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Tesis:

Estudio genético y potencial de cultivo de Avellano chileno (Gevuina avellana Mol.)

  • Autor: MOYA MORAGA, Mario René

  • Título: Estudio genético y potencial de cultivo de Avellano chileno (Gevuina avellana Mol.)

  • Fecha: 2023

  • Materia:

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS

  • Departamentos: BIOTECNOLOGIA-BIOLOGIA VEGETAL

  • Acceso electrónico: https://oa.upm.es/76635/

  • Director/a 1º: PÉREZ RUIZ, César

  • Resumen: La tesis de encuentra dividida en tres capítulos. En el primer capítulo se planteó como objetivo determinar la diversidad y estructura genética de la especie, además de evaluar su distribución ecológica y comportamiento frente a los efectos negativos del cambio climático. El segundo capítulo tuvo como objetivo conocer la diversidad y composición del microbioma presente en estas poblaciones, con el fin de dilucidar los posibles modos de acción entre la especie y su rizomicrobioma, de tal forma de comprender cómo estas interacciones impactarían sobre la salud vegetal y el ecosistema. Finalmente, el tercer capítulo estuvo orientado a comprender los rasgos funcionales de estas interacciones planta-rizomicrobioma a través de una caracterización de las respuestas de plantas inoculadas con hongos endófitos frente a condiciones de estrés por sequía, de tal forma de considerar esta simbiosis funcional benéfica entre la planta y sus microorganismos asociados para impulsar una estrategia agroecológica que promueva el desarrollo de un cultivo sostenible y respetuoso con el medio ambiente. Los resultados indicaron que las poblaciones naturales de G. avellana se distribuyen principalmente en cordones montañosos de la Cordillera de la Costa y la Cordillera de los Andes. Corresponden a poblaciones con baja diferenciación genética (Fst = 0.052; P <0.001), y cuya distribución se encuentra principalmente determinada por la temperatura media (43.7%) y vapor de agua (23.4%), por lo que se proyecta, que por efectos del cambio climático estas poblaciones se verán disminuidas en un 50% de aquí a 20 años. En cuanto a la composición de su rizomicrobioma, se determinó, en base a un análisis metagenómico que, G. avellana Mol. y su microbioma han coevolucionado mediante un régimen mutualista, en donde dicho ecosistema se encuentra saludable y en equilibrio, debido a la alta diversidad y uniformidad encontrada entre las poblaciones de estudio. Se determinó que estas interacciones planta-microorganismos son funcionales y tienen un efecto positivo sobre la respuesta de la planta frente a condiciones de estrés hídrico, aumentando su actividad antioxidante y la producción de moléculas osmoprotectoras como Prolina, en donde se observó, además, una expresión diferencial de genes relacionados con la respuesta al estrés por sequía (Prolina, NCED3, PiP2, PYR1, entre otros). Finalmente se observó que éstas interacciones al parecer presentan una fuerte correlación especie-específica, ya que en plantas inoculadas con hongos endófitos se lograron desarrollar las estructuras características de sus raíces denominadas “raíces proteiformes” y que son las responsables de mejorar la nutrición vegetal. ABSTRACT The thesis has three chapters. In the first chapter, the objective was to determine the diversity and genetic structure of the species, in addition to evaluating its ecological distribution and behavior against the negative effects of climate change. The second chapter aimed to know the diversity and composition of the microbiome present in these populations, to elucidate the possible modes of action between the species and its rhizomicrobiome, and to understand how these interactions would impact plant health and the ecosystem. Finally, the third chapter was oriented to understand the functional features of these plant-rhizomicrobiome interactions through a characterization of the responses of plants inoculated with endophytic fungi under drought stress conditions, in such a way as to consider this beneficial functional symbiosis between the plant and its associated microorganisms to promote an agroecological strategy that promotes the development of a sustainable and environmentally friendly crop. The results indicated that the natural populations of G. avellana are distributed mainly in mountain ranges of the Cordillera de la Costa and the Cordillera de Los Andes. They correspond to populations with low genetic differentiation (Fst = 0.052; P <0.001), and whose distribution is mainly determined by mean temperature (43.7%) and water vapor (23.4%), for which reason it is projected that due to the effects due to climate change, these populations will be reduced by 50% in 20 years. Regarding the composition of its rhizomicrobiome, it was determined, based on a metagenomic analysis, that G. avellana Mol. and its microbiome have coevolved through a mutualistic regime, where the mentioned ecosystem is healthy and in balance, due to the high diversity and uniformity found among the study populations. It was determined that these plant-microorganism interactions are functional and have a positive effect on the plant's response to water stress conditions, increasing its antioxidant activity and the production of osmoprotective molecules such as Proline, where an expression of differential of genes was also observed. They related to the response to drought stress (Prolina, NCED3, PiP2, PYR1, among others). Finally, it was observed that these interactions appear to have a strong species-specific correlation since plants inoculated with endophytic fungi were able to develop characteristic root structures called "proteiform roots" which are responsible for improving plant nutrition.