Tesis doctorales DABA - ABES Doktoretza tesiak
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Publication Embargo Phenotyping in alfalfa: spectral technologies for yield and quality estimations in both laboratory and field conditions(2025) Gámez Guzmán, Angie Lorena; Aranjuelo Michelena, Iker; Araus Ortega, José Luis; Santesteban García, Gonzaga; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Gobierno de Navarra / Nafarroako GobernuaLa alfalfa (Medicago sativa L.) es uno de los forrajes más importantes a nivel mundial para la alimentación de ganado. Es una legumbre que provee una alta calidad de forraje, con un considerable contenido en proteínas, carbohidratos y minerales. El cultivo de la alfalfa normalmente es cortada o cosechada varias veces durante un mismo año y muestra un rápido crecimiento después del corte. El monitoreo oportuno y a tiempo del cultivo es cada vez más importante para proveer de un forraje con una calidad adecuada. Sin embargo, agricultores deben enfrentarse a retos no solo para estimar importantes parámetros para la nutrición animal sino también para decidir el óptimo punto de corte con un adecuado balance entre rendimiento y calidad del cultivo. Adicionalmente, en el contexto actual de cambio climático, los sistemas agrícolas deben evolucionar en una actividad más sustentable que reduzca el impacto ambiental y satisfaga las necesidades de una población creciente con los actuales cambios en los hábitos de consumo. Para afrontar estos desafíos en un sistema de producción de forrajes (estimación de rendimiento y calidad, además de identificar el punto óptimo de corte) bajo una perspectiva de cambio climático, es esencial obtener información espacio-temporal en tiempo real. El surgimiento de tecnologías de teledetección aplicadas a la agricultura podría mejorar las estimaciones tradicionales de biomasa y calidad antes de la cosecha. Además, el incremento en la disponibilidad de equipos y plataformas (p.e. satélites, sensores espectrales proximales) podrían dar soporte en la toma de decisiones efectivas para monitorear los cultivos. A pesar de la importancia del papel que cumple la alfalfa en la industria ganadera, el estudio de la aplicación de tecnología de teledetección está más frecuentemente centrada en otros cultivos, como el trigo. Esta tesis tiene como objetivo integrar nuevas perspectivas en el uso de tecnología de teledetección y equipos proximales para estimar los rendimientos y la calidad de la alfalfa en diferentes estados fenológicos del cultivo bajo condiciones de laboratorio y campo. Para esto se usaron espectrómetros de mesa y portátiles miniaturizados en laboratorio (Capítulo I), teledetección pasiva como el satélite Sentinel-2 (Capítulo II) y espectrómetro hiperespectral proximal bajo condiciones de campo (Capítulo III y IV). El Capítulo I examinó la aplicabilidad de un espectrómetro de mesa y cuatro equipos “de mano” para estimar los contenidas de azúcares solubles, almidón, carbono (C), nitrógeno (N) y composición mineral en muestras de alfalfa secas y molidas. Los resultados indicaron que el uso del modelo de regresión mínimos cuadrados parciales (PLS) basado en la reflectancia fue capaz de explicar la variabilidad en el contenido de sacarosa, N, potasio (K) y fósforo (P) con alta precisión cuando el espectrómetro de mano de amplio rango en el espectro (350-2500 nm) fue usado. Los resultados enfatizaron en la viabilidad del uso de equipos portátiles, considerando la alta precisión en las estimaciones y su versatilidad para ser usados tanto en laboratorio como en el campo. El capítulo II evaluó las estimaciones del rendimiento en tres estados fenológicos de desarrollo (vegetativo temprano, vegetativo tardío y botón floral) usando índices de vegetación (VIs) extraídos de imágenes del satélite Sentinel-2 y su combinación con datos meteorológicos. Este capítulo comparó la tradicional regresión multilineal y dos algoritmos de machine learning (Least Absolute Shrinkage and Selection Operator - LASSO and Random Forest - RF). Los resultados revelaron que las estimaciones de rendimiento no fueron óptimas cuando solos los VIs o los datos meteorológicos se usaron por si solos como predictores en el modelo. Sin embargo, su combinación mejoró significativamente las estimaciones. Además, las estimaciones en vegetativo tardío y botón floral fueron más precisas comparadas con las obtenidas en vegetativo temprano, aunque dichas precisiones se obtuvieron en función del algoritmo usado. Por ejemplo, RF explicó mejor la variabilidad del rendimiento en vegetativo temprano y tardío, mientras que el uso de la regresión multilineal resultó en dar la mejor estimación durante el estadio de botón floral. Los resultados sugieren la posibilidad de extender la generación de estimaciones durante múltiples años para incrementar la precisión de los modelos. La predicción de la biomasa aérea y parámetros de calidad usando un equipo proximal de amplio rango espectral bajo condiciones de campo basa en la reflectancia a nivel de canopy y hoja fue explorado en el Capítulo III. La reflectancia, los grados días de crecimiento acumulados y datos meteorológicos fueron usados como predictores en tres modelos diferentes. Adicionalmente, regiones específicas del espectro asociadas con cada parámetro fueron identificadas. Este capítulo reveló que el rendimiento del modelo difiere entre los parámetros analizados, lo que podría estar relacionado con la variación intraespecífica de cada uno. Los resultados mostraron que las mejores estimaciones, basadas en la alta precisión y coeficiente de determinación, fueron obtenidas para biomasa, y los contenidos de sacarosa, flavonoides y N; para estos parámetros las regiones del visible y el infrarrojo cercano fueron seleccionadas como importantes predictores. Con relación a la estimación del contenido de minerales, los que mejor estimación obtuvieron fueron P, boro (B) y zinc (Zn), y los predictores más importantes fueron seleccionados en la región del infrarrojo cercano de onda corta. En el Capítulo IV, la composición isotópica del C (δ13C) y N (δ15N) y el contenido de aminoácidos fueron estimados bajo condiciones de limitación hídrica para seis variedades de alfalfa usando el equipo hiperespectral en campo. Estos parámetros fueron analizados a lo largo del ciclo de cultivo para explorar la pregunta de si es posible encontrar un potencial biomarcador que pueda indicar el tiempo óptimo de cosecha. Los resultados mostraron que la composición isotópica fue exitosamente estimada con una muy alta precisión, lo que abre la posibilidad de evaluar las respuestas de la planta en condiciones de estrés hídrico, dada la valiosa información del estado vegetal que ofrecen el análisis de los isótopos. Por otra parte, el aminoácido que mejor fue estimado fue el ácido- γ-aminobutírico (GABA) y, además, su contenido disminuyó significativamente en el estado de botón floral, estadio en el cual se recomienda realizar la cosecha ya que en este punto hay un adecuado balance entre rendimiento y calidad. Teniendo en cuenta que este método puede ser aplicado en un amplio rango de ambientes y bajo diferentes condiciones de estrés abiótico, este podría potencialmente contribuir a la cuantificación de otros metabolitos en plantas. Finalmente, perspectivas futuras son mencionadas al final de esta tesis que pueden ayudar a explicar las direcciones a seguir de acuerdo con los resultados obtenidos. En general, esta tesis subraya la necesidad de usar nuevas y eficientes aproximaciones en la adopción de tecnología, así como también en la aplicación de técnicas de ciencia de datos y machine learning para soportar la toma de decisiones en campo. Este punto de vista integral desde el laboratorio al campo o viceversa podría proveer de valioso conocimiento para ser integrado en las ciencias agrícolas.Publication Embargo Estudio de infección policlonal, vida extracelular y adaptación metabólica de Haemophilus influenzae en el sistema respiratorio humano(2024) Asensio López, Javier; Garmendia García, Juncal; Burgui Erice, Saioa; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Gobierno de Navarra / Nafarroako GobernuaEste trabajo de Tesis Doctoral aborda tres aspectos de la interacción entre la bacteria Haemophilus influenzae no tipificable (HiNT) y el sistema respiratorio humano, considerando el desarrollo de herramientas genéticas de marcaje diferencial y su aplicación al estudio de infecciones policlonales (Capítulo 1), el potencial terapéutico anti-biofilm de moléculas derivadas de cinamaldehído (Capítulo 2), y el papel del triptófano y sus derivados en la modulación de la interacción hospedador-patógeno (Capítulo 3). Los procedimientos clínicos estandarizados para el tratamiento de infecciones bacterianas se basan en la identificación del patógeno causante y la determinación de su susceptibilidad antibiótica, a menudo utilizando bacterias aisladas a partir de una única colonia. En el caso de patógenos respiratorios, esta práctica puede ser cuestionable ya que los pacientes crónicos pueden estar simultáneamente colonizados por clones distintos de un mismo patógeno, con características genotípicas y fenotípicas diferentes que pueden conducir a diferentes perfiles de susceptibilidad antibiótica. Esta heterogeneidad es detectada en aislados de H. influenzae obtenidos a partir de muestras respiratorias de pacientes respiratorios crónicos, cuyos diferentes perfiles de susceptibilidad antibiótica pueden provocar fallo terapéutico en la práctica clínica. En el Capítulo 1 de este Trabajo, generamos una colección de plásmidos modulares que permiten el marcaje diferencial de cepas de H. influenzae. Empleando este marcaje diferencial, estudiamos la formación de biofilm mixtos formados por dos cepas de H. influenzae genéticamente distintas, con diferente capacidad de formación de biofilm y susceptibilidad antibiótica, mostrando la acción selectiva de los antibióticos en estos biofilms policlonales. Además, estudiamos la dinámica de co-infección epitelial por dos cepas de H. influenzae, mostrando la localización intracelular de cepas con distinta capacidad invasiva. Este panel de herramientas abre el camino al estudio de comunidades bacterianas policlonales y polimicrobianas en las que participa H. influenzae. Por otra parte, patologías respiratorias crónicas como la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC) facilitan el acceso pulmonar de H. influenzae, que persiste formando biofilms, un estilo de vida protector frente al sistema inmune y tratamientos antibióticos, que cronifica la infección y facilita la aparición de resistencias. H. influenzae está incluido en la Lista de Patógenos Prioritarios de la Organización Mundial de la Salud por su resistencia a ampicilina, resultando prioritario el desarrollo de nuevos antimicrobianos y la estandarización de métodos de evaluación de eficacia de fármacos anti-biofilm. En el Capítulo 2 de este Trabajo, presentamos un panel de protocolos para el análisis sistemático de fármacos anti-biofilm. Como prueba de concepto, evaluamos el efecto antimicrobiano de moléculas derivadas del cinamaldehído frente a cepas de H. influenzae con distinta capacidad de formación de biofilm. Observamos que (E)-Trans-2- nonenal y (E)-3-Decen-2-ona inhiben la formación de biofilms y erradican biofilms preformados por H. influenzae. Además, la baja toxicidad de (E)-Trans-2-nonenal llevó a su selección para encapsulación en nanopartículas poliméricas, que permiten una mayor solubilidad manteniendo el efecto anti-biofilm, y pueden ser útiles para una liberación controlada y segura de fármacos. Por último, H. influenzae dispone de mecanismos pato-adaptativos entre los que se encuentra la evasión de la inmunidad nutricional. El triptófano (Trp) es un metabolito esencial para esta bacteria, que sintetiza su propio Trp y capta Trp exógeno a través de al menos dos sistemas de transporte. Por su parte, el hospedador restringe la disponibilidad de Trp a través de la acción de la enzima indolamina 2,3 dioxigenasa IDO, que cataboliza Trp generando kineurinas que, junto a otros derivados de Trp, son ligandos del receptor de hidrocarburos de arilos AhR. IDO y AhR participan en el control de la respuesta inmune y el mantenimiento de la homeostasis pulmonar. En el Capítulo 3 de este Trabajo, analizamos el efecto de la disponibilidad de Trp exógeno y endógeno en la fisiología e infección respiratoria por H. influenzae. Así mismo, analizamos cómo la disponibilidad de Trp en el sistema respiratorio influye en la interacción hospedador-patógeno, mostrando que el Trp y sus derivados modifican la expresión de IDO, AhR y sus efectores, modulando la respuesta del hospedador frente a la infección por H. influenzae. En conjunto, el Trabajo realizado durante esta Tesis Doctoral supone un avance significativo en el conocimiento de las bases moleculares de la interacción entre H. influenzae y el sistema respiratorio humano, lo que puede ser de utilidad en el desarrollo de estrategias que mejoren el manejo clínico de enfermedades asociadas a este patógeno.Publication Embargo Bases para la exitosa implantación de sistemas de gestión de residuos orgánicos municipales(2024) Sánchez Arizmendiarrieta, Joseba; Irigoyen Iriarte, Ignacio; Plana, Ramón; Iso Tinoco, Andoni; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraLa generación de residuos municipales es una actividad inherente a la sociedad que tiende a incrementarse debido principalmente a la actividad humana, al ininterrumpido crecimiento de la población y al modelo de la economía lineal. Los materiales biodegradables son el componente mayoritario de los residuos municipales y, sin embargo los sistemas naturales son incapaces de reincorporarlos adecuadamente por encontrarse habitualmente mezclados con otros materiales. Otro de los retos actuales de la sociedad, es conseguir revertir la constante pérdida de fertilidad de los suelos como consecuencia en gran medida de la falta de materia orgánica edáfica, indispensable para el correcto “funcionamiento” del suelo y la perdurabilidad de los agrosistemas así como la mitigación del cambio climático reteniendo C orgánico en los suelos. Dada la problemática mundial en materia de generación y gestión de residuos municipales, se considera conveniente y necesario estudiar y mejorar la gestión de los residuos orgánicos municipales para reducir las pérdidas de materias primas, proteger el suelo, los ecosistemas, la salud de las personas y, a su vez, regenerar el clima. En este sentido, la Unión Europea está endureciendo cada vez más las obligaciones y restricciones impuestas por la legislación y estableciendo unos objetivos más ambiciosos y restrictivos en los Planes de Gestión de Residuos. Además, en Europa, los residuos orgánicos representan de media el 46% del total de residuos municipales y, según la Red Europea de Compostaje, sólo entre el 20 y el 60% del total de los residuos orgánicos municipales se recogen y tratan por separado. Evidentemente se trata de una fracción de residuos con amplio margen de mejora posible donde existe una gran variedad y diversidad de modelos de gestión exitosos, pero no una única opción que se adapte a todas las situaciones. Por lo tanto, es necesario el estudio individualizado de cada situación para poder establecer una gestión óptima y eficiente. Este trabajo, centrado en el ámbito territorial de la Comunidad Autónoma de Euskadi, analiza los aspectos clave de la gestión de los residuos orgánicos municipales para poder establecer una base adecuada que posibilite el diseño de los modelos para la gestión de los mismos más adecuado en cada zona. Para ello, tras analizar el marco normativo y estratégico de referencia y conceptualizar el concepto de residuo municipales, se presenta la situación actual y los resultados de su gestión, centrándose en las distintas alternativas implementadas en el territorio. Posteriormente se analiza la influencia de los sistemas de recogida selectiva de residuos municipales en la cantidad y calidad de las fracciones de los residuos domiciliarios recuperables para lo cual se comprueba el efecto que tienen los diferentes sistemas de recogida de residuos municipales en la cantidad y la composición de los residuos. A continuación se determina la tipología y el estado de las zonas de compostaje comunitario instaladas en la Comunidad Autónoma de Euskadi identificando a su vez los factores que afectan a la hora de que una instalación de compostaje comunitario tenga éxito o no. Por último, se evalúan los compost comerciales a escala industrial y los compost para el autoconsumo producidos en instalaciones de compostaje comunitario, realizando una comparativa entre ellos. A partir de los resultados obtenidos del primer estudio, se concluye que implementar un control en los sistemas de aporte y recogida de residuos, así como identificar al usuario mejoran los resultados de calidad de las diferentes fracciones y, simultáneamente, reducen la cantidad de los residuos desviados a vertedero. A su vez, se verifica que la capacitación de personal técnico es un factor clave para conseguir alcanzar el éxito a la hora de implementar un sistema de gestión de residuos orgánicos municipales basado en el compostaje comunitario. Por último se ha demostrado que el compost obtenido a partir del proceso de compostaje comunitario presentó una calidad superior al compost comercial. No obstante, para avalar y potenciar su difusión, sería interesante abordar en futuros estudios también aspectos sociales, demográficos, políticos, económicos y medioambientales asociados a estas prácticas.Publication Embargo Estudio de heterorresistencia antibiótica, regulación epigenómica e inactivación génica programable durante la infección respiratoria por Haemophilus influenzae(2024) Gil Campillo, Celia; Garmendia García, Juncal; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraEste trabajo de Tesis Doctoral aborda tres aspectos clave en el estudio de la infección respiratoria por el patógeno oportunista Haemophilus influenzae, centrados en mecanismos alternativos a la resistencia antibiótica asociados al fallo terapeútico (Capítulo 1), la regulación epigenética de la expresión génica (Capítulo 2), y el desarrollo de herramientas de ingeniería genética innovadoras para estudios funcionales de genes bacterianos a escala genómica (Capítulo 3). H. influenzae está incluido en la Lista de Patógenos Prioritarios de la Organización Mundial de la Salud para los que el desarrollo de nuevos antimicrobianos se considera una prioridad sanitaria, en este caso debido a su resistencia creciente a ampicilina. Además de la resistencia, la heterorresistencia, tolerancia y persistencia antibiótica contribuyen al fallo terapéutico, y no son detectados mediante procedimientos estandarizados en la práctica clínica. El imipenem es un antibiótico carbapenémico útil en el tratamiento inicial-empírico de infecciones graves debido a su baja toxicidad y baja resistencia. La resistencia de H. influenzae a imipenen es poco frecuente, si bien la evidencia disponible sugiere que los niveles de heterorresistencia están infraestimados. En el Capítulo 1 de este Trabajo, evaluamos la resistencia, heterorresistencia y tolerancia a imipenem en una colección de cepas clínicas de H. influenzae aisladas de muestras respiratorias de pacientes que sufren Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC), y cuyos genomas habían sido previamente secuenciados. Mediante ensayos de tipo difusión en disco, Etest, TD-test y population analysis profiling identificamos un bajo nivel de resistencia, ausencia de tolerancia, y una proporción significativa de heterorresistencia a imipenem. Si bien buscamos rasgos genómicos responsables de la heterorresistencia observada mediante: i) análisis de la variación alélica de los genes ftsI, acrA, acrB y acrR, previamente asociados con heterorresistencia; ii) análisis de variación alélica a nivel genómico entre cepas pertenecientes al mismo tipo clonal pero fenotípicamente heterogéneas; y iii) análisis comparativo de distribución génica a nivel genómico en cepas susceptibles y heterorresistentes, no detectamos asociaciones significativas entre rasgos genéticos concretos y los fenotipos observados. En conjunto, mostramos que la heterorresistencia es un fenómeno con alta prevalencia, complejo y multifactorial, y destacamos la necesidad de implementar protocolos fáciles y rápidos para su identificación en la práctica clínica. Por otra parte, H. influenzae es una bacteria patobionte bien adaptada al ser humano, que provoca infecciones respiratorias en pacientes inmunocomprometidos que sufren, entre otras, EPOC. Los elementos reguladores que dictan la supervivencia y adaptación de H. influenzae en el pulmón de pacientes que sufren EPOC son poco conocidos. En γ-proteobacterias, el estado de metilación de motivos GATC localizados en regiones reguladoras modula la unión de la ARN polimerasa y de factores de transcripción, afectando la transcripción. En los genomas bacterianos, la mayoría de los motivos GATC se encuentran metilados por la metiltransferasa Dam, si bien existen sitios GATC que pueden permanecer no metilados o hemi-metilados si la actividad de Dam se encuentra bloqueada por la unión de proteínas al ADN. La combinación de motivos GATC metilados y hemi- o no metilados en regiones reguladoras o promotoras puede estar asociada a eventos de regulación epigenética de la expresión génica. En el Capítulo 2 de este Trabajo, analizamos la supervivencia de H. influenzae en un modelo pulmonar murino mediante mutagénesis por transposición a escala genómica acoplada a secuenciación profunda (Tn-seq), identificando la contribución de la metiltransferasa Dam en la supervivencia pulmonar de esta bacteria. El estudio del patrón de metilación por Dam a escala genómica mediante secuenciación en tiempo real de moléculas individuales (SMRT-sequencing), mostró motivos GATC no metilados o hemi-metilados en regiones reguladoras, lo que nos llevó a identificar el primer caso de variación fenotípica controlada por metilación Dam en una población de células isogénicas de H. influenzae. Además, la inactivación de dam y el estudio de su efecto a nivel transcriptómico, mediante secuenciación de ARN (RNA-seq) y análisis de expresión génica diferencial, reveló una nueva red regulatoria donde la metilación por Dam y los reguladores transcripcionales FNR y Fur regulan de manera coordinada la expresión de un panel de genes implicados en la defensa anaerobia de H. influenzae frente a especies reactivas de nitrógeno. Estos resultados tienen valor pato-adaptativo en nichos con estrés nitrosativo y baja oxigenación como son las vías respiratorias bajas de pacientes que sufren EPOC. Por último, H. influenzae fue el primer organismo de vida libre cuyo genoma completo fue secuenciado, siendo pionero en el desarrollo y empleo de técnologías -ómicas. Los métodos de secuenciación de inserción de transposones han sido útiles para realizar estudios de función génica e identificar genes esenciales en H. influenzae, si bien en su mayoría los genes que son considerados esenciales tienen funciones desconocidas dada la imposibilidad de generar mutantes. La tecnología de interferencia génica mediante CRISPR (clustered, regularly interspaced, short palindromic repeat) acoplada a secuenciación profunda (CRISPRi-seq), solventa esta limitación permitiendo el escrutinio y análisis de genes esenciales a escala genómica mediante silenciamiento génico. En el Capítulo 3 de este Trabajo, desarrollamos una plataforma CRISPRi-seq inducible por anhidrotetraciclina para silenciamiento génico programable en H. influenzae a escala genómica, y validamos su utilidad y potencial, abriendo nuevas vías para la comprensión funcional del genoma de esta bacteria. En conjunto, el Trabajo realizado durante esta Tesis Doctoral supone un avance significativo en el conocimiento de las bases moleculares de la infección por H. influenzae y presenta herramientas de ingeniería genética aplicables a la búsqueda de dianas terapeúticas para el desarrollo de estrategias que mejoren el manejo clínico de infecciones asociadas a este patógeno.Publication Embargo Estrategias nutricionales para reducir las emisiones de metano de origen entérico en vacuno lechero: utilización del quitosano y de la torta de lino prensada en frío(2024) Rey Gotxi, Jagoba; García-Rodríguez, Aser; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraLas emisiones entéricas de metano plantean un problema grave para la producción de rumiantes y la sostenibilidad ambiental. Para mitigar las emisiones de metano, se han combinado esfuerzos de investigación en estrategias de manejo, alimentación y mejora genética de los animales. Sin embargo, para evaluar el efecto de cualquier estrategia nutricional sobre las emisiones entéricas de metano a nivel de granja es necesario implementar metodologías que permitan hacerlo. A partir de aquí, el objetivo general de esta tesis ha sido investigar diferentes estrategias nutricionales potencialmente capaces de reducir la producción de CH4 de origen entérico en vacas lecheras. Los objetivos específicos fueron: 1- comparar dos métodos no invasivos a gran escala para medir CH4: analizador de metano infrarrojo no dispersivo (NDIR) y el detector de metano láser portátil (LMD), 2- ampliar el conocimiento sobre la actividad y el modo de acción del CHI sobre la metanogénesis y las poblaciones microbianas del rumen in vivo y 3- describir los efectos de la suplementación dietética con torta de lino prensada en frío sobre los aspectos productivos, la metanogénesis y las poblaciones microbianas del rumen in vivo.Publication Embargo Investigación de glucosinolatos presentes en crucíferas (Brassica) y su potencial aplicación industrial en la obtención de nuevos biocidas(2024) Eugui Arrizabalaga, Daniel; Poveda Arias, Jorge; Caballero Berasategui, Sara; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraEl presente trabajo se basa en la obtención de extractos bioactivos de brócoli (Brassica oleracea var. italica) con capacidad de inhibición de patógenos en campo, a partir de residuos de cultivo. Además, ya que el proyecto se enmarca en un entorno de colaboración universidad-empresa, se han valorado también la escalabilidad y la reproducibilidad industrial del proceso, estudiando la influencia de diversos factores de la extracción de GSLs que pudieran ser difícilmente adaptados a escala industrial. Este trabajo confirma la viabilidad de la estrategia de aprovechamiento de residuos de brócoli para la obtención de extractos bioactivos en la protección de cultivos frente a diversos patógenos de suelo y aéreos, desde la industrialización del proceso hasta su eficacia en condiciones cercanas a las reales.Publication Embargo Carcass and meat quality of foals from Burguete and Jaca Navarra breeds raised under sustainable livestock systems in mountain landscapes. Development and innovation of new foal meat products(2023) Cittadini, Aurora; Sarriés Martínez, María Victoria; Lorenzo, José M.; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaEsta tesis doctoral se centró en dos razas de potros autóctonas navarras en peligro de extinción, Jaca Navarra y Burguete, criadas en pastos de montaña, y finalizadas siguiendo dos dietas de engorde distintas. En concreto, en primer lugar, este trabajo pretendió estudiar el efecto de la raza, Jaca Navarra (JN) vs. Burguete (BU), y de la dieta de acabado, pienso convencional y paja (dieta 1 - D1) vs. silo y pienso ecológico (dieta 2 - D2), en los parámetros de crecimiento, características de la canal y calidad de la carne de cuarenta y seis potros. Además, el otro objetivo principal de esta Tesis fue encontrar y evaluar enfoques innovadores, centrados en la reformulación de la parte lipídica o de la cantidad de sal, para lograr cuatro productos cárnicos de potro más saludables, hamburguesa, salchichón, paté y cecina, sin alterar sus propiedades tecnológicas y sensoriales. Los resultados obtenidos en esta Tesis pueden contribuir a mejorar significativamente los conocimientos sobre la calidad de la canal y de la carne de dos razas de potros navarras en peligro de extinción, especialmente de la raza JN. Los datos indicaron la superioridad de los potros BU-D1 con respecto a los parámetros de crecimiento, las características de la canal y de la calidad de la carne en términos de contenido de grasa, luminosidad, veteado, terneza y jugosidad. No obstante, la D2 más fibrosa se destacó como alternativa prometedora a la convencional, ya que permitió un buen desarrollo de las características de la canal (aunque en menor medida), especialmente en los potros BU, así como la mejora de la calidad de la carne, en particular desde el punto de vista nutricional y aromático. Además, las prácticas ganaderas empleadas podrían conllevar efectos positivos a nivel social, económico y especialmente ambiental, confiriendo un valor adjunto a los productos finales. Por lo tanto, el perfil dietético y la imagen verde de esta carne, combinados con el uso de los potenciales sustitutos de la grasa animal o de la sal estudiados en la elaboración de los productos cárnicos, permitieron obtener productos finales con perfiles nutricionales mejorados sin alterar excesivamente sus propiedades tecnológicas y sensoriales en la mayoría de los casos, satisfaciendo las demandas de los consumidores modernos, así como las recomendaciones sanitarias.Publication Embargo Uso de envolturas plásticas para el control de la generación de purga durante la cocción de productos cárnicos embutidos(2023) Flores González, Tatiana; Maté Caballero, Juan Ignacio; Rojas Grau, María Alejandra; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Gobierno de Navarra / Nafarroako GobernuaEn la presente tesis doctoral se han planteado dos objetivos generales. En primer lugar, se buscó identificar los factores relacionados con la presencia de purga en productos embutidos en envolturas plásticas y, en segundo lugar, definir soluciones tecnológicas a los problemas de purga a través del uso de envolturas artificiales en base a materiales plásticos. Para poder alcanzar los objetivos propuestos la presente memoria se organizó en cinco capítulos, tal como se describe a continuación. A partir de los resultados observados en esta investigación fue posible, en primer lugar, demostrar el potencial de las envolturas plásticas como estrategia para reducir la purga en productos embutidos cocidos, cuya efectividad tendrá una gran dependencia de la emulsión cárnica utilizada. Así mismo, se observó como la tensión es un parámetro clave en la reducción de purga y que las envolturas plásticas necesitan ejercer sobre la emulsión cárnica una tensión mínima para que la retención del agua a la matriz sea posible.Publication Embargo New functions for Cyt proteins and sporulation determinants in Bacillus thuringiensis(2023) Lai, Liliana; Caballero Murillo, Primitivo; Caballero Sánchez, Carlos; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraEn este estudio, primero nos centramos a encontrar nuevas proteínas insecticidas y factores sinérgicos con actividad contra larvas de A. albopictus. Nuestro primer objetivo, fue caracterizar la actividad individual de las proteínas del cristal Cyt1Aa, Cry4Aa, Cry4Ba y Cry11Aa contra A. albopictus y encontrar nuevas proteínas que contribuyesen a diversificar los ingredientes activos basados en Bt actualmente disponibles. Uno de nuestros resultados nos permitió encontrar y caracterizar una nueva proteína Cyt1A-like, que aumentaba la actividad de Cry11Aa más de 10 veces y activaba a tres proteínas nuevas Cry53-like, Cry56Alike y Tpp36-like que no eran tóxicas por sí solas. Estos resultados posicionaron a las proteínas Cyt como facilitadores de la actividad de proteínas cristalinas que, de otro modo, no resultaban tóxicas. Como segundo objetivo, nos centramos en comprender el vínculo entre la esporulación y la formación de cristales en Bt. En la literatura, se describe extensamente cómo se acoplan ambos procesos están estrechamente relacionados. Sin embargo, la mayoría de dichos estudios suelen girar en torno a reguladores generales de la esporulación que, además, son críticos para la expresión de proteínas cristalinas. En este caso, nuestro objetivo fue encontrar determinantes de esporulación que fueran críticos para la generación de las esporas, pero prescindibles para la formación de los cristales. A través de una estrategia de mutagénesis aleatoria, descubrimos un gen esencial para la esporulación, spoIIIAA, que no afectaba a la producción del cristal. El transcriptoma del mutante spoIIIAA reveló que varios genes de la esporulación, así como una hidrolasa de la pared celular se encontraban afectados en su expresión. Además, varios factores de virulencia se encontraron sobre expresados, sin embargo, los genes de la proteína cristalina mantuvieron sus niveles de expresión sin cambios. Finalmente, reproducimos la misma mutación, mediante mutagénesis dirigida, en la cepa AM 65-52. Tanto la cepa parental como el mutante asporígeno derivado conservaron la capacidad de producir cristales activos contra las larvas de Aedes aegypti y A. albopictus. En resumen, en este trabajo proporcionamos nuevos conocimientos sobre las proteínas del cristal con actividad frente a mosquitos, especialmente las proteínas Cyt y su capacidad para habilitar la actividad de proteínas que, de otro modo, no serían tóxicas. Análogamente, se presentan resultados que posicionan a SpoIIIAA como un regulador crítico de la esporulación que no afecta a la expresión de las proteínas cristalinas.Publication Open Access Nutrient enrichment of injera to improve food and nutrition security in Ethiopia(2023) Fekadu, Tigist; Marín Arroyo, Remedios; Maté Caballero, Juan Ignacio; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaEl objetivo principal de la tesis fue explorar la posibilidad de usar cáscara de huevo molida (EP) para enriquecer la injera con calcio, uno de los micronutrientes necesitados en la dieta etíope. Los objetivos específicos de la tesis fueron: i) Determinación y puesta a punto de los principales parámetros de calidad de la injera incluyendo parámetros físicos, químicos, nutritivos, microbiológicos y sensoriales; ii) estudiar el efecto de la adición de EP sobre la calidad de la injera; iii) aumentar la vida útil de la injera enriquecida mediante el uso de refrigeración y envasado en atmósfera modificada; y iv) analizar el efecto de la adición de EP en la injera sobre la aceptabilidad de la injera en una población local de Etiopía, y describir las características sensoriales e identificar los direccionadores de mejora de la aceptación de la injera enriquecida con EP. El presente estudio mostró que el EP puede usarse para mejorar el contenido de calcio de la injera y para mejorar el contenido en calcio biodisponible de la dieta en Etiopía. Se debe seguir trabajando para mejorar los parámetros de calidad de la injera que se vieron afectadas por la fortificación con EP.Publication Open Access Micellar casein concentrates and isolates: changes induced by stabilization and preservation methods(2023) García Amezketa, Arantza; Fernández García, Teresa; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaEl uso de concentrados proteínas lácteas como ingredientes alimentarios va en aumento debido a su alto valor nutricional y funcional. Una buena estrategia para la obtención de estos concentrados es la filtración por membranas, ya que permite separar y concentrar componentes concretos de la leche, pero manteniendo su estructura nativa. Este es el caso de los concentrados (MCC) o aislados de caseína micelar (MCI), los cuales han sido parcialmente separados de las proteínas del suero, lactosa y minerales solubles y finalmente secados por pulverización. Sin embargo, estos concentrados proteicos en polvo deben dispersarse y disolverse para desempeñar su función como ingredientes alimentarios, lo cual presenta un problema debido a su difícil reconstitución. Como alternativa, su manejo en forma líquida supondría una importante ventaja competitiva, pero se debe tener en cuenta que su manipulación en forma líquida los hace altamente vulnerables al deterioro microbiológico y a otros tipos de alteraciones. Por todo ello, en esta Tesis Doctoral se ha explorado el comportamiento y estabilidad de estos concentrados líquidos tratados por altas presiones; así como, su combinación con una barrera adicional antibacteriana como es la nisina. También se ha recurrido a esta tecnología no térmica para tratar mezclas de bases lácteas para la elaboración de yogures con alto contenido en proteína. Además, en las instalaciones de FrieslandCampina Innovation Centre (Wageningen, Países Bajos), se ha profundizado en el estudio del efecto de las sales secuestrantes, concretamente el hexametafosfato de sodio (SHMP) y citrato trisódico (TSC), sobre soluciones de MCI, así como en el efecto que tiene el SHMP sobre estas soluciones cuando son tratadas térmicamente y su estabilidad en el tiempo. En cuanto a los hallazgos más relevantes, indicar que el tratamiento de los concentrados de caseína micelar líquidos (LMCC) a 600 MPa durante 5 minutos ha conseguido garantizar la calidad microbiana, sin embargo, a esas altas presiones se producen procesos de fraccionamiento y reagrupación en las estructuras micelares que repercuten en la textura final. No obstante, se ha visto que la adición de nisina a los LMCC permite reducir la presión aplicada a 450 MPa alcanzado los niveles de reducción microbiana obtenidos a 600 MPa, pero sin afectar las propiedades fisicoquímicas de los concentrados. Respecto a los yogures elaborados con LMCC tratados tanto térmicamente como por altas presiones, se ha comprobado que ambos han presentado gran capacidad de retención de agua y firmeza, pero se han observado diferencias entre los dos tratamientos en cuanto a la viscosidad del yogur (batido), resaltando la potencialidad del tratamiento no térmico. Como aspectos relevantes de las investigaciones con MCI, se ha comprobado que ambas sales secuestrantes (TSC y SHMP) inducen la disrupción de la micela de caseína, pero su modo de acción es distinto. Así pues, se ha hipotetizado que TSC forma complejos solubles de Ca-Citrato solubilizando el fosfato inorgánico de la micela, mientras que SHMP actúa como agente peptizante induciendo a la disrupción del fosfato cálcico micelar, pero no solubilizándolo. Además, cuando el SHMP es añadido a una solución de MCI y calentado a distintas combinaciones de temperatura y tiempo, simulando las condiciones industriales, se produce una hidrólisis del SHMP que provoca un descenso acusado del pH y de la viscosidad. No obstante, estas soluciones con SHMP han mostrado muy buena estabilidad durante su almacenamiento, demostrando su capacidad como agente estabilizante.Publication Open Access Safe, healthy and high-quality dishes prepared sustainably with local raw materials(2023) Janardhanan, Rasmi; Beriain Apesteguía, María José; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraExperimento/Capitulo 1. Se sabe que las tecnologías modernas como HPP y SVCOOK mejoran la calidad de la carne y los productos cárnicos. Experimento/Capitulo 2. Se estudió el efecto del procesado no térmico a alta presión hidrostática (HPP) y su combinación con la técnica de cocción sous vide (HPP+SVCOOK) sobre las características fisicoquímicas de las hamburguesas de ternera elaboradas con tapas de solomillo (biceps femoris) obtenidas de terneros de raza Pirenaica pertenecientes a la IGP Ternera de Navarra. Las muestras de hamburguesas se sometieron a 13 combinaciones de tratamiento de tres presiones HPP (350, 475, 600 MPa) durante 5, 10, 15 min, seguidas de 20 combinaciones de tratamiento con SVCOOK a tres temperaturas de cocción (55, 60 o 65 °C). Los resultados obtenidos pusieron de manifiesto que las condiciones de procesado para optimizar las características de reducción de la dureza y las pérdidas por cocción, las hamburguesas de ternera deben tratarse con HPP a 350 MPa durante 10 min. y cocinarse al vacío a 55 °C. Experimento/Capitulo 3. Se estudiaron los efectos de la técnica HPP y HPP+SVCOOK en las características fisicoquímicas de las hamburguesas híbridas y de origen vegetal y se compararon con las hamburguesas de ternera. Todas las muestras de las diferentes formulaciones se trataron a presión y temperatura en condiciones similares. Las hamburguesas híbridas tratadas con HPP+SVCOOK mostraron valores similares a las hamburguesas de ternera en los parámetros de color y textura, mientras que la mayoría de los parámetros fisicoquímicos de las hamburguesas a base de plantas fueron diferentes (P < 0.05) de las hamburguesas de ternera e híbridas. La tecnología dual ayuda a desarrollar nuevos productos híbridos con características fisicoquímicas comparables a las de las hamburguesas de ternera. Experimento/Capitulo 4. Se evaluaron las características fisicoquímicas y sensoriales de las hamburguesas. Se probaron emulsiones hidrogelificadas y de soja en hamburguesas de ternera, híbridas y vegetales (6 formulaciones). Como formulación de referencia se utilizaron empanadas de ternera con grasa dorsal de cerdo. Todas las muestras fueron tratadas con HPP y HPP+SVCOOK en las condiciones de procesamiento optimizadas (350 MPa, 10 min., 55 °C). Se detectaron cambios significativos (P < 0,05) en los parámetros fisicoquímicos en las muestras HPP y HPP+SVCOOK. Las diferencias en los parámetros fisicoquímicos y sensoriales de las hamburguesas HPP+SVCOOK fueron mínimas. Se obtuvieron resultados muy aceptables al sustituir la gras por una emulsión de soja o hidrogel podría llevarse a cabo en hamburguesas HPP+SVCOOK. Experimento/Capittulo 5. Se evaluó el efecto de la aplicación de HPP+SVCOOK y el agente antimicrobiano carvacrol (150 ppm) sobre la estabilidad de anaquel (días 0, 7 y 14) de productos cárnicos, vegetales e híbridos formulados con emulsión de soya. Los parámetros de textura de las hamburguesas híbridas se comportaron de manera similar a las hamburguesas de ternera durante los 14 días. También se observaron efectos limitados en los parámetros fisicoquímicos debido a la adición de carvacrol. El estudio microbiano no indicó crecimiento de organismos de descomposición más allá del límite aceptable, lo que hace que los tratamientos HPP+SVCOOK sean efectivos y seguros.Publication Open Access Valorización de la hoja de olivo (Olea europaea L.) a través del desarrollo de extractos antioxidantes para la industria alimentaria(2023) Filgueira Garro, Itxaso; Mendiola Martínez, Diego; Marín Arroyo, Remedios; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraLa hoja de olivo (Olea europea L.) es un residuo de la industria oleícola que puede llegar a suponer hasta un 5 % de la masa de aceituna que se recibe en las almazaras. Sin embargo, su concentración en compuestos fenólicos, con una elevada capacidad antioxidante, podría suponer la valorización de este residuo en la industria alimentaria. El objetivo principal de esta tesis doctoral fue la valorización de la hoja de olivo mediante la aplicación del extracto encapsulado de sus compuestos fenólicos como antioxidante en aceite de fritura. Para la obtención del extracto de hoja de olivo (EHO), se abordó la caracterización y estabilización de las hojas mediante diferentes métodos de secado (estufa, estufa a vacío, liofilización y secado al aire) y se optimizó la extracción de los compuestos fenólicos mediante extracción sólido-líquido convencional (ESL), extracción sólido-líquido asistida por ultrasonidos (EAU) y extracción con CO2 supercrítico (EFS). Además, se investigaron dos tecnologías para la encapsulación de EHO, dispersión y atomización (CDA) y emulsión doble y atomización (CEDA). Se determinó el efecto antioxidante de las CDA y CEDA sobre aceite de girasol refinado. Finalmente, se investigó el efecto de la incorporación de EHO encapsulado en aceite de fritura sobre las características y la aceptación sensorial de patatas fritas. Entre las hojas de olivo caracterizadas, se seleccionaron las hojas de ‘Arbequina’ ecológicas secadas al aire. La EAU fue el método más efectivo en la extracción de compuestos fenólicos de la hoja de olivo con capacidad antioxidante. Las CDA y CEDA desarrolladas aumentaron la estabilidad oxidativa y térmica del aceite de girasol. Las CDA, además, mejoraron la estabilidad durante la fritura del aceite de girasol en un 26,2 % respecto al aceite sin antioxidantes y en un 10,5 % respecto al aceite con tertbutilhidroquinona (TBHQ). Por último, la incorporación de EHO en forma de CDA al aceite de girasol no afectó a la aceptación sensorial de las patatas fritas. Por tanto, según los resultados expuestos en esta tesis doctoral, la cápsula de EHO (CDA) desarrollada en esta investigación podría ser una alternativa natural a los antioxidantes sintéticos utilizados actualmente en la industria alimentaria.Publication Open Access Estudio del sistema Wzm/Wzt en Brucella y evaluación del candidato vacunal Rev1∆wzm frente a la brucelosis ovina(2023) Mena Bueno, Sara; Grilló Dolset, María Jesús; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaLa brucelosis es una enfermedad zoonótica causada por bacterias del género Brucella que, además, conlleva grandes pérdidas económicas. La principal fuente de infección para el ser humano son los rumiantes, en los que la enfermedad cursa con aborto y otras alteraciones reproductivas. En la mayoría de las regiones afectadas, la vacunación de los animales es la única estrategia realista para controlar la infección. La cepa atenuada B. melitensis Rev1 es la única vacuna recomendada frente a la brucelosis ovina y caprina, pero posee ciertos inconvenientes, entre los que destacan la virulencia en ovejas gestantes, la interferencia serológica que generan, la posibilidad de infectar al ser humano y la resistencia a los tratamientos con estreptomicina, que instan la búsqueda de nuevas vacunas. El lipopolisacárido liso (S-LPS) de Brucella es un conocido factor de virulencia y también el antígeno inmunodominante en las pruebas de diagnóstico, por lo que sus distintas modificaciones representan una interesante aproximación en la búsqueda de una vacuna segura. Entre las rutas de biosíntesis del S-LPS, el sistema de dos componentes Wzm/Wzt es el responsable de transportar el O-PS sintetizado en la cara citoplasmática de la membrana interna hasta el espacio periplasmático, para su posterior ensamblaje al core-lípido A para formar el S-LPS. El bloqueo de esta ruta conlleva la creación de mutantes con LPS rugoso (R-LPS) capaces de acumular un O-PS dentro de las bacterias que puede ser decisivo para generar una respuesta inmune efectiva frente a la infección. Sin embargo, aún se desconocen las implicaciones biológicas de cada proteína del transportador. En particular, el bloqueo del O-PS podría acarrear modificaciones en la envuelta bacteriana, ya que su transporte requiere la participación del bactoprenol como molécula portadora, el cual también está involucrado en la biosíntesis de otras estructuras celulares. Con el objetivo de profundizar en el conocimiento de este sistema transportador de Brucella y su potencial aplicación en el desarrollo de vacunas, en el capítulo 1 de esta tesis se presenta la construcción y caracterización de mutantes Δwzm/Δwzt simples y doble derivados de Rev1. Además, con fines comparativos, se construyeron mutantes ∆wzm derivados de B. abortus 2308 y S19, y se utilizó un mutante 16M∆wzm derivado de la cepa virulenta B. melitensis 16M previamente desarrollado en el grupo de Sanidad Animal del Instituto de Agrobiotecnología (IdAB). Como resultado, los mutantes carentes de O-PS externo exhibieron cambios de expresión génica, propiedades antigénicas del O-PS interno y cambios fenotípicos asociados a modificaciones de la membrana externa y/o de la pared celular. Además, los mutantes Rev1 ∆wzm/∆wzt fueron muy susceptibles tanto a polimixinas como a los antibióticos utilizados para el tratamiento de la brucelosis humana, en particular, a la estreptomicina; y mostraron una gran atenuación en ratón. Entre ellos, Rev1∆wzm destacó por inducir un pico de esplenomegalia transitoria, ser altamente inmunogénico y generar una protección eficaz frente a la infección virulenta por B. melitensis y por B. ovis en el modelo murino. En el capítulo 2, antes de estudiar la seguridad de Rev1∆wzm en su hospedador natural, se determinó la capacidad de este candidato vacunal para crecer en los medios de cultivo selectivos Farrell (FM) y CITA (CM), actualmente recomendados para el aislamiento primario de Brucella. La fuerte susceptibilidad del mutante a las polimixinas y la sinergia observada entre colistina y vancomicina conllevaron una severa inhibición de este candidato vacunal en ambos medios selectivos. Para resolverlo, se reformuló y evaluó el denominado Brucella Selective Medium (BSM) que, tras su evaluación con más de 1.700 muestras ovinas de campo, demostró ser capaz de mejorar el rendimiento de los medios anteriores. Además, profundizando en la productividad de BSM para otras brucellae, se observó que tanto BSM como CM inhibían el crecimiento de una colección de cepas B. abortus bv1. El análisis de las posibles causas llevó al desarrollo un segundo medio selectivo denominado Brucella Selective Improved Culture (BruSIC) que resultó permisivo para todas las cepas de Brucella analizadas y tan inhibidor como CM para las bacterias contaminantes habituales en muestras veterinarias. BruSIC ofrece la ventaja adicional de no precisar suero bovino para el aislamiento de cepas de Brucella suero-dependientes, lo que simplifica la preparación del medio, abarata costes y evita el uso de compuestos de origen animal. En el capítulo 3, se analizó la seguridad y respuesta inmune inducidas en corderos inoculados con Rev1∆wzm, demostrando que se activa la formación de anticuerpos sin interferir en las pruebas serológicas estándar para el diagnóstico de la brucelosis. Estos resultados, más otros logrados por el grupo de investigación en ganado adulto y en ovejas gestantes, hacen de este mutante un prometedor candidato vacunal para el control de la infección por B. melitensis y B. ovis en pequeños rumiantes. El contenido de estos tres capítulos de tesis ha sido publicado en las revistas científicas Frontiers in Microbiology (grupo Frontiers) y Microbiology Spectrum (ASM).Publication Open Access Multifunctional analysis of new Bacillus thuringiensis strains and their potential as pest control agents(2023) Unzué Pozas, Argine; Caballero Murillo, Primitivo; Caballero Sánchez, Carlos; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraEl uso de plaguicidas químicos ha sido la práctica más extendida para el control de plagas en agricultura en los últimos 80 años. Sin embargo, estos tipos de insecticidas han experimentado fuertes medidas regulatorias que limitan su uso debido a su falta de bioseguridad. Por lo tanto, nunca ha sido mayor la necesidad de alternativas seguras, sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. Bioinsecticidas, y más específicamente, soluciones basadas en Bacillus thuringiensis (Bt) han conseguido popularidad en los programas de Manejo Integrado de Plagas (MIP) debido a sus propiedades biocidas, adaptabilidad, y sobre todo seguridad. Bt es una bacteria Gram-positiva que forma espora de Resistencia durante la fase estacionaria de crecimiento y un cristal parasporal compuesto de d-endotoxinas (entre otras, proteínas Cry y Cyt) con actividad insecticida. Bt es el agente entomopatógeno más empleado comúnmente para control de plagas en campo y su uso es compatible con otros métodos de control. El principal propósito de esta tesis era el estudio de diversidad de cepas y el potencial pesticida de cepas de Bt de tres colecciones. Cada colección comprendía cepas aisladas de un hábitat específico, siendo granjas avícolas localizadas en el sur de los Pirineos, dehesas de Extremadura y áreas no cultivadas de diversas regiones del mundo. Se aislaron un total de 294 cepas y agrupadas en 44 grupos o perfiles basados en su contenido de genes plaguicidas. Los tres hábitats mostraron una diversidad de genes plaguicidas moderado y no se encontró una correlación directa entre genes específicos y hábitat. Sin embargo, algunos genes fueron más frecuentes en ciertos ambientes. Por ejemplo, a pesar de que los genes cry1, cry2, y cry9 estaban presentes en los tres hábitats, cry1 y cry2 eran relativamente más abundantes en áreas no cultivadas. El potencial de propiedades pesticidas de los 44 diferentes perfiles fueron caracterizados in silico basado en la bibliografía disponible y se encontró que los perfiles más frecuentes pertenecían a cepas con el potencial de controlar especies de lepidópteros (conteniendo genes cry1, cry2 y cry9) para todos los hábitats estudiados. Estos fueron seguidos por potenciales cepas nematicidas (con genes parecidos a cry5 y app6), que fueron también identificados en todos los hábitats estudiados. Cepas con hipotética actividad contra coleópteros (genes cry3 y genes cry8 y similares) y dípteros (cry4, cry10, cry11 y cyt) fueron encontrados solamente en granjas y dehesas. La caracterización in silico fue posteriormente verificada in vivo, probando a una única concentración (10 µg/ml) de esporas y cristales de cada perfil contra especies representativas de órdenes de insectos de lepidópteros (Spodoptera littoralis y Helicoverpa armigera), dípteros (Aedes albopictus) y coleópteros (Leptinotarsa decemlineata). De modo interesante, algunos de los perfiles de lepidópteros activos identificados en este estudio contenían combinaciones de genes diferentes (cry1C, cry1D, cry1E, cry2A, xpp22-similar) a la mayoría de las cepas encontradas como productos comerciales ampliamente utilizados (DiPel® y Xentari®). Ensayos realizados contra mosquitos y coleópteros también aportaron resultados prometedores de grupos que contenían genes plaguicidas diferentes a los más comúnmente utilizados por soluciones de Bt (p. ej. Vectobac® y Novodor®, respectivamente). Hoy en día, la mayoría de los productos del mercado basados en Bt están destinados al control de plagas de lepidópteros, coleópteros y dípteros. Sin embargo, otras plagas de gran importancia en agricultura quedan a menudo fuera del alcance de dichas soluciones. Algunos ejemplos de esto son ácaros, nematodos y hongos. Uno de los objetivos de esta tesis fue abordar las propiedades multifuncionales de una cepa de Bt (de las colecciones construidas) con el potencial de controlar varias plagas, incluidas aquellas para las que las soluciones de Bt actuales no ofrecen cobertura. Teniendo esto en cuenta, se seleccionó la cepa candidata BST-122, que presentaba un interesante contenido génico plaguicida. Para evaluar el potencial multifuncional de BST-122, se realizaron bioensayos contra el escarabajo de la patata (L. decemlineata), para el cual las esporas y cristales produjeron una mortalidad significativa. Además, una proteína similar a Cry5 producida por la cepa resultó tóxica contra el complejo ácaro fitófago Tetranychus urticae cuando se administró en altas concentraciones. Cuando se evaluó contra los nematodos fitoparásitos Meloidogyne incognita en ensayos en planta, los factores secretados de la cepa produjeron una reducción significante de las agallas en las raíces de las plantas de pepino. Finalmente, BST-122 produjo una considerable deceleración del crecimiento en dos serovares diferentes de Fusarium oxysporum (lycopersici y meloni) y Verticillium dahliae en condiciones in vitro. En definitiva, esta tesis proporciona información sobre la diversidad de cepas silvestres de Bt que pertenecen a diferentes hábitats y su potencial para controlar diferentes organismos plaga. Además, se muestran las propiedades multifuncionales de una cepa Bt, enfatizando la importancia de nuevas proteínas y factores secretados para expandir el uso de soluciones de Bt más allá de los confinamientos de los órdenes de insectos de lepidópteros, coleópteros y dípteros e incluir otros organismos plaga de importancia económica.Publication Open Access Desarrollo de productos o ingredientes a partir de lulo (Solanum quitoense Lam.)(2023) González Bonilla, Sofía Marcela; Marín Arroyo, Remedios; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraEl objetivo general de esta tesis es obtener productos que permitan un mejor aprovechamiento del lulo, disminuyendo sus pérdidas por daños o pudrición y aumentando su valor comercial. En concreto se desarrollará un nuevo producto a base de lulo, consistente en una bebida en polvo rehidratada con agua para su consumo, más saludable que las opciones vendidas en el mercado actualmente, con la menor cantidad de ingredientes, sin azúcares añadidos, manteniendo cualidades nutricionales, funcionales y sensoriales de la fruta, procurando mejorar el aprovechamiento de la fruta y aceptado por el consumidor. Los objetivos espeíficos son: caracterizar los frutos y sus estados de maduración, determinando características fisicoquímicas, nutricionales y funcionales de los frutos. Establecer la formulación y las condiciones de elaboración de productos deshidratados de lulo, que permitan una mejor conservación, manteniendo la calidad nutricional y funcional; caracterizar fisicoquímica y sensorialmente los productos deshidratados obtenidos; determinar la aceptación/rechazo del nuevo producto, por los consumidores.Publication Open Access Desarrollo e innovación en procesos y productos a partir de los productos de las abejas(2023) López Patiño, Carmenza; Virseda Chamorro, Paloma; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta ElikaduraDentro de los productos de las abejas, la miel es la que más se conoce, se usa y se comercializa, por su poder edulcorante de origen natural; sin embargo, más allá de esta característica, cada vez crece más el interés por sus propiedades que permiten su uso en múltiples campos, uno de ellos, en el sector alimentario. Lo anterior gracias a los efectos de sus componentes minoritarios, tales como los compuestos bioactivos que le dan capacidad antioxidante, un común denominador en los productos apícolas. Así como en la miel, en los propóleos también se ha encontrado dicha capacidad, por lo que se hace interesante potenciar estos productos, mediante la búsqueda de alternativas de uso alimentario, dada la tendencia cada vez mayor hacia el uso de productos naturales como sustitutos de los sintéticos. En este sentido, el objetivo general de la presente tesis doctoral fue caracterizar mieles y propóleos, realizar seguimiento de sus parámetros de frescura a lo largo del tiempo y con base en sus resultados identificar procesos y productos innovadores que conduzcan al desarrollo de nuevas matrices alimentarias a partir de cada uno de ellos independientemente y en mezcla. Los compuestos más abundantes en la miel son los azúcares, gracias a los cuales es un producto relativamente estable con una vida útil de aproximadamente dos años en condiciones normales de temperatura < 30 °C, HR alrededor del 60%, protegida de exposición directa de la luz solar y envasada en vidrio. Pese a dicha estabilidad, la miel envejece y se deteriora con el tiempo, perdiendo sus propiedades y desarrollando sustancias que indican baja calidad, como lo son el hidroximetilfurfural (HMF). La actividad diastasa que es también un indicador de calidad, varía en función del origen botánico y del aporte que las abejas le hacen a la miel y con el tiempo se va reduciendo. La mayoría de las muestras de este estudio (76% para el contenido de HMF y 96% para AD) conservaron sus características de calidad después de 2 y 4 años de almacenamiento bajo condiciones controladas de temperatura (21 ± 2 °C) y 28% de humedad relativa. Aplicando altas presiones hidrostáticas (APH), se consiguió que el 90 % para el contenido de HMF y el 100% para AD de las muestras de este estudio cumplieran con los parámetros de calidad de la miel. De cara a buscar nuevas alternativas de uso de miel y propóleos, en los experimentos desarrollados se encontraron aplicaciones: En vegetales como la patata, donde el extracto de propóleos en combinación con el aceite esencial de menta, logró inhibir totalmente la germinación en almacenamiento a 8 °C en las dos variedades de patata (cv Monalisa y cv Jaerla) y una germinación menor al 20% en cv Jaerla almacenada a 25 °C durante 60 días. Así mismo, una combinación de miel (30% p/v y ácido ascórbico 0.05 % p/v) aplicada sobre patata mínimamente procesada y cortada en láminas, consiguió una inhibición de la PPO por encima del 90% y un efecto antioxidante con retardo de pardeamiento de la mezcla al evaluar pH, color y apreciación sensorial (textura, aspecto y olor) durante 14 días a 4 °C, por lo que se afirma que puede ser un antioxidante natural. En carne, se logró un efecto positivo sobre la calidad de carne de ternera fresca almacenada a 4 °C durante 14 días, demostrando las propiedades antioxidantes y antibacterianas en mesófilos y Enterobacterias de propóleos y mielato en mezcla (8 y 10 %, respectivamente) con lo cual se aduce podrían usarse como conservantes naturales. Así mismo, los experimentos donde se obtuvo miel pulverizada mediante liofilización, la mezcla de harina y miel al 50 % p/p fue la que mejores características de humedad e higroscopicidad presentó, por lo cual fue la que se utilizó para adicionar a la carne picada al 10 y 20 % p/p. Ralentización del crecimiento de Enterobacterias y aerobios mesófilos totales consiguieron los tratamientos aplicados, en mayor medida con mayor concentración de miel, pero el color de las muestras tratadas fue afectado con disminución para los parámetros L* y a*, durante 10 días de seguimiento, por lo que nuevos estudios que incluyan mayor cantidad de parámetros pueden plantearse con base en estos resultados.Publication Open Access Mecanismos de regulación de la respuesta de las plantas a compuestos volátiles de origen microbiano(2023) Gámez Arcas, Samuel; Muñoz Pérez, Francisco José; Pozueta Romero, Javier; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaLas plantas son metaorganismos que regulan su desarrollo y metabolismo en respuesta a diferentes estímulos externos. Conviven con microorganismos emisores de compuestos que difunden a través del suelo tales como azúcares, proteínas, exopolisacáridos, sideróforos, ácidos grasos, ácidos orgánicos, aminoácidos y hormonas que modifican la fotosíntesis, el metabolismo y el crecimiento de las plantas (Philippot et al., 2013; De-la-Peña and Loyola-Vargas, 2014; Backer et al., 2018). Los microorganismos beneficiosos también emiten compuestos volátiles (VCs) que fomentan el crecimiento, la captación de nutrientes y la fotosíntesis, modulan la arquitectura de la raíz, activan la respuesta de defensa de la planta e incrementan su resistencia al estrés salino y la sequía (Ryu et al., 2003; Zhang et al., 2008; Splivallo et al., 2009; Zhang et al., 2009; Gutiérrez-Luna et al., 2010; Kanchiswamy et al., 2015; Park et al., 2015; Ledger et al., 2016). Estudios llevados a cabo por el grupo de investigación en el que he realizado mi tesis doctoral demostraron que las bacterias y los hongos fitopatógenos también emiten VCs con propiedades bioestimulantes (Sánchez-López et al., 2016b). Cambios en el crecimiento, la fotosíntesis, el desarrollo y el metabolismo de la planta inducidos por VCs microbianos están asociados a grandes variaciones en el transcriptoma, el proteoma y el redox-proteoma de la planta (Sánchez- López et al., 2016b; Ameztoy et al., 2019, 2021). Tales variaciones sugieren que la respuesta de la planta a los VCs microbianos está regulada tanto a nivel transcripcional como no-transcripcional. Con el fin de profundizar en los mecanismos que median la relación entre la planta y los microorganismos, en este trabajo investigué el papel que juega el transportador de hexosas fosfato plastidial (GPT2) inducible por VCs en la respuesta de la planta modelo de laboratorio Arabidopsis thaliana a VCs emitidos por el hongo fitopatógeno Altenaria alternata. Además, investigué el papel que juega en dicha respuesta el residuo de cisteína 95 de la fructosa bifosfatasa plastidial (cFBP1), un enzima del ciclo de Calvin-Benson cuya actividad está sujeta a cambios en el estado redox inducibles por la luz. En el capítulo 1 de esta tesis presento los resultados de mi investigación sobre el papel que juega GPT2 en la respuesta de las plantas a VCs microbianos. Para realizar esta investigación, analicé y comparé el crecimiento, la fotosíntesis y el proteoma de plantas wild type (WT), mutantes carentes GPT2 (gpt2-1), mutantes carentes PGI1 (pgi1-2) y doble mutante pgi1-2gpt2-1 cultivadas en presencia o ausencia de VCs fúngicos. Además, caractericé la respuesta a estos compuestos de plantas pgi1-2/gpt2-1 que expresan GPT2 bajo el control de un promotor específico de haces vasculares. Finalmente, caractericé el patrón de expresión de GPT2 en plantas que expresan el gen reportero GUS bajo la acción de la secuencia promotora de GPT2. Los resultados obtenidos mostraron que, de manera similar a lo que ocurre en plantas WT, los VCs fomentan el crecimiento, la fotosíntesis y la acumulación de citoquininas activas y almidón en plantas pgi1-2 y gpt2-1. Tal respuesta fue reducida en plantas pgi1-2gpt2-1 y se revirtió a WT al expresar GPT2 en haces vasculares. Estudios comparativos de los proteomas de plantas pgi1-2 y pgi1-2gpt2-1 mostraron que GPT2 regula la expresión de proteínas relacionadas con la fotosíntesis. Es más, los estudios de expresión mostraron que GPT2 se expresa en haces vasculares y está sujeto a complejos mecanismos de regulación. Globalmente, los resultados presentados en este capítulo indican que en condiciones en las cuales la actividad de PGI está reducida, la respuesta de la planta a VCs microbianos conlleva una regulación de la expresión de proteínas relacionadas con la fotosíntesis a través de mecanismos en los que GPT2 juega un papel importante en la provisión de sustrato necesario para la producción de citoquininas en haces vasculares. Trabajos llevados a cabo en el grupo de investigación en el que he realizado este mi tesis mostraron que la exposición a VCs microbianos conlleva cambios globales en el redox-proteoma de las plantas (Ameztoy et al., 2019). Tales cambios incluían la reducción de residuos de cisteína altamente conservados a lo largo de la evolución de enzimas del ciclo de Calvin-Benson. En el capítulo 2 presento los resultados de mi investigación sobre el papel que juega el residuo de cisteína 95 de la cFBP1 en su actividad, en la fotosíntesis y en la respuesta de las plantas a VCs microbianos. Para realizar esta investigación, comparé las propiedades electroforéticas y cinéticas de cFBP1 WT y una forma mutada en la que el residuo de cisteína 95 fue sustituido por un residuo de serina (C95S). Además, comparé la fotosíntesis y el crecimiento de plantas de Arabidopsis cfbp1 carentes de cFBP1 endógena que expresan ectópicamente formas WT o C95S de cFBP1. Los resultados mostraron que el residuo de cisteína 95 juega un papel importante en la actividad de cFBP1 y en la fotosíntesis, pero no en el crecimiento de Arabidopsis.Publication Open Access Platos de base proteica con textura segura para personas con parálisis cerebral: diseño, elaboración y vida útil(2023) Merino Antón, Gorka; Ibáñez Moya, Francisco C.; Beriain Apesteguía, María José; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaEntre las estrategias para manejar la disfagia orofaríngea (DO) asociada a la parálisis cerebral (PC) se incluye la alimentación basada en platos de textura modificada (PTM). Si bien se han realizado diversos estudios sobre alimentos particulares, poco se sabe sobre las características de los PTM desde el punto de vista analítico y tecnológico. Por ello, los objetivos de la presente tesis fueron (1) establecer las características texturales de los PTM destinados a la DO, (2) desarrollar un método para elaborar PTM orientados a la DO asociada a la PC y (3) definir las características sensoriales y la aceptabilidad de los PTM orientados a la PC. Finalmente, se consideró oportuno (4) efectuar una revisión bibliográfica sobre los métodos instrumentales y sensoriales de uso frecuente en el análisis textural de los alimentos destinados a la DO con objeto de identificar los más adecuados para los ámbitos clínico y tecnológico. Para la caracterización instrumental de los PTM aptos para la DO, se recurrió al análisis mediante viscosímetro y texturómetro a diferentes velocidades. Para el diseño de los PTM orientados a la DO asociada a la PC, se desarrolló un método de cocinado, triturado y mezclado con aditivos alimentarios para que fueran termoestables y de mayor vida útil. Se texturizaron 5 platos habituales en la dieta de personas con PC y se analizaron instrumentalmente con texturómetro (5 mm/s) y mediante un análisis sensorial descriptivo con logopedas expertas en DO. También se evaluó la aceptación por personas afectadas con DO y PC y la caracterización general y particular de cada PTM recurriendo a jueces no expertos, consumidores, mediante el método Check-all-thatapply (CATA). En cuanto a la revisión sistemática, se aplicó el método PRISMA. Se estableció una clasificación de la viscosidad y la textura en tres niveles de PTM. Se generaron 5 PTM clasificados como aptos por las logopedas expertas en DO siendo sus características principales: bajos niveles de firmeza, adhesividad y restos, valores medios de cohesividad y altos de fluidez y puntuación de aptitud de deglución. Además, fueron aceptados por personas con DO y PC. Se identificaron atributos para definir de forma general o particular los diferentes platos. Por último, se propusieron métodos y sus parámetros para diferentes tipos de alimentos para la disfagia, sólidos, semisólidos o líquidos. Es necesario seguir investigando y generando nuevos PTM con características nutricionales y organolépticas adecuadas los requerimientos de las personas con DO asociada a la PC. Para ello será necesario desarrollar métodos de caracterización estandarizados, de manera consensuada y multidisciplinar, con el fin de facilitar el trabajo en la industria de alimentos para la DO y en los campos clínicos y de la investigación.Publication Open Access Caracterización agronómica y ampelográfica de la serie RG de portainjertos de vid y estudio de las implicaciones de la calidad de la conexión del injerto sobre el comportamiento de la planta(2022) Marín Ederra, Diana; Santesteban García, Gonzaga; Torres Molina, Nazareth; Agronomía, Biotecnología y Alimentación; Agronomia, Bioteknologia eta Elikadura; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaLa llegada a Europa de la filoxera de la vid hacia el año 1868 supuso una de las mayores crisis agrícolas de la historia, siendo el uso de portainjertos americanos tolerantes la única solución exitosa para detener su avance. La ingente cantidad de plantas necesarias para reconstruir el viñedo europeo provocó el desarrollo del sector de los viveros, que desde entonces provee a los viticultores de material de plantación. Esta tesis doctoral aborda dos retos que en la actualidad preocupan en mayor medida al sector viverístico: (i) la optimización de la elección de portainjertos y (ii) la mejora de la calidad fisiológica de las plantas injerto producidas. Específicamente, el primer reto se ha acometido desde dos perspectivas, la necesidad de ampliar el conocimiento de la influencia que tienen los portainjertos convencionales sobre las distintas variedades en distintas condiciones y, en segundo lugar, el desarrollo de nuevos portainjertos adecuados para las condiciones mediterráneas. El segundo reto se ha abordado a través del estudio de las implicaciones que tiene el alineamiento de la púa y la estaca en el momento de injertado sobre la tasa de éxito en vivero y sobre el comportamiento posterior de la planta. En relación con el uso de portainjertos convencionales, durante 4 anualidades (2015-2018) se realizó el seguimiento agronómico de las variedades Syrah y Tempranillo injertadas sobre 12 portainjertos convencionales, en un viñedo típico del Valle del Ebro establecido por el vivero Vitis Navarra en la localidad de Miranda de Arga (Navarra). Se realizaron medidas de crecimiento, producción y composición de la uva en vendimia, observando un claro efecto del portainjerto en el comportamiento agronómico de ambas variedades, con un impacto relevante en los parámetros de crecimiento y rendimiento, afectando consecuentemente a la madurez. En cuanto al desarrollo de nuevos portainjertos, se llevó a cabo la caracterización agronómica de 8 nuevos híbridos de la serie RG, obtenidos de la primera generación de un cruce entre los portainjertos 41 B MGt y 110 R como resultado de un programa de hibridación llevado a cabo por el vivero Vitis Navarra. La evaluación se llevó a cabo en una parcela en la que se disponía de las variedades Syrah y Tempranillo injertadas sobre dichos híbridos. Durante cuatro anualidades (2016-2019) se realizaron medidas de crecimiento, producción y composición de la uva, demostrando que un programa de hibridación basado en un cruzamiento sencillo permite obtener nuevos híbridos con interés agronómico y comercial. Los trabajos realizados en esta tesis, junto con otros llevados a cabo por el vivero y otras entidades, han permitido identificar candidatos muy prometedores y han promovido el registro de alguno de ellos, aumentando la variabilidad disponible para el sector. Finalmente, en relación con el segundo reto planteado, en esta tesis doctoral se ha abordado el estudio de las implicaciones que tiene el alineamiento de la púa y la estaca sobre (i) el comportamiento de las plantas en vivero, (ii) sus primeros años de implantación en viñedo y (iii) sobre su comportamiento hídrico e hidráulico en un ensayo en macetas. Los resultados obtenidos han subrayado la importancia de implantar buenas prácticas en el momento de injertado que permitan un buen alineamiento entre los individuos. Así, las plantas con alineación completa aumentaron notablemente la tasa de éxito en vivero y mostraron crecimientos superiores, tanto en el vivero como en su primer año de establecimiento en viñedo comercial y en maceta, aunque estas diferencias fueron desapareciendo con el paso de los años. Las plantas con alineación completa entre la púa y la estaca también presentaron mayor nivel de intercambio gaseoso foliar en el ensayo en maceta, pero tales diferencias no se vieron reflejadas en las medidas de conductividad hidráulica a través del injerto. Los resultados obtenidos a lo largo de esta tesis doctoral han permitido profundizar el conocimiento de la nueva serie RG de portainjertos previo a su posible introducción en el mercado y poner en evidencia la importancia de un buen alineamiento entre la púa y la estaca a la hora de realizar el injerto.