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[SPA] Los depósitos de lodos de flotación son considerados un grave problema medio ambiental debido a la presencia de elevadas concentraciones de metales pesados. Con la intención de alcanzar su restauración, se han propuesto técnicas de fitomanejo consistentes en formar una cubierta vegetal estable sobre sus superficies. Para conseguir esto, puede ser beneficioso contar con una comunidad bacteriana adaptada a las condiciones adversas específicas de estos residuos. El objetivo de este proyecto fue evaluar qué factores (edáficos, vegetación y composición bacteriana) determinan la funcionalidad del suelo durante los procesos de fitomanejo en zonas mineras semiáridas. El estudio reveló que la vegetación presente en los depósitos mineros fue capaz de estimular, a pesar de las condiciones edáficas deficientes, el desarrollo de una comunidad bacteriana organotrófica implicada en ciclos biogeoquímicos de nutrientes, y por lo tanto, con capacidad para apoyar la sostenibilidad a largo plazo del sistema. [ENG] Mine tailings piles are considered one of the most environmental damaging anthropogenic issues worldwide due to the occurrence of high metal(loid)s concentrations. In order to achieve tailings’ restoration, phytomanagement has raised up as an interesting alternative, which consists of improving a self-sustaining vegetation cover. In this process the bacterial community, adapted to extreme conditions, may play an important role. The objective of this work was to elucidate which factors, including edaphic, vegetation and bacterial composition aspects, determine soil functionality in the phytomagement of mine tailings piles in semiarid areas. The presence of plants in vegetated patches at tailings revealed a positive effect on soil fertility and microbiological indicators, stimulating the presence of bacterial orders involved in key biogeochemical cycles. This functionality of impacted tailings sites, which even showed unfavourable edaphic conditions, may support its long-term sustainability. Proyecto financiado por FEDER/Ministerio de Ciencia e Innovación–Agencia Estatal de Investigación. Proyecto CGL2017-82264-R.

[SPA] La presente propuesta de tesis doctoral busca aportar soluciones científico-técnicas para el fitomanejo de residuos mineros en la Sierra de Cartagena-La Unión, como parte de una estrategia de restauración ambiental sostenible a largo plazo. El objetivo general de la tesis doctoral es valorar en qué medida la adición de enmiendas orgánicas (combinación compost/biochar) y/o establecimiento de plantas pueden afectar a la estructura de las comunidades microbianas autóctonas y desencadenar procesos de evolución edáfica que redunden en la mejora de la funcionalidad del suelo desde el punto de vista microbiológico, incidiendo en aspectos relacionados con los cambios en la microbiología del suelo y el comportamiento de especies vegetales autóctonas (biomasa, acumulación de metales) dentro del contexto del fitomanejo de residuos mineros en zonas semiáridas. [ENG] This proposal of PhD thesis will focus on proposing suitable scientific and technical alternatives for the phytomanagment of metal(loid) enriched mine tailings in the Sierra of Cartagena-La Unión (SE Spain). Thus, a strategy for the environmental restoration at middle-long term will be implemented. The main goal of the project is to evaluate the effects of the addition of organic amendments (combination compost/biochar) and/or of plant growth on the structure of native microbial communities and the improvement of edaphic parameters for the phytomanagement of mine tailings in semiarid areas. The enhancement of soil functionality will be assessed attending to microbiological changes, including the structure of microbial populations and the behaviour of pioneer plant species (plant biomass, metal uptake). Financial support for this research was provided by FEDER/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades – Agencia Estatal de Investigación-Project CGL2017-82264-R. We acknowledge N. Andreu Somavilla and J. Ponomarenko from CGR by their help in data processing. We also acknowledge Julia Muñoz Fructuoso from IBV-UPCT for her help and assistance in lab analytical procedures.

[SPA] Las plantas han desarrollado una organización compleja para hacer frente a los cambios ambientales, sincronizando sus procesos fisiológicos y metabolismo con la rotación del eje de la Tierra. Este ritmo está regulado por el reloj circadiano, un intrincado sistema basado en un conjunto de genes llamado oscilador, que forma varias respuestas cíclicas de transcripción y traducción. GIGANTEA (GI), una proteína nuclear específica de la planta, es un gen que pertenece al ciclo de la tarde del sistema génico, que regula el ritmo circadiano. Este gen se caracteriza por sus acciones pleiotrópicas, que incluyen el tiempo de floración, el crecimiento y la defensa contra patógenos. Aquí mostramos cómo el silenciamiento específico del gen GI, a través de la técnica de interferencia de ARN, afecta el desarrollo vegetativo en Petunia. [ENG] Plants have developed a complex organization to cope with environmental changes, synchronizing their physiological processes and metabolism with the rotation of the Earth’s axis. This rhythm is regulated by the circadian clock, an intricate system based on a set of genes called the oscillator, forming several feedback loops of transcription and translation. GIGANTEA (GI), a plant-specific nuclear protein, is a gene belonging to the evening loop of the circadian gene regulatory system. This gene is characterized by its pleiotropic actions, including flowering time, growth and defense against pathogens. Here we show how the specific silencing of the GI gene, through the RNA-interference technique, affects the vegetative development in Petunia. Quisiera agradecer al Instituto de Biotecnología Vegetal (IBV), especialmente a mi director y a mis codirectores de tesis, la Dr. Julia Weiss, al Dr. Cesar Petri Serrano y al Dr. Marcos Egea Gutiérrez-Cortines por su disposición y su valioso asesoramiento. También quisiera agradecer la Beca de Especialización Científica y Técnica asociada a actividades de I+D+i de la UPCT (Ref: B-065/16). Esta obra forma parte de los proyectos BFU-2013-45148-R y Seneca 19398/PI/14.

[SPA] El sistema CRISPR Cas9 se ha convertido hoy en día, en la tecnología de edición genómica más utilizada en el mundo científico. Aunque se encuentra en constante evolución, uno de los principales problemas que persiste es la falta de herramientas bioinformáticas sólidas para el diseño de ARN guía (gRNA) para diferentes especies con alta efectividad y especificidad. Aquí, describimos la metodología de diseño y generación de sgRNAs para la edición del genoma a través la tecnología CRISPR/Cas9 en Solanáceas. [ENG] The CRISPR/Cas9 system nowadays has become the most used genome editing technology in the scientific world. Although this technique is in constant evolution, one of the main problems that persists is the lack of solid bioinformatics tools for the design of guide-RNAs (gRNA) for different species with high effectiveness and specificity. Here, we describe the methodology of design and generation of gRNA for genome editing through CRISPR/Cas9 technology in Solanaceae. Quisiera agradecer al Instituto de Biotecnología Vegetal (IBV), especialmente a mi director y codirector de tesis, la Dra. Julia Weiss y al Dr. Cesar Petri Serrano por su disposición y su valioso asesoramiento. Esta obra forma parte de los proyectos BFU-2013-45148-R y Seneca 19398/PI/14.

[SPA] La bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens, es un patógeno vegetal responsable de la inducción de tumores en dicotiledóneas. Debido a su capacidad de transferir un segmento muy especifico de ADN a células vegetales es el método más frecuentemente utilizado para la introducción de genes en plantas, la sobreexpresión de genes o el silenciamiento génico. En este documento se trata de la transformación de la planta modelo Petunia mediada por Agrobacterium tumefaciens. [ENG] The soil bacterium, Agrobacterium tumefaciens, is a plant pathogen responsible for tumour induction in dicotyledonous plants. Due to its ability to transfer a very specific segment of DNA to the plant cells, it is nowadays the most frequently method used for the introduction of genes into plants cells, overexpression of genes or for gene silencing. This manuscript deals the transformation of the plant model Petunia mediated by Agrobacterium tumefaciens. Quisiera agradecer al Instituto de Biotecnología Vegetal (IBV), especialmente a mi director y codirector de tesis, la Dra. Julia Weiss y al Dr. Cesar Petri Serrano por su disposición y su valioso asesoramiento. Esta obra forma parte de los proyectos BFU-2013-45148-R y Seneca 19398/PI/14.

Fecha de solicitud: 29-01-2009.- Titular: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), The present invention concerns a method for transformation of woody plants which comprises the following steps: (i) selection of explants to be transformed, (ii) removal of buds present in the explants, (iii) transformation of the material, (iv) development of the meristems, (v) selection of transformed shoots, which can be used for the introduction of specific genes which endow the transformed plant with useful features, such as genes for resistance to diseases, genes associated with productivity, with fruit quality, with organoleptic or nutritional properties, with tolerance to drought, salinity or other stresses, or any other feature or pertinent features. In reality any gene, derived from any organism, which can be introduced by means of the method as per the present invention and which can bring an improvement of any class to the existing germoplasm., Las preocupaciones de la presente invención un método para la transformación de plantas arboladas que comprende las etapas de la continuación: (i) selección de explantes que se transformarán, (ii) eliminación de los brotes presentes en los explantes, (iii) transformación del material de tipo, (iv) desarrollo de los meristems, (v) selección de brotes transformados, que el bote sea utilizado para la introducción de genes específicos que doten la planta transformada con las características útiles, tales como genes para la resistencia a las enfermedades, los genes asociados con productividad, con calidad de la fruta, con las propiedades organolépticas o nutritivas, con tolerancia a la sequía, a la salinidad o a los distintos esfuerzos, o cualquieres distintas características del característica o pertinentes. En realidad cualquier gen, derivado de cualquier organismo, a que el bote se introduzca por medio del método según la presente invención y a que lleve el bote una mejora de cualquier clase al germoplasm existente.

Procedimiento para modificar genéticamente plantas leñosas mediante la utilización de células con capacidad meristemática. La presente invención se refiere a un procedimiento de transformación de plantas leñosas que comprende las siguientes etapas: (i) selección de explantos a transformar, (ii) eliminación de yemas presentes en los explantos, (iii) transformación del material, (iv) desarrollo de meristemos, (v) selección de brotes transformados, que se puede utilizar para la introducción de genes específicos que permitan incorporar caracteres interesantes a la planta transformada, tales como genes de resistencia a enfermedades, genes relacionados con la productividad, con la calidad de fruto, con sus propiedades organolépticas o nutritivas, con la tolerancia a sequía, salinidad u otros estreses, o cualquier otro carácter o caracteres de interés. En realidad cualquier gen, procedente de cualquier organismo, que sea susceptible de ser introducido mediante el procedimiento objeto dela presente invención y que pueda suponer una mejora de cualquier clase en el germoplasma existente., Consejo Superior de Investigaciones Científicas (España), Vitrotech Biotecnología Vegetal SL, B1 Patente con informe sobre el estado de la ténica

Tesis doctoral, Departamento de Biología Vegetal de la Universidad de Murcia.-- Fecha de defensa: 23/07/2005. Calificación: Sobresaliente cum laude., En esta tesis se ha optimizado un protocolo de regeneración a partir de material varietal de ‘Helena’ y ‘Canino’ de albaricoquero (Prunus armeniaca L.). Mediante el estudio de los diversos factores que afectan la transformación de material adulto, se ha establecido por primera vez un protocolo eficiente de transformación mediada por Agrobacterium tumefaciens de una variedad comercial de albaricoquero. El diseño de una estrategia de selección gradual con paromomicina ha permitido la regeneración de plántulas transformadas con los genes marcadores nptII y sgfp o gus, con las eficiencias más elevadas que se han publicado hasta el momento para transformar material varietal en especies del género Prunus, aunque la baja viabilidad de las yemas transformadas redujo el número final de plantas obtenidas. El protocolo establecido en esta tesis sienta las bases que permitirán la introducción de genes de interés agronómico y comercial, modificando de manera discreta variedades élite aceptadas y establecidas en el mercado.

9 pages., A procedure to transfer marker genes to apricot leaves has been developed by assessment of different factors affecting early Agrobacterium-mediated transformation steps. Three oncogenic strains (C58, Ach5 and A281) were equally efficient in inciting tumours in apricot seedlings, however two disarmed derivatives from those strains (C58/pMP90 and EHA105) differently transformed apricot leaves in vitro. Maximum transient gfp expression was found 7-9 d after infection and stable expression could be determined four weeks later. An optimized procedure, based on transformation efficiencies (measured as percentage of transformed explants and average gfp spots per transformed explant) and control of the Agrobacterium growth after co-culture, was established. It consisted of infecting leaves for 10 min in a bacterial suspension (cultured for 24 h in a simplified medium with 500 μM AS and diluted to about 107 cfu ml-1), with a co-culture time of 4 d in the presence of l00 μM acetosyringone.With these conditions all explants were transformed and more than 20 gfp spots per explant, as average, were recorded. Calli expressing gfp and resistant to 172 μM kanamycin have been obtained and maintained in culture for more than one year. Amplification of both transgenes was also verified by PCR and its integration by southern blot analysis. This is, to our knowledge, the first report on transformation of apricot leaves with an adult origin.

[SPA] Los depósitos de estériles mineros (o balsas mineras) se encuentran formados por los residuos procedentes de las labores de concentración de minerales, y están considerados como uno de los principales problemas medioambientales asociados a las antiguas zonas de minería metálica. Los materiales que constituyen estas estructuras suelen presentar propiedades físico-químicas extremas como pHs ácidos o básicos, ausencia de estructura edáfica, salinidad, elevadas concentraciones de metal(oid)es, bajos contenidos en nutrientes y en materia orgánica, etc. Estas condiciones dificultan el establecimiento y crecimiento de plantas, manteniendo sus superficies desnudas, expuestas a los agentes erosivos. El empleo del fitomanejo, en términos de fitoestabilización, se considera la alternativa más eficiente para disminuir los riesgos medioambientales asociados a las balsas mineras. Esta técnica plantea la implantación de una cubierta vegetal estable sobre la superficie de las balsas mineras que evite la erosión y fije las partículas metálicas en la rizosfera. Con el fin de mejorar las deficientes condiciones de fertilidad de las balsas mineras y facilitar el establecimiento de la vegetación se recurre, de modo habitual, a la adición de enmiendas orgánicas. Si bien se ha constatado el efecto positivo que a corto plazo tiene la adición de estas enmiendas sobre la cubierta vegetal, no existe mucha información en relación al mantenimiento de la funcionalidad edáfica en estas balsas mineras en una escala temporal más amplia. Este hecho podría estar condicionado, en gran medida, por la presencia de una comunidad microbiana tolerante a las condiciones físico-químicas de los depósitos mineros, y que además, participe activamente en los procesos biogeoquímicos del suelo. La presente Tesis Doctoral pretende contribuir al avance del conocimiento de la relación entre los factores edáficos y microbiológicos implicados en el establecimiento de especies vegetales en antiguos depósitos mineros. Para ello, plantea como finalidad principal profundizar en el conocimiento de los procesos de evolución edáfica que dotan de sostenibilidad a los proyectos de fitomanejo de residuos mineros dentro del contexto de zonas áridas y semiáridas, evaluando la regeneración de la funcionalidad del suelo a través de la mejora de los ciclos biogeoquímicos y valorando los efectos concretos de la adición de enmiendas desde el punto de vista microbiológico. Para tal fin, la Tesis Doctoral fue dividida en dos partes: una fase de trabajo de campo en un depósito minero situado en el antiguo Distrito Minero de Cartagena-La Unión, y una fase experimental llevada a cabo en condiciones controladas en una cámara de cultivo situada en el Instituto de Biotecnología Vegetal de la UPCT. Los trabajos desarrollados en estas dos partes respondieron a cuatro objetivos específicos: El primer objetivo consistió en determinar qué factores, de entre los aspectos edáficos, vegetales y microbiológicos, resultaban determinantes para la funcionalidad del suelo en el fitomanejo de balsas mineras en zonas semiáridas. Para ello, se realizó un estudio de campo utilizando un diseño experimental basado en un transecto a lo largo de una antigua balsa minera del Distrito de Cartagena-La Unión. Dicho transecto incluyó tanto zonas no impactadas (control) como zonas dentro del cuerpo de la propia balsa en las que se tomaron muestras de suelo para su caracterización química y microbiológica. Los resultados mostraron que los cambios en las abundancias relativas de las bacterias a través del transecto se explicaron mejor por factores relacionados con la fertilidad del suelo y la presencia de plantas que por las concentraciones de metales. Esta presencia de vegetación espontánea en las balsas mineras permitió la transición desde órdenes de bacterias litotróficas, dominantes en áreas desprovista de vegetación, a grupos de carácter organotrófico, algunos de los cuales también estuvieron presentes en suelos no contaminados de la zona. Este último hecho permitió afirmar que los procesos de sucesión edáfica mediados por plantas podrían estimular ciclos biogeoquímicos similares a los que tienen lugar en sistemas no contaminados. A diferencia de las bacterias, las variaciones en la abundancia relativa de los hongos a través del transecto no se explicaron por los parámetros edáficos o la presencia de plantas, sino que parecían estar más relacionados con la distribución espacial o los tipos de sustratos orgánicos presentes. El segundo objetivo se centró en identificar los factores edáficos, incluidos los microbiológicos, que determinaban el establecimiento de plantas con diferentes estrategias de crecimiento en depósitos mineros de entornos semiáridos. Para este fin, se realizó una caracterización edáfica y microbiológica de la rizosfera de una especie ruderal pionera, Zygophyllum fabago, y dos especies arbóreas, Pinus halepensis y Tetraclinis articulata, que crecen espontáneamente en la balsa minera seleccionada para el primer objetivo y trabajo de la Tesis. Los resultados revelaron que Z. fabago colonizó selectivamente zonas de la balsa caracterizadas por una alta salinidad (3.5 dS m-1) y altos porcentajes de limo (42 %), mostrando una composición microbiana en su rizosfera que incluía grupos halotolerantes. Las dos especies arbóreas crecieron en áreas de salinidad moderada de la balsa (1.7 dS m-1) con altos porcentajes de arena (85 %), donde Actinomycetales fue el orden bacteriano más abundante. Las diferencias en el comportamiento micorrícico de ambas especies arbóreas (ecto-micorrícico para P. halepensis y endo-micorrícico para T. articulata) podría explicar las diferencias encontradas entre su composición fúngica. En relación al fitomanejo, estos resultados mostraron que la colonización selectiva en nichos edáficos específicos de especies vegetales con diferentes estrategias de crecimiento permitiría aumentar la biodiversidad y la resistencia del sistema frente a factores de estrés ambientales. El tercer objetivo se centró en evaluar los efectos de la aplicación de dos enmiendas orgánicas en la composición microbiana (bacteriana y fúngica) de balsas mineras. Para ello, se llevó a cabo un experimento en mesocosmos, donde un residuo minero procedente de la balsa caracterizada en el primer objetivo fue enmendado con compost de estiércol, biochar o su combinación. Estos tratamientos, junto a un tratamiento control sin enmendar, fueron mantenidos durante 6 meses en una cámara de cultivo con condiciones controladas. Se llevaron a cabo tres muestreos de suelo, para su caracterización edáfica y microbiológica, en los meses uno, tres y seis. Los resultados mostraron que el compost tuvo un efecto más marcado sobre las propiedades de suelo que el biochar, especialmente en la etapa inicial del experimento donde los tratamientos con compost presentaron un mayor aumento de los valores de carbono orgánico disuelto y metales extraíbles en agua. Sin embargo, las concentraciones de estos parámetros disminuyeron a lo largo del experimento. En cuanto a la composición bacteriana, se observó una fuerte correlación de las abundancias relativas de algunos órdenes de bacterias (Flavobacteriales y Sphingobacteriales) con las concentraciones decrecientes de carbono lábil y la aparición progresiva conforme avanzaba el experimento de otros grupos más especializados en la descomposición de fuentes de carbono más estable (Xanthomonadales y Myxococcales). El biochar favoreció la presencia de bacterias descomponedoras (Actinomycetales) especializadas en la degradación de compuestos con lignina u otras sustancias de carbono recalcitrantes. A diferencia de las bacterias, solo unos pocos órdenes de hongos (Sordariales y Microascales) aumentaron su abundancia relativa en los tratamientos que contenían compost, mientras que el resto mostró una disminución o ningún efecto. El tratamiento combinado de biochar-compost podría resultar una opción viable para optimizar la funcionalidad microbiológica de los depósitos mineros debido a su capacidad para favorecer tanto microorganismos especializados en la degradación de materia orgánica lábil como compleja. Por último, el cuarto objetivo tuvo la finalidad de evaluar los efectos de la presencia de plantas u hojarasca sobre la composición microbiana en sustratos mineros previamente enmendados con compost y/o biochar. Esto permitiría determinar la viabilidad de las comunidades microbianas presentes en residuos mineros enmendados para sustentar los ciclos biogeoquímicos desencadenados por la presencia de vegetación. Para ello, se seleccionó una especie vegetal pionera, Piptatherum miliaceum, procedente de depósitos mineros del Distrito Minero Cartagena-La Unión. Las semillas de P. miliaceum o su hojarasca se incorporaron a los mesocosmos empleados en el experimento recogido en el tercer objetivo. Los resultados mostraron que los efectos de la presencia de hojarasca o planta en la composición microbiana estuvieron muy condicionados por la presencia previa de enmiendas, especialmente de compost. En aquellos tratamientos que contenían compost el mayor crecimiento de las plantas favoreció una mayor diferenciación de la composición bacteriana y fúngica, mientras que en los tratamientos sin enmiendas o solo tratados con biochar (con menor crecimiento de plantas), la hojarasca jugó un papel más importante en la determinación de la composición microbiana, especialmente de bacterias. El mayor crecimiento de las plantas favoreció el incremento de grupos bacterianos cuyas abundancias relativas se habían visto disminuidas por la presencia de compost (e.g. Actinomycetales) y de otros grupos relacionados con el desarrollo rizosférico (e.g. Rhizobiales). Esto mostró la especial habilidad de las plantas para configurar su microbioma específico. El empleo de combinaciones biochar-compost podría resultar viable para facilitar la consecución de una cubierta vegetal estable en depósitos mineros, ya que favorece el crecimiento vegetal (mayor biomasa), aporta una fuente de carbono estable (biochar) y facilita el desarrollo del microbioma rizosférico. [ENG] Mine tailings are wastes composed by the left-overs of the ore-processing activities, and they are considered as the main responsible for environmental health impacts in former metallic mining areas. The bare areas of the tailings are usually impacted by wind and water erosion, which may spread the metal(loid) enriched particles to their surroundings. Phytomanagement by phytostabilization is considered a suitable alternative to decrease the environmental risks associated to mine tailings. This technique relies on the generation of a stable vegetation cover at the tailings surfaces to decrease the erosion by fixing the soil. However, soil conditions at tailings usually result unfavourable for plant growth (e.g. high metal(loid) concentrations, low fertility, high salinity) and soil conditioners are proposed to overcome this issue. Although there is a general acceptance of the benefits of using amendments for improving plant growth, there is little information on the sustainment of edaphic functionality at long-term scenarios. This issue could be related to the presence of a feasible microbiological community, which tolerates tailings conditions and actively supports biogeochemical processes. The general purpose of this PhD Thesis was to increase knowledge on the relationship between edaphic and microbiological factors involved in the spontaneous plant colonisation of mine tailings. This will improve the feasibility of phytomanagement in terms of phytostabilization applied to these environments in a semiarid climate context. In order to achieve this goal, the PhD thesis has been divided in two parts corresponding to a field survey data and mesocosm experiments carried out at the climate chamber facility at the IBV-UPCT. These research studies were designed to answer four specific goals: The first goal was to elucidate which factors, including edaphic, vegetation and microbiological aspects, determine soil functionality in the phytomagement of mine tailing piles in semiarid areas. For this purpose, a field study was conducted using an experimental transect design, which included a tailing pile and a non-mining impacted zone (as control) located at southeast Spain. The changes in bacterial relative abundances through the transect were better explained by soil fertility related factors (which in turn were related to the presence of plants) than by metals concentrations. The presence of vegetation at the tailings allowed the transition from lithotrophic bacterial orders, which dominated in bare tailings areas, to organotrophic oriented taxa, some of them shared with the non-polluted samples. These results seem to indicate that natural plant mediated successional processes might stimulate biogeochemical cycles similar to those occurring at non-polluted systems. This functionality of the impacted sites, which include unfavourable edaphic conditions, should be taken into account in the phytomanagement of mine tailings, since it may support its long-term sustainability. Unlike bacteria, variations in fungal relative abundances through the transect were not clearly explained by soil parameters or the presence of plants, since they seem to be more determinant by spatial distribution or the type of organic substrates. The second goal was focused on identifying the edaphic factors, including microbiological, which affect the establishment of plant species with contrasting growth patterns during the phytomanagement of a mine tailings pile. For this purpose, a comprehensive rhizosphere characterization was performed in an early ruderal colonizer, Zygophyllum fabago and two late successional tree species, Pinus halepensis and Tetraclinis articulata, growing at a mine tailings pile in southeast Spain. Results revealed that Z. fabago selectively colonized tailings patches characterized by high salinity (3.5 dS m-1 ) and high silt percentages (42 %), showing a specific halotolerant rhizospheric microbial composition. The two tree species grew at moderate salinity areas of the tailings pile (1.7 dS m-1 ) with high sand percentages (85 %) where Actinomycetales was the most abundant bacterial order (>10 % abundance). The contrasting mycorrhizal behaviour of both tree species (ecto-mycorrhizal for P. halepensis and endo-mycorrhizal for T. articulata) could explain the differences found between their fungal rhizospheric composition. In terms of phytomanagement, the selective plant species colonization following specific soil patches at mine tailings would increase their biodiversity and resilience against environmental stressors. The third goal was to assess the effect of the application of two organic amendments, manure compost and biochar, on soil bacterial and fungal composition at metal(loid) enriched mine tailings. The addition of compost caused stronger effects on most of soil parameters and microbial composition than the biochar, especially at the initial stage of the experiment. However, the higher dependence on labile organic carbon for some bacterial groups at the treatments containing compost determined their decay along time (Flavobacteriales and Sphingobacteriales) and the appearance of other taxa more dependent on recalcitrant organic matter (Xanthomonadales and Myxococcales). Biochar favoured bacterial decomposers (Actinomycetales) specialized in high lignin substrates and other recalcitrant carbon compounds. Unlike bacteria, only a few fungal orders increased their relative abundances in the treatments containing compost (Sordariales and Microascales), while the rest showed a decrease or remained unchanged. The mix biocharcompost may result the best option to support a more diverse microbial population in terms of soil functionality that is able to decompose both labile and recalcitrant carbon compounds. This may favour the resilience of the system against environmental stressors. Finally, the fourth goal was to evaluate the effects of the presence of plants or plant litter on the microbial composition in the previously amended tailings (with biochar and/or manure compost). This would allow to determine the feasibility of amendments for the long-term phytomanagement, as well as the ability or inability of the microbial community resulted from the amended tailings to support biogeochemical cycles without additional external inputs of amendments compatible with the rhizospheric microbiome or litter. For this purpose, a pioneer plant species (Piptatherum miliaceum) of the former Cartagena-La Unión Mining District tailings was selected. Piptatherum miliaceum seeds or its litter were incorporated to previously amended tailings substrates. Our experiment showed that the effect of plant and litter on microbial composition was dependent on the previous presence of amendments, especially compost. At those treatments containing compost, the higher growth of plants was able to shape microbial composition (both, bacterial and fungi), while at the non-amended and biochar-only containing treatments (where a scarce growth of plants occurred), litter showed a more important role, especially in shaping bacterial composition. The higher growth of plants favoured some bacterial groups, whose relative abundances were previously depleted in the compost containing treatments (e.g. Actinomycetales) and other groups related to plant rhizospheres (e.g. Rhizobiales). These results revealed the ability of plants for shaping their own rhizospheric microbiome when the amendments contribute to ameliorate the low fertility of mine tailing soils. The employment of the combinations biocharcompost could result optimal to achieve the establishment of a vegetation cover at tailings, providing at the same time an effective tool to stimulate plant growth (higher plant biomass), a recalcitrant source of organic matter (biochar) and a support for the development of a plant rhizospheric microbiome. Esta tesis doctoral ha podido llevarse a cabo gracias a la financiación recibida por FEDER / Ministerio de Ciencia e Innovación - Agencia Estatal de Investigación (España) –Proyecto: “Sustainability in the phytomanagement of mine tailings: ecophysiological and microbiological aspects” (CGL2017-82264-R). Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario (TAIDA)

[SPA] Las Solanáceas son una familia de plantas que van desde hierbas anuales hasta arbustos y árboles perennes. Incluyen muchas especies ornamentales apreciadas en todo el mundo, como el género Petunia, Browallia y Lycianthes, así como géneros de considerable impacto económico en el mercado mundial. Entre estos se encuentran la patata (S. tuberosum) tomate, (S .lycopersicum) y berenjena (S. melongena), tabaco (Nicotiana tabaccum) o pimiento (C. annuum) que incluye las variedades chili y pimiento dulce, dos de las más comercializadas en el mundo. El objetivo de esta tesis fue llevar a cabo un análisis genético comparativo del gen GIGANTEA (GI), para profundizar en el conocimiento de su expresión y regulación génica, así como el papel que desempeña en el control del desarrollo y ritmo circadiano en las Solanáceas. Para lograr los objetivos que nos propusimos analizamos en el sistema modelo Petunia x hybrida los dos parálogos préviamente identificados PhGI1 y PhGI2, a través de dos técnicas distintas: primero creando líneas de perdida de función, por cada uno de los dos parálogos, mediante técnica de ARN de interferencia y posteriormente mutantes knock-out mediante la técnica CRISPR/Cas9, para confirmar los resultados obtenidos. Se realizaron análisis de fenotipado de los caracteres vegetativos y reproductivos, genotipado y análisis de los componentes volátiles utilizando el método SPME desde el espacio de cabeza, seguido de GC/MS. Dentro de los estudios realizados hemos podido observar cómo los parálogos comparten funciones comunes. Ambos tienen efectos menores en el ritmo y la expresión de los genes del reloj. Esto es debido a que la función de GI ocurre a través de las interacciones proteína-proteína. PhGI1 y PhGI2 actúan como reguladores negativos del crecimiento vegetativo, controlando el tamaño y el contenido relativo de clorofila de las hojas, así como la longitud de entrenudos. Con respecto a los caracteres generativos, hemos identificado una nueva función aún no descrita hasta ahora. Líneas silenciadas para cada uno de los paralogos, presentaron flores abortadas caracterizadas por la senescencia temprana de los tejidos. Además, el número total y el tamaño de las flores fue menor en comparación con el fenotipo silvestre. Al mismo tiempo se observó como la cantidad y el perfil de los compuestos volátiles emitidos resultó afectado en las líneas silenciadas. La cantidad total de aromas emitidos durante 24 horas resultó inferior en comparación con el fenotipo silvestre y el perfil de aromas emitidos durante el día resultó alterado. Los resultados de está Tesis confirman que PhGI1 y PhGI2 están involucrados en el desarrollo floral. Observamos también diferentes fenotipos entre las líneas silenciadas para cada uno de los parálogos, particularmente en el control del tiempo de floración. Aunque el silenciamiento de PhGI1 no mostró ninguna diferencia en comparación con el fenotipo silvestre, plantas silenciadas en PhGI2 mostraron un retraso de entre dos/tres semanas más tarde en la floración, confirmándose como gen cuya pérdida de función provoca floración tardía, ya descrito en Arabidopsis thaliana. Estos datos confirmaron la hipótesis previa de que algunos genes duplicados podrían haber sufrido subfuncionalización o neofuncionalización. [ENG] Solanaceae are a family of plants ranging from annual grasses to evergreen shrubs and trees. They include many ornamental species appreciated around the world, such as the genus Petunia, Browallia and Lycianthes, as well as genera of considerable economic impact on the world trade such as potato (S. tuberosum), tomato (S .lycopersicum), eggplant (S. melongena), tobacco (Nicotiana tabaccum) and pepper (Capsicum annuum) that includes the chili pepper and bell pepper varieties, two of the most commercialized in the world. The objective of this thesis was to carry out a comparative genetic analysis of the GIGANTEA (GI) gene, to deepen the knowledge of its expression and gene regulation, as well as the role it plays in the control plant development and circadian rhythm in Solanaceae. In order to achieve the objectives that we set, we analyzed in the model system Petunia x hybrida the two paralogs previously identified PhGI1 and PhGI2, through two different techniques: first creating loss of function lines for each of the two paralogs, using the interference- RNA technique and subsequently knock-out mutants using the CRISPR/Cas9 technique to confirm the results obtained. Phenotypic analysis of vegetative and reproductive traits, genotyping and volatile components analysis were performed using the SPME method from the headspace, followed by GC/MS. Among the studies carried out we have been able to observe how the paralogs share common functions. Both have minor effects on the timing and expression of clock genes, this could be because GI molecular function occurs through protein-protein interactions. PhGI1 and PhGI2 act as negative regulators of vegetative growth, controlling the size and relative content of chlorophyll in the leaves, as well as the internode distance. Regarding generative characters, we have identified a new function non described so far. Both, PhGI1 and PhGI2, silenced plants presented aborted flowers characterized by early tissue senescence. Furthermore, the size and total number of the flowers were reduced compared to the wild type phenotypes. At the same time, it was observed how the amount and the profile of the volatile compounds emitted were affected in the silenced lines. The total amount of aromas emitted during 24 hours was lower compared to wild type phenotypes and the profile of aromas emitted during the day was altered. Our results confirm that PhGI1 and PhGI2 are involved in flower development. We also observed different behaviors between the silencing of each paralog, particularly in the control of the flowering time. Although PhGI1-silenced plants did not show difference compared to wild type phenotypes, PhGI2-silenced plants flowered two to three weeks later, confirming itself as a late-flowering mutant, as already described in Arabidopsis thaliana. These data confirmed the previously hypothesized idea that some duplicate may undergo subfunctionalization or neofunctionalization. Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de Doctorado de Técnicas avanzadas en investigación y desarrollo agrario y alimentario