http://hdl.handle.net/10498/6834 2026-11-05T20:02:37Z http://hdl.handle.net/10498/36062 Estudio metabolómico de aislados del género botrytis y caracterización funcional de genes implicados en el metabolismo secundario del fitopatógeno botrytis cinerea Coca Ruiz, Víctor La lucha contra las enfermedades causadas por hongos del género Botrytis se lleva a cabo tradicionalmente mediante fungicidas sintéticos, los cuales presentan problemas ambientales, así como toxicidad para los seres humanos. Además, los problemas asociados a la aparición de mecanismos de resistencia a los fungicidas químicos, por parte de estos patógenos, son cada vez mayores. En este contexto, los avances de la biología molecular, particularmente de la genómica, transcriptómica, metabolómica y proteómica, ofrecen nuevas oportunidades para un control más eficiente de estos hongos fitopatógenos. En esta memoria de tesis doctoral se analiza el metabolismo secundario de especies de hongos pertenecientes al género Botrytis, mediante la caracterización bioinformática, química y molecular de genes implicados en la biosíntesis de metabolitos secundarios. Con ello, se pretende determinar la implicación biológica y la funcionalidad de dichos genes, e identificar nuevas dianas moleculares para el control de este género de hongos fitopatógenos. En un primer capítulo de dicha tesis doctoral, se realiza un análisis bioinformático del genoma, una caracterización fenotípica y un análisis químico del metabolismo secundario de especies pertenecientes al género Botrytis tales como Botrytis deweyae B1, Botrytis pseudocinerea VD165 y el aislado apatogénico B459 de B. cinerea. De esta forma, se identifica B. deweyae como superproductor del sesquiterpeno botridial y sus derivados, B. pseudocinerea como superproductor de los policétidos botcininas y derivados, y el aislado B459 de B. cinerea como una cepa incapaz de sintetizar ninguna de las dos toxinas (botridial y botcininas). Además, se realiza una aproximación bioinformática de los genes que conforman clústeres en B. deweyae B1 involucrados en el metabolismo secundario, identificándose nuevos clústeres de genes ausentes en el genoma de B. cinerea B05.10. Finalmente, se lleva a cabo una caracterización del transportador MfsG empleando especies que presentan y carecen de dicho transportador, observándose diferencias significativas en la tolerancia a los isotiocianatos, así como en la capacidad infectiva sobre sustratos vegetales con un elevado índice de producción de esta familia de metabolitos. En un segundo capítulo de la presente tesis doctoral se lleva a cabo la secuenciación y anotación del genoma de la cepa silvestre UCA992 de B. cinerea, así como la caracterización de la familia génica Bcstc de B. cinerea UCA992. Para ello, se realizó una caracterización bioinformática, fenotípica y funcional de los mutantes nulos y sobreexpresados en los genes Bcstc3 y Bcstc4 con el objetivo elucidar la función biológica de dichas proteínas en la biología de B. cinerea. De esta forma, se observaron diferencias en infectividad, crecimiento, tolerancia a condiciones de estrés, expresión de otras Bcstc, así como en la capacidad de producción de conidios entre cepas. Por otro lado, se realizó una caracterización funcional de las proteínas BcStc1 y BcStc7 mediante expresión heteróloga en levaduras y bacterias para la producción heteróloga del compuesto. Se determinó la presencia del sesquiterpeno presilfiperfolan-8beta-ol en la expresión heteróloga del gen Bcstc1 y del sesquiterpeno ( )-5-epiaristolochene en la expresión heteróloga del gen Bcstc7 mediante espectrometría de gases-masas. Finalmente, en un tercer capítulo de esta tesis doctoral, mediante la generación de transformantes utilizando la técnica de edición genética CRISPR/Cas9, se aborda la identificación de nuevos factores de virulencia en B. cinerea. De esta forma, se estudiaron y caracterizaron las condiciones idóneas de generación de protoplastos funcionales en aislados no esporogénicos para su transformación por CRISPR/Cas9. Asimismo, se generaron mutantes nulos y sobreexpresados de los genes que codifican para las policétido sintasas 8 y 14 (Bcpks8 y Bcpks14), observándose diferencias en la capacidad infectiva entre los distintos transformantes obtenidos. Por otro lado, se complementó con una copia funcional y se reparó el gen regulador transcripcional Bcin04g03490 en el aislado B459 de B. cinerea, observándose su implicación en la síntesis de metabolitos secundarios, crecimiento, esporulación y capacidad infectiva. Finalmente, se reparó el transportador ABC de B. cinerea B05.10 (BcatrT) mediante la técnica de edición genética CRISPR/Cas9, implicado presuntamente en el bombeo de alfa-tomatina al exterior celular, observándose un leve incremento tanto de la tolerancia a este compuesto, así como de la infección en hojas de tomate. 2024-11-08T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10498/29115 Síntesis y estudio de relación estructura-actividad de lactonas sesquiterpénicas naturales con esqueleto c17 Marcos Cárdenas, David Durante el último siglo, el uso de pesticidas sintéticos ha sido la principal herramienta utilizada para combatir plagas y mejorar la productividad de los cultivos. Sin embargo, el uso masivo de estos compuestos químicos y la creciente inquietud de la población mundial por las consecuencias de su uso han llevado a la necesidad de reexaminar su uso actual. En la actualidad, existen dos grandes preocupaciones en la industria agroalimentaria con respecto a los plaguicidas: la primera es la pérdida de su eficiencia debido principalmente a la aparición de un fenómeno denominado resistencias derivado del abuso de su uso. El segundo es el endurecimiento de la normativa en relación con la preocupación antes mencionada sobre sus posibles daños tanto a la naturaleza como a la salud humana. Esta polémica ha generado un interés y una necesidad por encontrar nuevas alternativas más efectivas y saludables para el control de plagas. Los productos naturales se presentan como una gran alternativa para el control de plagas, ya que poseen una vida media corta y, por lo general, pueden ser degradados fácilmente por la naturaleza en subproductos no dañinos. También pueden dar acceso a nuevos mecanismos de acción no explotados por los herbicidas actuales. Las lactonas sesquiterpénicas son una familia de productos naturales que presentan una gran variedad de actividades biológicas de interés para la industria agroalimentaria y la medicina. Recientemente, se ha descubierto un grupo novedoso de derivados naturales de lactonas sesquiterpénicas con un esqueleto de carbono inusual compuesto por diecisiete átomos de carbono. Con el objetivo principal de estudiar el potencial de estos derivados de lactona sesquiterpénica C17 como compuestos cabeza de serie para el control de plagas. Hemos diseñado una ruta sintética y logramos la síntesis de cuatro de ellos, así como de siete nuevos dímeros naturales de lactonas sesquiterpénicas C17/C15. Para estudiar su potencial como nuevos compuestos cabeza de serie y establecer un estudio estructura-actividad, los compuestos se evaluaron en diferentes bioensayos contra patógenos frente plantas y el ser humano de interés para la industria agroquímica y la medicina. Centrándonos en su interés para la industria agroalimentaria, probamos las moléculas frente semillas STS (Standard Target Species) representativas de cuatro familias de malas hierbas comunes y diferentes especies de malas hierbas seleccionadas, así como tres hongos patógenos frente plantas conocidos por su impacto en los cultivos. Los compuestos también se ensayaron contra microorganismos patógenos para el ser humano y contra larvas del mosquito Aedes aegypti (L.), vector de diferentes enfermedades humanas. Los resultados obtenidos en los bioensayos muestran que algunos de los productos naturales sintetizados, así como algunos intermedios, poseen una alta actividad, especialmente en los bioensayos de fitotoxicidad. Haciéndolos interesantes como compuestos cabeza de serie para la síntesis nuevos pesticidas basados ​​en productos naturales.; Over the last century, the use of synthetic pesticides has been the main tool used to fight plagues and improve the productivity of crops. However, the massive use of these chemical compounds and the growing unrest of the global population regarding the consequences of their use have led to the necessity to reexamine their current use. In the present, there are two major concerns in the agro-food industry regarding pesticides: the first one is the loss of their efficiency mainly due to the appearance of a phenomena called resistance derived from the abuse of their use. The second one is the toughening of the regulations in relation to the aforementioned concern regarding their potential damage to both nature and human health. This controversy has generated an interest and necessity to find new alternatives more effective and eco-friendlier for the control of plagues. Natural products present themselves as a great choice for pest management as they possess short half-live and generally can be easily degraded by nature into non-harmful byproducts. They also may give accessibility to new mechanisms of action not exploited by the current herbicides. Sesquiterpene lactones are a family of natural products which present quite a variety of biological activities of interest to the agro-food industry and medicine. Recently, a novel group of sesquiterpene lactones derivatives with an unusual carbon skeleton composed by seventeen carbon atoms have been discovered With the main objective of further studying the potential of these C17 sesquiterpene lactone derivatives as lead-compounds for pest management. We designed a synthetic pathway and achieved the synthesis of four of them, as well as, seven novel natural C17/C15 sesquiterpene lactone dimers. To study their potential as new lead-compounds and stablish a structure-activity study they were evaluated in different bioassays against plant and human pathogens of interest for the agrochemical industry and medicine. Focusing on their interest for the agro-food industry, we tested the molecules against Standard Target Species representative of four families of common weeds and different selected weeds, as well as, three plant pathogenic fungi known for their impact on crops. They were also assayed against human pathogen microorganisms and against Aedes aegypti (L.) larvae, vector of different human diseases. The results obtained in the bioassays show that some of the target natural products synthetized, as well as, some intermediates possess high activity, especially in the phytotoxicity assays. Making them interesting as lead-compounds for new natural-product based pesticides. 2020-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10498/29095 Caracterización funcional de las sesquiterpeno ciclasas 3, 4 y 7 (stc3, stc4 y stc7) presentes en el genoma del hongo fitopatógeno botrytis cinerea y su relación con la patogenicidad Suárez Cáceres, Ivonne Rocío Botrytis cinerea es un hongo filamentoso que afecta a un elevado número de cultivos comerciales y que provoca cuantiosas pérdidas económicas en la agricultura a nivel mundial. Esto crea la necesidad de estudiar los mecanismos de acción del hongo para poder establecer nuevas estrategias de control de este fitopatógeno. El desarrollo de la biología molecular en campos como la genómica y la proteómica ha abierto nuevas vías en el estudio de hongos fitopatógenos, permitiendo conocer el genoma completo de hongos como Botrytis cinerea, de gran importancia en agricultura y agronomía. El conocimiento actual del genoma de un amplio número de hongos permite abordar un estudio más profundo de estos organismos. Por esta razón, muchos grupos de investigación, incluido el nuestro, indagan en la búsqueda de nuevos genes que podrían estar implicados en el proceso de infección, desde el punto de vista genómico, transcriptómico, proteómico y metabolómico; generando opciones para el estudio de los procesos de virulencia y patogenicidad de los hongos y permitiendo determinar nuevas dianas moleculares que permitan el control eficiente del hongo. En este trabajo se lleva a cabo una aproximación a la caracterización funcional de las sesquiterpeno ciclasas potencialmente implicadas en la biosíntesis de sesquiterpenos, incluidos esos con esqueleto de eremofilenos, aislados de B. cinerea. El estudio se realizó mediante un análisis comparativo de expresión de los genes Bcstc y su relación con la producción de metabolitos de tipo eremofileno de las cepas silvestres B05.10, B.c.UCA992 y las cepas mutantes delecionadas en los genes Bcstc3, Bcstc4 y Bcstc7. Adicionalmente se realizó un estudio metabolómico de la cepa doblemente delecionada en los genes Bcstc3 y Bcstc4, las cepas mutantes sobreexpresadas en los genes Bcstc3 y Bcstc4 y la cepa mutante complementada en el gen Bcstc7. Los resultados obtenidos han permitido caracterizar una nueva enzima implicada en la biosíntesis de eremofilenos, aislados de B. cinerea, desconocida hasta el momento. Además, se llevó a cabo un análisis bioinformático de los genes implicados en el metabolismo secundario de B. cinerea, lo que ha permitido descubrir y estudiar el nuevo gen denominado Bcstc7 implicado en la producción de metabolitos de tipo eremofileno. Adicionalmente se realizó una ampliación y actualización de los genes relacionados con el metabolismo secundario, permitiendo de esta manera amplificar la posibilidad de investigación sobre el metabolismo secundario de B. cinerea. 2020-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10498/29094 Valorización de corrientes de la unidad de FCC Pérez Guevara, Elena Actualmente el sector energético global y la industria del petróleo en particular, se encuentran en un momento de profundo cambio. Se están realizando constantes esfuerzos por sustituir el consumo de energías de origen fósil debido al agotamiento progresivo de sus yacimientos y al gran impacto medioambiental que causa su utilización. Sin embargo, al menos a medio plazo, se va a continuar dependiendo en gran medida del petróleo. En este escenario, las refinerías se enfrentan al reto de procesar peores crudos para obtener productos de alta calidad y que cumplan con las especificaciones legales. De esta situación surge la motivación de esta tesis doctoral, cuyo objetivo consiste en transformar ciertas corrientes de refinería en productos de mayor valor añadido, de manera que se mejore la eficiencia en el aprovechamiento del petróleo y se aporte flexibilidad a la refinería en la satisfacción de la demanda. Este trabajo ha consistido en el estudio de un proceso catalítico para la transformación de naftas procedentes de la Unidad de FCC (Fluid Catalytic Cracking) de las refinerías, en un diésel que cumpla con los estándares de calidad y las especificaciones requeridas. El proceso global se desglosa en dos etapas, en primer lugar, la alquilación de compuestos aromáticos y olefinas presentes en la nafta de FCC para producir alquilatos dentro del rango diésel. La segunda etapa, consiste en procesar el diésel obtenido mediante reacciones de apertura selectiva del anillo aromático, con el fin de mejorar las propiedades del combustible haciendo que cumpla con las especificaciones. El trabajo se ha abordado mediante el estudio de reacciones modelo para cada una de las etapas, diseñando, preparando y evaluando el catalizador más apropiado en cada caso, tanto desde el punto de vista de caracterización del material, como de su comportamiento catalítico. Para la reacción de alquilación se han empleado el tolueno y el hex 1 eno como sustancias modelo. Se han evaluado varios catalizadores comerciales, seleccionando una zeolita USY como el más adecuado, con el cual se ha alcanzado conversión total y una selectividad a monoalquilatos superior al 95%. La estabilidad catalítica del material seleccionado ha sido mejorada mediante una modificación textural del catalizador empleando tensioactivos. Con dicha modificación, se genera una mesoporosidad adicional en al zeolita. En cuanto a la segunda etapa del proceso, se ha estudiado la reacción de apertura selectiva del anillo de etilbenceno. Se han preparado varios catalizadores bifuncionales con distinto contenido metálico de Pt e Ir, sobre una zeolita Y jerarquizada mediante modificación textural con tensioactivos. Así mismo, se ha modulado la acidez del soporte catalítico con intercambios iónicos con sodio. Tras la evaluación de los distintos catalizadores preparados, se seleccionó un catalizador con un contenido metálico total de 3% en peso, una relación Pt/Ir igual a 2, y un soporte de acidez moderada. Se logró optimizar el balance metal-metal, así como, metal-ácido en el material, obteniéndose un catalizador con el cual se alcanzó prácticamente conversión total y un rendimiento a parafinas de cadena abierta sin pérdida en el número de átomos de carbono, igual a 57%. La presente tesis doctoral industrial es fruto de la estrecha colaboración del sector académico y empresarial. Impulsada por el Vicerrectorado de Transferencia e Innovación Tecnológica de la Universidad de Cádiz y la Cátedra de Cepsa en esa misma universidad, esta tesis se ha realizado como una labor conjunta del Centro de Investigación de Cepsa y la Facultad de Ciencias de la Universidad de Cádiz.; Currently the global energy and oil industry are facing an important changing moment. Ongoing efforts are being done to reduce fossil energy consumption, due to the progressive depletion of their reserves. In addition, the use of this kind of energy induces a detrimental impact on the environment. However, the global energy will still highly depend on crude oil, at least in the medium term. In this scenario, refineries are facing the challenge of processing lower quality oil to obtain high value products with the legal requirements. The interest of this doctoral thesis has been motivated by this situation with the objective of transforming refinery streams into higher value products. In this way the oil refining efficiency and flexibility in production could be improved. In this work a study of a catalytic process has been carried out. The process consists in the transformation of FCC (Fluid Catalytic Cracking) naphtha into diesel with the quality standards and the specifications required. The whole process includes two stages. The first one is the alkylation of aromatics with olefins, being both compounds present in FCC naphtha. This reaction allows to produce alkylates within the diesel fraction. The second stage involves selective aromatic ring opening reactions that improve the properties of the previously obtained diesel and comply with the specifications. The work has been performed using model reactions and designing, preparing and evaluating the most appropriate catalyst in each case, by physicochemical characterization and catalytic behavior. Toluene and hex-1-ene have been used as model compounds in the alkylation of aromatics with olefins. A USY zeolite has been selected as the most suitable material for this reaction, after testing several other commercial catalysts. With the USY zeolite full conversion and higher than 95% selectivity to monoalkylates have been achieved. In addition, the catalytic stability has been improved by textural modification of the selected catalyst. The modification has been carried out using surfactants, this treatment has increased mesoporosity in the zeolite. The second stage of the process focuses on the study of selective ring opening reaction of ethylbenzene. Bifunctional catalysts have been prepared with different metal content. Pt and Ir have been impregnated over a hierarchical Y zeolite, which was prepared by textural modification with surfactants. At the same time, acidity of the catalyst support has been modulated by ion exchange with sodium. After the assessment of the prepared materials, a catalyst with 3 %wt of metal content, a Pt/Ir ratio of 2 and a moderate acidity was selected. The metal-metal and metal-acidity balance have been optimized in the selected catalysts. This material attained close to full conversion and an open chain paraffins yield of 57%, without loss of carbon atoms. This doctoral industrial thesis is the result of a close collaboration between academy and industry, promoted by the Vicerrectorado de Transferencia e Innovación Tecnológica de la Universidad de Cádiz and the Cátedra Cepsa. This thesis has been carried out at Cepsa Research Center and Faculty of Science of the Universidad de Cádiz. 2020-01-01T00:00:00Z