fuera de la Universidad de Málaga, hemos contado con las aportaciones del catedrático de la Universidad de La Laguna Néstor V. Torres Darias, de la catedrática de la Universitat de les Illes Balears Pilar Roca Salom y de sus compañeros los profesores Jorge Sastre Serra y Jordi Oliver, de los catedráticos de la Universidad de Granada Rafael Salto González y María Dolores Girón González y su colaborador el Dr. José Dámaso Vílchez Rienda, del profesor titular de la Universidad de Alcalá Ángel Herráez, del investigador postdoctoral de la Universidad de Erlangen (Alemania) Guido Santos y del investigador postdoctoral de la empresa Brain Dynamics Carlos Rodríguez Caso. Hemos estructurado los contenidos del libro en diversas secciones. La primera presenta el Proyecto en cuyo marco se ha gestado la iniciativa que ha conducido a la edición del presente libro. La segunda sección la hemos titulado "¿Qué metabolismo?" e incluye diversas aportaciones personales que reflexionan acerca de qué metabolismo debe conocer un graduado en Bioquímica, en Biología, en Química, en Farmacia o en Medicina, así como una aportación acerca de qué bioquímica estructural y enzimología son útiles y necesarias para un estudiante que vaya a afrontar el estudio del metabolismo. La tercera sección, "Bases conceptuales", analiza las aportaciones del aprendizaje colaborativo, el contrato de aprendizaje y el aprendizaje basado en la resolución de casos prácticos a la mejora del proceso enseñanza-aprendizaje dentro del campo de la Bioquímica y Biología Molecular, más concretamente en el estudio del metabolismo. La cuarta sección se titula "Herramientas", es la más extensa e incluye las diversas aportaciones centradas en propuestas concretas de aplicación relevantes y útiles para la mejora de la docencia-aprendizaje del metabolismo. Sigue una sección dedicada a presentar de forma resumida los "Resultados" del proyecto PIE15-163. El libro concluye con una "coda final" en la que se reflexiona acerca del aprendizaje de la Química a la luz de la investigación didáctica. Patrocinado por el Proyecto de Innovación Educativa de la Universidad de Málaga PIE15-163

Plant trichomes play important protective functions and may have a major influence on leaf surface wettability. With the aim of gaining insight into trichome structure, composition and function in relation to water-plant surface interactions, we analyzed the adaxial and abaxial leaf surface of Quercus ilex L. (holm oak) as model. By measuring the leaf water potential 24 h after the deposition of water drops on to abaxial and adaxial surfaces, evidence for water penetration through the upper leaf side was gained in young and mature leaves. The structure and chemical composition of the abaxial (always present) and adaxial (occurring only in young leaves) trichomes were analyzed by various microscopic and analytical procedures. The adaxial surfaces were wettable and had a high degree of water drop adhesion in contrast to the highly unwettable and water repellent abaxial holm oak leaf sides. The surface free energy, polarity and solubility parameter decreased with leaf age, with generally higher values determined for the abaxial sides. All holm oak leaf trichomes were covered with a cuticle. The abaxial trichomes were composed of 8% soluble waxes, 49% cutin, and 43% polysaccharides. For the adaxial side, it is concluded that trichomes and the scars after trichome shedding contribute to water uptake, while the abaxial leaf side is highly hydrophobic due to its high degree of pubescence and different trichome structure, composition and density. Results are interpreted in terms of water-plant surface interactions, plant surface physical-chemistry, and plant ecophysiology Published

Las conclusiones obtenidas en este trabajo apoyan la idea de que cultivares con distinta susceptibilidad al agrietado presentaron diferencias en cuanto a las propiedades mecánicas y caracteres morfológicos de la cutícula y la epidermis. La aplicación desolución salina en el agua de riego diminuyó la incidencia de agrietado y potenció el desarrollo de aquellos caracteres relacionados con la resistencia al agrietado tales como un aumento en el grosor de cutícula, que a su vez presentaron mayor resistencia mecánica. El seguimiento de las fluctuaciones diarias de crecimiento del fruto indicaron que el agrietado no tiene lugar por un incremento excesivo de la presión interna del fruto, sino que mas bien, estos ciclos diarios de expansión y contracción parecían contribuir a la fatiga o debilitamiento del material, siendo por tanto los caracteres morfológicos y mecánicos de la cutícula mencionados anteriormente, determinantes para que tenga lugar el agrietado. Por último, la comparación de las propiedades mecánicas de la cutícula y la cutina aislada del fruto de tomate indicaron que la cutina presentaba un comportamiento esencialmente viscoelástico, siendo los polisacáridos adscritos a la cutícula los que le conferían la elasticidad presente en la cutícula. Estos compuestos polisacarídicos fueron los que marcaron las diferencias mecánicas de la cutícula aislada de cultivares con distinta susceptibilidad al agrietado. La caracterización de tales compuestos indicó que a falta de diferencias en el tipo de polisacáridos y en la orientación de los mismos en la cutícula aislada de distintos cultivares, fue la cantidad el parámetro que establecía la diferencia en la resistencia mecánica, y en última instancia, en la resistencia al agrietado.

La memoria de tesis doctoral constituye una contribución original y concluyente en torno a las causas y los mecanismos que están detrás de la fisiopatía conocida como agrietado del fruto. Esta fisiopatía es un problema para la comercialización de bastantes frutos de interés hortícola, entre ellos el tomate,que es el fruto en el que se centra el estudio. Este estudio esta estructurado en varias secciones de las que destacan: (1) La evaluación de la incidencia del fenómeno en distintos cultivares, tanto en condiciones naturales de cultivo de invernadero, como inducidas por inmersión de los frutos en agua. En este mismo contexto experimental se estudia el efecto de la humedad y la temperatura. (2) El análisis histológico de los distintos frutos con el fin de ver en qué medida el comportamiento observado se puede correlacionar con diferencia anatómicas. (3) El análisis de las propiedades biomecánicas de la piel del fruto y de su cutícula aislada. (4) El análisis estructural y térmico de la cutículas aisladas.

La epidermis es el tejido que recubre todos los órganos de las plantas, actuando como una barrera protectora y como un medio para el intercambio de gases, agua y nutrientes. En la parte más externa de la pared celular de las células epidérmicas se distingue la cutícula, una membrana de naturaleza fundamentalmente lipídica que constituye la primera barrera entre la atmósfera y las partes aéreas de la planta. Debido a su importancia económica, el fruto del tomate ha sido profundamente estudiado tanto a nivel de la cutícula como de la pared celular. Sin embargo, a pesar del papel fundamental que juegan en el crecimiento de la planta y en su interacción con el medio ambiente, los estudios enfocados en los cambios estructurales que se producen en ambas durante su desarrollo son muy escasos. Por ello, uno de los principales objetivos de esta tesis fue estudiar a nivel ultraestructural la formación de la cutícula y de la pared celular más externa de las células epidérmicas durante el desarrollo del fruto, escogiéndose para ello un genotipo de tomate de frutos tipo cereza denominado Cascada. Los resultados obtenidos revelan diversas modificaciones bioquímicas y morfológicas que ocurren en dichas estructuras durante los dos procesos que causan el crecimiento del fruto, la división y la expansión celular. Además, se ha descrito la presencia de una submicrométrica capa electrodensa de naturaleza globular que podría considerarse como la procutícula, un estadio de desarrollo temprano de la cutícula, así como de dominios polimórficos citoplasmáticos que contienen estructuras globulares electrodensas en su interior y que podrían intervenir en el proceso de formación de la misma. Además de ello, se planteó como objetivo profundizar en la ocurrencia y características de dos posibles mecanismos de síntesis de la pared celular cutinizada: a partir de un proceso de autoensamblaje molecular y mediante la participación de una proteína específica. Así, ha sido posible confirmar la presencia en el fruto de tomate Cascada de unas nanopartículas denominadas cutinsomas, formadas por el autoensamblaje de los ácidos grasos polihidroxilados componentes de la cutina. Su localización en estadios tempranos de crecimiento y su ausencia en el interior de la cutina bien desarrollada sugieren su participación activa en la formación de la procutícula. Asimismo, se ha constatado la expresión de la proteína cutina sintasa CUS1 en el pericarpo del fruto de Cascada hasta los 30 días de desarrollo y su localización sobre la cutina en formación de la pared celular más externa de las células epidérmicas. Dicha proteína es una lipasa/hidrolasa con un motivo GDSL que podría intervenir en el entrecruzamiento de los monómeros de cutina. Por todo ello, se postula una acción temporal coordinada entre ambos mecanismos en la formación de la matriz de cutina. El tomate cultivado, junto con 12 especies de tomates silvestres, forma parte de la sección Lycopersicon, dentro del género Solanum. La variabilidad natural presente en las especies silvestres de tomate convierte a estas en un potente recurso para la mejora del tomate cultivado. Sin embargo, a nivel de cutícula son pocos los trabajos que han ahondado en esta variedad existente. Por ello, en la presente tesis se planteó como objetivo la caracterización preliminar de la cutícula del fruto de diversas entradas de las especies de la sección Lycopersicon, con especial énfasis en su desarrollo anatómico. Así, se ha constatado la existencia de una variabilidad importante para caracteres tales como el grosor, grado de invaginación y composición de la cutícula. La implicación de estos caracteres en las propiedades biomecánicas e hídricas, de gran interés agronómico, sugieren su potencial aprovechamiento en programas de mejora.

Ilustraciones y fotografías En este libro se presentan resultados de los trabajos de investigación realizados en cuatro materiales de guayaba, Regional Roja (RR), Regional Blanca (RB), Guavata Victoria (GV) y Ráquira (RQ), en tres sitios de producción de la provincia de Vélez, Santander: Puente Nacional, Barbosa y Vélez, dentro del programa “Desarrollo de productos funcionales promisorios a partir de la guayaba (Psidium guajava L.) para el fortalecimiento de la cadena productiva”. Así, en los tres primeros capítulos se presentan resultados del proyecto “Caracterización ecofisiológica de variedades de guayaba por función de uso”; en los capítulos 4 y 5 resultados del proyecto “Desarrollo de aditivos naturales de color y aroma a partir de frutas de guayaba”, y en los capítulos 6, 7 y 8 los del proyecto “Obtención de antioxidantes y fibra dietaria a partir de la guayaba”. / Abstract: This book presents the results of research on four guava materials – Regional Roja (RR), Regional Blanca (RB), Guavatá Victoria (GV) and Ráquira (RQ) - at three production sites in the province of Vélez, Santander (Puente Nacional, Barbosa, and Vélez) that participate in the program “Development of promising guava-based functional products for strengthening the productive chain”. The first three chapters present the results of the project “Ecophysiological characterization of guava varieties by use function”. Chapters 4 and 5 present the results of the project “Development of natural color and aroma additives based on guava fruits”. Finally, in Chapters 6, 7 and 8 the results of the project “Obtaining antioxidants and dietary fiber from the guava” are presented. (Texto tomado de la fuente). ISBN de la versión impresa 9789587194104 Primera edición