Proteomic insights into the immune response of rice plants to M. oryzae infection

Les plantes enfronten constantment a una sèrie de factors ambientals, biòtics i abiòtics, afectant significativament el rendiment dels cultius. L'estrès biòtic és causat per organismes com fongs, bacteris o insectes, mentre que l'estrès abiòtic inclou la salinitat, la sequera o la disponibilitat de nutrients. Atesa la seva naturalesa immòbil, les plantes han desenvolupat mecanismes intrinsecs per afrontar aquests estressos mitjançant l'activació de vies de transducció de senyals i la reprogramació transcripcional de l'expressió genètica. A la natura, les plantes s'enfronten contínuament a estressos tant biòtics com abiòtics, dificultant significativament la seva productivitat. Les investigacions es centren en comprendre les respostes de les plantes a un estrès individual, ja que la seva combinació és complexa per la interferència entre les vies de senyalització. La regulació es pot donar a nivell postraduccional mitjançant la fosforilació proteica. No obstant, el nostre coneixement sobre els esdeveniments de fosforilació involucrats a les vies de senyalització induïdes per patògens i nutrients continua sent limitada. A més, s'ha demostrat que l'estat nutricional d'una planta influeix en la resistència a malalties. El fòsfor, adquirit del sòl en forma de fosfat inorgànic (Pi), és un nutrient essencial per al creixement i desenvolupament de les plantes. La baixa biodisponibilitat de Pi a sòls representa un factor limitant per al creixement de les plantes. En conseqüència, els fertilitzants de Pi s'utilitzen a l'agricultura moderna per optimitzar el rendiment dels cultius, causant un excés de Pi a les plantes. A nivell molecular, s'estudia com les plantes s'adapten a les condicions limitants de Pi mitjançant la Phosphate Starvation Response, encara que hi ha menys informació sobre la resposta a l'excés de Pi. En aquesta tesi doctoral, investiguem l'efecte i el mecanisme del Pi en la resposta de les plantes d'arròs a la infecció per patògens a nivell proteòmic, que dóna lloc a la resistència/susceptibilitat a malalties en l'arròs. A la Secció 1 descrivim el doble impacte del contingut de Pi a les fulles d'arròs tant a la planta com al fong patogen Magnaporthe oryzae. L'acumulació de Pi va afectar negativament la presència de Pathogenesis-related proteins a la planta, resultant en un fenotip susceptible. Simultàniament, hi va haver un augment en l'expressió dels efectors fúngics. A la Secció 2 es va explicar com, en plantes amb baix contingut de Pi, l'apoplast de la fulla es va enriquir amb proteïnes associades amb defensa, alineant-se amb la resistència observada contra M. oryzae. A la Secció 3, es va realitzar una anàlisi fosfoproteòmica, on vam demostrar que les plantes amb alt contingut de Pi pateixen modificacions substancials en resposta a la infecció per M. oryzae, mentre que les plantes amb baix nivell de Pi van mantenir un nivell basal de fosforilació amb infecció i sense. Per a la Secció 4, explorem la participació del gen OsPBZ1 a la resposta de defensa. Descobrim que OsPBZ1 exerceix un paper fonamental en la resposta de defensa de l'arròs a la infecció per patògens, i la seva expressió està influenciada pel contingut de Pi. La mutagènesi d'OsPBZ1 per CRISPR/Cas9 altera la resistència a M. oryzae de manera dependent de Pi, suggerint una interacció complexa entre OsPBZ1, la disponibilitat de Pi i la susceptibilitat. Finalment, a la Secció 5 analitzem els biosensors FRET com una eina per a la detecció de Pi a temps real mitjançant l'observació de cèl·lules vives, mostrant la seva efectivitat al monitoratge dels canvis de Pi induïts per diversos estímuls a les plantes d'arròs. Calen més investigacions per comprendre les interaccions moleculars i les vies de senyalització que involucren la defensa del Pi i l'arròs.Las plantas se enfrentan constantemente a una serie de factor ambientales, bióticos y abióticos, afectando significativamente al rendimiento de los cultivos. El estrés biótico es causado por organismos como hongos, bacterias o insectos, mientras que el estrés abiótico incluye la salinidad, la sequía o la disponibilidad de nutrientes. Dada su naturaleza inmóvil, las plantas han desarrollado mecanismos intrínsecos para afrontar estos estreses, mediante la activación de vías de transducción de señales y la reprogramación transcripcional de la expresión genética. En la naturaleza, las plantas se enfrentan continuamente a estreses tanto bióticos como abióticos, comprometiendo significativamente su productividad. Las investigaciones se centran en comprender las respuestas de las plantas a un estrés individual, ya que su combinación es compleja por la interferencia entre las vías de señalización. La regulación puede darse a nivel postraduccional mediante la fosforilación proteica. Sin embargo, nuestro conocimiento sobre los eventos de fosforilación involucrados en las vías de señalización inducidas por patógenos y nutrientes sigue siendo limitada. Además, se ha demostrado que el estado nutricional de una planta influye en la resistencia a enfermedades. El fósforo, adquirido del suelo en forma de fosfato inorgánico (Pi), es un nutriente esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas. La baja biodisponibilidad de Pi en suelos representa un factor limitante para el crecimiento de las plantas. En consecuencia, los fertilizantes de Pi se utilizan en la agricultura moderna para optimizar el rendimiento de los cultivos, causando un exceso de Pi en las plantas. A nivel molecular, se estudia cómo las plantas se adaptan a las condiciones limitantes de Pi mediante la Phosphate Starvation Response, aunque hay menos información sobre la respuesta al exceso de Pi. En esta tesis doctoral, investigamos el efecto y el mecanismo del Pi en la respuesta de las plantas de arroz a la infección por patógenos a nivel proteómico, que da lugar a la resistencia/susceptibilidad a enfermedades en el arroz. En la Sección 1 describimos el doble impacto del contenido de Pi en las hojas de arroz tanto en la planta como en el hongo patógeno Magnaporthe oryzae. La acumulación de Pi afectó negativamente la presencia de Pathogenesis-related proteins en la planta, resultando en un fenotipo susceptible. Simultáneamente, hubo un aumento en la expresión de efectores fúngicos. En la Sección 2 se explicó cómo, en plantas con bajo contenido de Pi, el apoplasto de la hoja se enriqueció con proteínas asociadas con defensa, alineándose con la resistencia observada contra M. oryzae. En la Sección 3, se realizó un análisis fosfoproteómico, donde demostramos que las plantas con alto contenido de Pi sufren modificaciones sustanciales en respuesta a la infección por M. oryzae, mientras que las plantas con bajo nivel de Pi mantuvieron un nivel basal de fosforilación con infección y sin ella. Para la Sección 4, exploramos la participación del gen OsPBZ1 en la respuesta de defensa. Descubrimos que OsPBZ1 desempeña un papel fundamental en la respuesta de defensa del arroz a la infección por patógenos, y su expresión está influenciada por el contenido de Pi. La mutagénesis de OsPBZ1 por CRISPR/Cas9 altera la resistencia a M. oryzae de una manera dependiente de Pi, sugiriendo una interacción compleja entre OsPBZ1, la disponibilidad de Pi y la susceptibilidad. Finalmente, en la Sección 5 analizamos los biosensores FRET como una herramienta para la detección de Pi a tiempo real mediante la observación de células vivas, mostrando su efectividad en el monitoreo de los cambios de Pi inducidos por diversos estímulos en las plantas de arroz. Se necesitan más investigaciones para comprender las interacciones moleculares y las vías de señalización que involucran la defensa del Pi y el arroz.Plants face a constant array of environmental stresses, including biotic and abiotic challenges, which significantly impact crop yields. Biotic stresses originate from living organisms such as fungi, oomycetes, bacteria, viruses, nematodes, insects, and weeds, while abiotic stresses encompass factors like salinity, drought, extreme temperatures, flooding, radiation, nutrient limitations, and heavy metal toxicity. Given their immobile nature, plants have developed intricate mechanisms to confront these stresses, involving the activation of signal transduction pathways and subsequent transcriptional reprogramming of gene expression. In this context, plants in their natural habitat continually grapple with both biotic and abiotic stresses, significantly compromising their productivity. Research efforts have primarily centered on understanding plant responses to individual stressors. When plants experience a combination of stress factors, it can lead to complex outcomes due to crosstalk between the respective signaling pathways. Over the course of evolution, plants have developed intricate mechanisms to combat pathogen infections, resulting in a substantial body of literature and data detailing the transcriptional reprogramming of gene expression in response to pathogen attack. There is also evidence to suggest that plant immune responses can be post-translationally regulated through protein phosphorylation. However, our understanding of the specific proteins and phosphorylation events involved in the crosstalk between pathogen-induced signaling pathways and nutrient signaling in plants remains limited. Furthermore, the nutritional status of a plant has been shown to influence disease resistance. Phosphorus is an essential nutrient for plant growth and development. Plants acquire this nutrient from the soil in the form of inorganic phosphate (Pi). The low bioavailability of Pi in agricultural soils represents a limiting factor for plant growth. Consequently, Pi fertilizers are routinely used in modern agriculture to optimize crop yields, leading to a scenario of Pi excess in many agricultural ecosystems. At the molecular level, a large effort has been made to understand how plants adapt to Pi limiting conditions through the so called Phosphate Starvation Response (PSR). Less information is available on adaptive mechanisms to Pi excess in plants. In this Ph. D. Thesis, we investigated the effect of Pi on the response of rice plants to pathogen infection at the proteomic level, as well as Pi-mediated mechanism underlying disease resistance/ susceptibility in rice. In Section 1 we described the dual impact of phosphate content in rice leaves on both the rice plant and the fungal pathogen M. oryzae. The accumulation of phosphate negatively affected the presence of Pathogenesis-Related (PR) proteins in the plant, leading to susceptibility. Simultaneously, there was an increase in the expression of fungal effectors. Section 2, described how, in Low-Pi plants, the leaf apoplast was enriched with proteins associated with plant defense reactions, aligning with observed resistance against M. oryzae. Further, in Section 3, a phosphoproteomic analysis was conducted, where we showed that High-Pi plants undergo substantial modifications in response to M. oryzae infection, whereas Low-Pi plants maintained a basal level of phosphorylation under both mock and infected conditions. For Section 4, we explored the involvement of OsPBZ1 gene in defense response. We found that OsPBZ1 plays a pivotal role in the rice's defense response to pathogen infection, with its expression being influenced by Pi content. CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis of OsPBZ1 alters blast resistance in a Pi-dependent manner, suggesting a complex interplay between OsPBZ1, Pi availability, and susceptibility. Finally, in Section 5 we analyzed FRET-live imaging sensors as a tool for real-time detection of Pi by live cell imaging, showcasing their effectiveness in monitoring phosphate changes induced by various stimuli in rice plants. Further investigations are needed to understand molecular interactions and signaling pathways involving phosphate and rice's defense

Metal-Organic Polyhedra as Building Blocks for the Generation of Porous Materials

Aquesta tesi doctoral investiga l'ús dels poliedres metal·lorgànics (MOPs) com a estructures prefabricades per dissenyar xarxes poroses complexes i jeràrquiques. Els MOPs obren noves oportunitats en la creació de materials porosos amb aplicacions potencials en àmbits com la catàlisi, l'emmagatzematge de gasos i la descontaminació ambiental. Els objectius principals són: i) utilitzar la química de coordinació per integrar MOPs en xarxes metal·lorgàniques multicomponent (MOFs), i ii) desenvolupar xarxes jeràrquiques a través de la química covalent. La tesi destaca com els MOPs permeten controlar amb precisió l'estructura dels MOFs, millorant-ne tant la complexitat com la funcionalitat, i com es poden utilitzar per crear xarxes multicomponent estables i materials porosos amb propietats tunejables. A més, s'introdueix una metodologia innovadora per a la síntesi d'aerogels, amb la capacitat de modificar-ne les propietats fisicoquímiques mitjançant funcionalitzacions post-sintètiques. Els avenços exposats ofereixen noves perspectives per al desenvolupament de materials porosos més sofisticats i versàtils amb aplicacions en diversos àmbits.Esta tesis doctoral investiga el uso de los poliedros metalorgánicos (MOPs) como estructuras prefabricadas para diseñar redes porosas complejas y jerárquicas. Los MOPs abren nuevas oportunidades en la creación de materiales porosos con aplicaciones potenciales en ámbitos como la catálisis, el almacenamiento de gases y la descontaminación ambiental. Los principales objetivos son: i) utilizar la química de coordinación para integrar MOPs en redes metalorgánicas multicomponente (MOFs), y ii) desarrollar redes jerárquicas a través de la química covalente. La tesis destaca cómo los MOPs permiten controlar con precisión la estructura de los MOFs, mejorando tanto la complejidad como la funcionalidad, y cómo se pueden utilizar para crear redes multicomponente estables y materiales porosos con propiedades ajustables. Además, se introduce una metodología innovadora para la síntesis de aerogeles, con la capacidad de modificar sus propiedades fisicoquímicas mediante funcionalizaciones post-sintéticas. Los avances expuestos ofrecen nuevas perspectivas para el desarrollo de materiales porosos más sofisticados y versátiles con aplicaciones en diversos ámbitos.This PhD dissertation focuses on the advanced application of metal-organic polyhedra (MOPs) as pre-designed cavities and structure-directing agents to synthesize complex, hierarchically porous networks. By leveraging the distinctive properties of MOPs, this work demonstrates how they can open up new avenues in designing porous materials, enhancing both structural complexity and functional versatility. The research is guided by two main approaches: i) exploring coordination chemistry techniques to assemble MOPs into multicomponent metal-organic frameworks (MOFs), and ii) developing covalent chemistry strategies to construct hierarchically porous networks. Chapter 1 introduces the reader to the fascinating field of porous materials, tracing their evolution from the early discovery of natural zeolites to breakthroughs like silica aerogels, mesoporous silicas, and the more recent advancements in porous polymeric networks, MOFs, and covalent organic frameworks (COFs). While significant progress has been made in creating simpler bicomponent systems, designing intricate, hierarchical porous networks remains a major challenge. This chapter lays the groundwork for how MOPs can serve as versatile, prefabricated building blocks, offering unmatched precision in constructing complex porous architectures. By overcoming current limitations, MOPs open up new possibilities for synthesizing advanced porous materials, which hold promise for applications in catalysis, gas storage, and pollutant removal. Chapter 2 outlines the general and specific objectives of this thesis. Chapter 3 centers on developing a coordination-driven assembly strategy to integrate Rh(II)-based MOPs into multicomponent MOFs, achieving both atomic precision and enhanced structural complexity. By using MOPs as prefabricated cavities with strong structure-directing properties, the approach successfully replicated and further evolved the well-known HKUST-1 structure, leading to the creation of the three-component RhCu-btc-HKUST-1. This new structure demonstrates outstanding hydrolytic stability, attributed to the incorporation of robust Rh(II) paddlewheels that fortify the framework. The results underscore the versatility of MOPs, offering precise control over the organization of organic and metallic building blocks and enabling the design of intricately defined multicomponent frameworks. Chapter 4 broadens the use of MOPs as prefabricated cavities, pushing the synthesis of atomically precise four-component analogues of HKUST-1, thereby enhancing the complexity of the framework while preserving its accessibility and functionality. This chapter also takes an important step forward in controlling defects within MOF networks, where MOPs, with their strong structure-directing capabilities, allow control over defect placement within the lattice. This innovative approach unlocks new design possibilities, resulting in defective MOFs that exhibit remarkable flexibility and hierarchical porosity. These advancements mark a significant leap in the controlled design of defective MOFs, opening the door to novel material functionalities. Chapter 5 shifts the focus to the second major theme of this thesis: exploring the covalent cross-linking of Rh(II)-based MOPs to create extended porous networks. By harnessing dynamic covalent chemistry, MOPs are polymerized into hierarchically porous structures while crucially preserving the reactivity of the Rh(II) open metal sites for further post-synthetic modifications. These sites enable precise tuning of the aerogels' key properties, such as electrostatic charge and hydrophobicity, leading to significant improvements in their pollutant adsorption capabilities. This chapter demonstrates the effectiveness of this covalent chemistry strategy in developing robust and customizable materials with strong potential for applications in environmental remediation, catalysis, and sensing. Finally, Chapter 6 encapsulates the key discoveries and contributions of this work, emphasizing the transformative role of MOPs as versatile building blocks for creating complex, hierarchically porous, and multifunctional materials. These advancements pave the way for MOPs to become integral components in the design of next-generation porous materials, unlocking new possibilities for innovation across various fields

Modification strategies based on hybrid nanomaterials of carbon composite sensors for electroanalysis

Avui dia, la química analítica exerceix un paper important en la societat. Aquesta part de la química és present en molts camps, per exemple, en la indústria, en la medicina, o ajuda en el monitoratge mediambiental d'alguns contaminants, com els metalls. Hi ha algunes tècniques que s'utilitzen en la determinació de metalls que tenen un límit de detecció (DL) baix, com l'espectrometria d'emissió atòmica amb plasma acoblat inductivament (ICP-AES), l'espectrometria de masses amb plasma acoblat inductivament (ICP-MS), i l'espectrometria d'absorció atòmica (AAS) però les tècniques electroquímiques són una bona opció a causa de les seves característiques: no requereixen pretractament de la mostra, no necessiten personal especialitzat, són econòmiques i poden ser portàtils. En els últims anys, l'ús de materials compostos basats en diferents formes al·lotròpiques de carboni ha estat una opció interessant per a personalitzar els sensors electroquímics utilitzats en aquestes tècniques i aconseguir un millor rendiment i adaptabilitat. Per a la fabricació d'aquests elèctrodes compostos s'empra una matriu aïllant i materials de carboni. Com a materials de carboni s'han emprat: grafit, nanotubs de carboni, grafè, carboni vitri, ja que són una alternativa viable a causa de les seves propietats elèctriques. Considerant tots aquests materials de carboni, en aquesta tesi es van provar en la determinació de cadmi (Cd), plom (Pb) i coure (Cu) mitjançant voltamperometria de redissolució anòdica d'ona quadrada (SWASV). Temps enrere, la determinació electroquímica de metalls es realitzava utilitzant polarografia, i en aquesta tècnica com a elèctrode de treball s'emprava un de mercuri. El mercuri (Hg) té algunes propietats interessants, per exemple, l'afinitat amb alguns metalls que porta a la formació d'amalgames amb ells. Això disminueix el potencial de reducció d'ions metàl·lics d'interès, la qual cosa permet a la millora de la detecció electroquímica. Encara que l'ús d'elèctrodes de mercuri no és respectuós amb el medi ambient, es poden trobar algunes alternatives per a aprofitar les seves propietats reduint els riscos associats. Per això, en aquesta tesi es va realitzar la modificació superficial de l'elèctrode compost amb dos tipus de nanopartícules de mercuri (HgNPs). I es va avaluar el rendiment d'aquestes modificacions analitzant Cd, Pb i Cu utilitzant SWASV en aigua de l'aixeta dopada, aigua de la Mar Menor i mostres més complexes (com per exemple, procedents de la digestió àcida de residus de les vinyes). Una altra propietat dels materials de carboni és que poden ser biocompatibles, per això en aquesta tesi es va proposar una nova modificació superficial per a explorar aquesta propietat. Els polymersomes (Psomes), que són vesícules polimèriques capaces de reaccionar a estímuls externs (com a pH, camps magnètics, canvi de temperatura, etc.) s'han emprat per a desenvolupar biosensors. Els Psomes es van carregar amb Glucosa Oxidasa (GOx), que és un enzim natural capaç de catalitzar la transformació de glucosa en àcid glucònic H2O2, i aquesta últim es va detectar electroquímicament, utilitzant la tècnica de cronoamperometria. A més, es va proposar una reacció en cascada per a avaluar la comunicació entre les diferents vesícules carregades (compartimentació). L'ús dels Psomes carregats amb GOx per a produir H2O2 i el consum d'aquest es va provar utilitzant dos Psomes amb càrrega diferent: d'una banda, Psomes carregats amb un enzim natural, Catalasa (CAT), i per un altre, Psomes carregats amb Clorur de Hemin, que és una nanozima.Hoy en día, la química analítica desempeña un papel importante en la sociedad. Esta parte de la química está presente en muchos campos, por ejemplo, en la industria, en la medicina, o ayuda en la monitorización medioambiental de algunos contaminantes, como los metales. Hay algunas técnicas que se utilizan en la determinación de metales que tienen un bajo límite de detección (DL), como la espectrometría de emisión atómica con plasma acoplado inductivamente (ICP-AES), la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) y la espectrometría de absorción atómica (AAS) pero las técnicas electroquímicas son una buena opción debido a sus características: no requieren pretratamiento de la muestra, no necesitan personal especializado, son económicas y pueden ser portátiles. En los últimos años, el uso de materiales compuestos basados en distintos alótropos de carbono ha sido una opción interesante para personalizar los sensores electroquímicos utilizados en dichas técnicas y conseguir un mejor rendimiento y adaptabilidad. Para la fabricación de estos electrodos compuestos, se han utilizado una matriz aislante y materiales de carbono. Como materiales de carbono se han usado grafito, nanotubos de carbono, grafeno, carbono vítreo, ya que son una alternativa viable debido a sus propiedades eléctricas. Considerando todos estos materiales de carbono, en esta tesis se probaron en la determinación de cadmio (Cd), plomo (Pb) y cobre (Cu) mediante voltamperometría de redisolución anódica de onda cuadrada (SWASV). Tiempo atrás, la determinación electroquímica de metales se realizaba utilizando polarografía, y en esta técnica como electrodo de trabajo se empleaba uno de mercurio. El mercurio tiene algunas propiedades interesantes, por ejemplo, la afinidad con algunos metales que lleva a la formación de amalgamas con ellos. Eso disminuye el potencial de reducción de iones metálicos de interés, lo que puede mejorar la detección electroquímica. Aunque el uso de electrodos de mercurio no es respetuoso con el medio ambiente, se pueden encontrar algunas alternativas para aprovechar sus propiedades reduciendo los riesgos asociados. Por ello, en esta tesis se realizó la modificación superficial del electrodo compuesto con dos tipos de nanopartículas de mercurio (HgNPs). Y se evaluó el rendimiento de estas modificaciones analizando Cd, Pb y Cu utilizando SWASV en agua del grifo dopada, agua del Mar Menor y muestras más complejas (por ejemplo, procedentes de la digestión ácida de residuos de los viñedos). Otra propiedad de los materiales de carbono es que pueden ser biocompatibles, por ello en esta tesis se propuso una nueva modificación superficial para explorar esta propiedad. Los polymersomes (Psomes), que son vesículas poliméricas capaces de reaccionar a estímulos externos (como pH, campo magnético, temperatura, cambio de temperatura, etc.) se utilizaron para desarrollar biosensores. Los Psomes se cargaron con Glucosa Oxidasa (GOx), que es una enzima natural capaz de catalizar la transformación de glucosa en acido glucónico y H2O2, y este último se detectó electroquímicamente, utilizando la técnica de cronoamperometría. Además, se propuso una reacción en cascada para evaluar la comunicación entre las diferentes vesículas cargadas (compartimentación). El uso de los Psomes cargadas con GOx para producir H2O2 y el consumo de este se probó utilizando dos Psomes con carga diferente: por un lado, Psomes cargados con una enzima natural, Catalasa (CAT), y por otro, Psomes cargados con Cloruro de Hemin, que es una nanozima.Nowadays, analytical chemistry has an important role in society. This part of the chemistry is present in a lot of fields, for example in industry, in medicine, or it helps in the environmental monitoring of some contaminants, such as metals. Among some techniques to use in metals determination with low detection limit (DL), such as inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES), inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS), and atomic absorption spectrometry (AAS), electrochemical techniques are a complementary strategy due to their characteristics: no time-consuming sample pretreatment, no specialize personnel is required, cost-effective and can be portable. In the last years, the use of composite materials based on different carbon allotropes has been an interesting option to customize the electrochemical sensors used in these techniques and achieve a better performance. For the fabrication of these composite electrodes, an isolating matrix and carbon materials are used. As carbon materials: graphite, carbon nanotubes, graphene, and glassy carbon, are viable alternatives because of their electrical properties. Considering all these carbon materials, in this thesis they were tested in cadmium (Cd), lead (Pb) and copper (Cu) determination using square wave anodic stripping voltammetry (SWASV). Time ago, the electrochemical determination of metals was done using polarography, and as a working electrode one made of mercury was used. Mercury has some interesting properties, for example the affinity with some metals leading to the formation of amalgams with them. That decreases the reduction potential of this metal ion analyte, that can improve the electrochemical detection. Even though the use of mercury electrodes is not environmentally friendly, some alternatives can be found to exploit its properties while reducing related risks. For that reason, in this thesis the superficial modification of the composite electrode was performed with two type of mercury nanoparticles (HgNPs). And the performance of these modifications was evaluated analysing Cd, Pb and Cu using SWASV in spiked tap water, Mar Menor water and more complex samples (as from the acid digestion of vineyards residues). Another property of the carbon materials is that they can have biocompatibility, for that reason a new surface modification to explore this property was proposed in this thesis. The polymersomes (Psomes), which are polymeric vesicles able to react to some external stimulus (pH, magnetic field, temperature, change in temperature, etc.) are used to develop biosensors. Psomes were loaded with Glucose Oxidase (GOx), which is a natural enzyme that can catalyse the transformation of glucose in H2O2 and gluconic acid, and the hydrogen peroxide was detected electrochemically, using chronoamperometry. Furthermore, a cascade reaction was proposed to evaluate the communication between different loaded vesicles (compartmentalization). Using the GOx loaded Psomes to produce H2O2 and then the consumption of hydrogen peroxide was tested using two different loaded Psomes: on one hand, Psomes loaded with a natural enzyme, Catalase (CAT), and on the other hand, Hemin Chloride loaded Psomes, which is a nanozyme

Polysensitization in the Spanish Contact Dermatitis Registry (REIDAC) : A 2019-2022 prospective study with cluster and network analysis

Background: There is still limited clinical-practice data on specific clinical and patch test features, as well as on allergen clusters in polysensitization (PS). Objectives: To determine the frequency, relevance, symptoms duration and risk factors in polysensitized patients and to assess possible allergen aggregation. Methods: Prospective multicentric study (January 2019-December 2022) conducted in setting of the Spanish Contact Dermatitis Register (REIDAC). Clinical and patch test data of polysensitized and oligosensitized patients were compared, and risk factors of PS were investigated with logistic multivariate regression. Unsupervised hierarchical clustering and network analysis were used to study allergen aggregation in PS. Results: A total of 10,176 patients were analysed. PS was found in 844 (8.3%). Current relevance was significantly higher in polysensitized patients (p < 0.01). Risk factors for PS were atopic dermatitis (OR: 1.58, 95% CI: 1.24-2.02), age (≥60 years vs. ≤24 years, OR: 1.75, 95% CI: 1.25-2.44) and some special locations (legs vs. face OR: 1.54, 95% CI: 1.05-2.25, hands vs. face OR: 1.46, 95% CI:1.15-1.85, arms vs. face OR: 1.49, 95% CI:1.01-2.20, trunk vs. face OR: 1.40, 95% CI:1.06-1.85). Cluster and network analyses revealed specific-allergen clusters and significant associations, including allergens belonging to metals group, fragrances and botanicals group, topical drugs group, rubber allergens and biocides. Conclusions: This study confirms that PS is structured by discernible patterns of specific-allergen clusters and reinforces significant allergen associations in PS. Cross-reactivity and/or concomitant sensitization could explain the formation of allergen clusters in PS

Hybrid time/phase/frequency domain linear electromagnetic encoders for displacement sensing and near-field chipless-RFID

Hybrid time/phase/frequency domain linear electromagnetic encoders are presented in this paper for the first time. The encoders consist of a linear chain of electric-LC (ELC) resonators etched in a dielectric substrate. Encoding is achieved by phase and frequency modulation simultaneously, namely, by considering different transverse positions and dimensions of the ELC resonators in the chain. The reader is a simple matched microstrip transmission line terminated with a matched load, and encoder reading proceeds by displacing the encoder over the reader line, at short distance, in the direction orthogonal to the line axis. When an ELC resonator lies on top of the line, the phase of the reflection coefficient at resonance depends on the distance to the input port and hence on the transverse position of the resonator in the chain (phase modulation). Moreover, the size of the resonator determines its resonance frequency (frequency modulation). This means that the reader line should be fed by as many harmonic signals as ELC resonator sizes considered, to identify the phase and the resonance frequency of the inclusion (ELC) on top of the line. In this paper, we consider 16 different transverse positions and 4 different sizes of the ELC resonators, which are read sequentially, in a time-division multiplexing scheme. Thus, 6 bits per encoder position (or row) in the chain are achieved. These encoders, with a per-unit-length density of bits of DPL = 6 bit/cm, can be applied to the implementation of synchronous near-field chipless-RFID systems with high data capacity, as well as long-range displacement sensors. In the latter case, the number of bits per encoder row can be doubled (i.e., 12 bits) by considering two chains and two readers, allowing for the discrimination of 212 (= 4096) absolute positions

DNA repair in cancer therapeutics : developing a specific inhibitor for tumors and targeted therapies to treat solid tumors in rare diseases

La ruta de reparació de l'anèmia de Fanconi (FA)/BRCA és un mecanisme emprat en la reparació de danys en el DNA davant la presència d'enllaços creuats entre cadenes, causats ocasionalment o per agents quimioterapèutics. La reparació del DNA és un objectiu important en la teràpia dirigida contra el càncer, i suposa una alternativa a les teràpies convencionals. Després del descobriment de la letalitat sintètica, mot utilitzat per a referir-se a la relació genètica establerta entre dos gens la pèrdua de funció dels quals desemboca en la mort cel·lular, mentre que la pèrdua de funció de tan sols un d'ells no, s'han desenvolupat diversos enfocaments terapèutics en base a aquesta relació. Un exemple en són els inhibidors de la PARP (PARPi), aprovats per al tractament de càncer de mama, ovari, pròstata o pàncrees en tumors amb mutacions en BRCA1/2. Aquesta tesi és la continuació d'un projecte de descobriment de fàrmacs (drug discovery) amb l'objectiu de trobar un inhibidor de la via FA/BRCA (Fanconinib), que pugui ser utilitzat per tractar tumors amb mutacions letals sintètiques amb la via esmentada, com PARP, ATM, ATR o ALDH2. Després d'aquesta caracterització, es va dur a terme un primer cribratge de compostos a partir d'una biblioteca amb 136 milions de molècules (base de dades 3D ZINC15). seguit de la validació cel·lular/in vitro i de la seva interacció amb l'objectiu (validació bioquímica). Alguns dels candidats dissenyats i provats van mostrar bons resultats sense toxicitat en les cèl·lules tractades. Tot i que queden molts passos per fer, les perspectives a la vista dels nostres últims resultats són prometedores per al futur del nostre projecte de descobriment de fàrmacs. D'altra banda, la manca d'una via FA/BRCA funcional és l'origen d'un rar trastorn genètic caracteritzat, principalment, per insuficiència medul·lar, anomalies físiques i major risc de càncer. De fet, el desenvolupament de carcinomes escamosos de cap i coll (HNSCC) en pacients amb anèmia de Fanconi és entre 500 i 800 vegades major que en la població general, al qual s'afegeix l'inconvenient addicional que aquests pacients no poden sotmetre's a quimio- o radioteràpia a causa de la pèrdua del mecanisme de reparació d'enllaços creuats entre cadenes. A causa d'aquesta intolerància a la radio/quimioteràpia, la resecció quirúrgica és l'única teràpia aprovada per a aquest tipus de tumors en pacients Fanconi. No obstant això, el 2020 es va publicar un estudi fet pel nostre grup, en el qual a partir d'un cribratge d'alt contingut es va identificar a afatinib, inhibidor panERBB, com un prometedor agent antitumoral i no genotòxic per a pacients Fanconi (Montanuy, et al., 2020a and 2020b). A més, l'amplificació d'EGFR ha estat recentment observada en FA HNSCC (Webster et al., 2022). Mentre el nostre grup intenta demostrar l'eficàcia i seguretat d'afatinib en pacients Fanconi amb HNSCC a través d'un assaig clínic de reposicionament, multicèntric i internacional; i tenint en compte que els tumors solen desenvolupar resistència a aquests tipus de teràpia, limitant la seva eficàcia a llarg termini, el nostre objectiu es va centrar a identificar noves dianes terapèutiques per als tumors FA HNSCC resistents a afatinib. Considerant que les línies FA HNSCC exhibien 20-50 vegades menys resistència a afatinib que les línies esporàdiques (afatinib 20-45-80 nM vs. 800-1.000 nM), vam intentar establir els principals mecanismes diferencials entre línies esporàdiques i Fanconi, resistents i no resistents a afatinib. Tot i que la baixa adquisició de resistència a afatinib en línies FA HNSCC recolza l'ús d'aquest inhibidor en assajos clínics, la identificació de potencials dianes terapèutiques amb expressió diferencial en les dades de transcriptòmica obtingudes obre la porta a noves estratègies contra tumors HNSCC en pacients.La ruta de reparación de anemia de Fanconi (FA)/BRCA es un mecanismo de reparación de daño en el DNA ante la presencia de enlaces cruzados entre cadenas (interstrand crosslinks), causados espontáneamente o por agentes quimioterapéuticos. La reparación del DNA es un objetivo importante en la terapia dirigida contra el cáncer, y supone una alternativa a las terapias convencionales. En este ámbito, la letalidad sintética, término usado para referirse a la relación genética que se establece entre dos genes cuya pérdida de función desemboca en la muerte celular, mientras que la pérdida de función de solo uno de ellos no, está siendo considerada en diferentes enfoques terapéuticos contra el cáncer. Un ejemplo de ello son los inhibidores de la PARP (PARPi), aprobados para el tratamiento de cáncer de mama, ovario, próstata o páncreas en tumores con mutaciones en BRCA1/2. Esta tesis es continuación de un proyecto de descubrimiento de fármacos (drug discovery) cuyo objetivo es encontrar un inhibidor de la ruta de FA/BRCA (Fanconinib), que pueda ser usado para tratar tumores con mutaciones letales sintéticas con la ruta mencionada, como PARP, ATM, ATR o ALDH2. Después de esta caracterización, se llevó a cabo un primer cribado de compuestos a partir de una librería con 136 millones de moléculas (base de datos 3D ZINC15). seguidas de la validación celular/in vitro y de su interacción con el objetivo (validación bioquímica). Algunos de los candidatos diseñados y probados mostraron buenos resultados sin toxicidad en las células tratadas. Aunque quedan muchos pasos por hacer, las perspectivas a la vista de nuestros últimos resultados son prometedores para el futuro de nuestro proyecto de descubrimiento de fármacos. Por otra parte, la falta de una ruta FA/BRCA funcional es el origen de un raro desorden genético caracterizado, principalmente por fallo de médula ósea, anomalías físicas y mayor riesgo de cáncer. De hecho, el desarrollo de carcinomas escamosos de cabeza y cuello (HNSCC) en pacientes con anemia de Fanconi es entre 500 y 800 veces mayor que en población general, a lo que se suma el inconveniente adicional de que estos pacientes no pueden someterse a quimio- o radioterapia debido a la pérdida del mecanismo de reparación de enlaces cruzados entre cadenas. A causa de esta intolerancia a la radio/quimioterapia, la resección quirúrgica es la única terapia aprobada para este tipo de tumores en pacientes Fanconi. Sin embargo, en 2020 se publicó un estudio hecho por nuestro grupo, en el que a partir de un cribado high content screening se identificó a afatinib, inhibidor panERBB, como un prometedor agente antitumoral y no genotóxico para pacientes Fanconi (Montanuy, et al., 2020a and 2020b). Además, la amplificación de EGFR ha sido recientemente observada en FA HNSCC (Webster et al., 2022). Mientras nuestro grupo intenta demostrar la eficacia y seguridad de afatinib en pacientes Fanconi con HNSCC a través de un ensayo clínico de reposicionamiento, multicéntrico e internacional; y teniendo en cuenta que los tumores suelen desarrollar resistencia a estos tipos de terapia, limitando su eficacia a largo plazo, nuestro objetivo se centró en identificar nuevas dianas terapéuticas para los tumores FA HNSCC resistentes a afatinib. Considerando que las líneas FA HNSCC exhibían 20-50 veces menos resistencia a afatinib que las líneas esporádicas (afatinib 20-45-80 nM vs. 800-1.000 nM), intentamos establecer los principales mecanismos diferenciales entre líneas esporádicas y Fanconi, resistentes y no resistentes a afatinib. Aunque la baja adquisición de resistencia a afatinib en líneas FA HNSCC apoya el uso de este inhibidor en ensayos clínicos, la identificación de potenciales dianas terapéuticas con expresión diferencial en los datos de transcriptómica obtenidos abre la puerta a nuevas estrategias contra tumores HNSCC en pacientes.Fanconi anemia (FA)/BRCA pathway is a DNA damage repair pathway whose main function is to solve interstrand crosslinks that occur spontaneously or when cells are under the presence of chemotherapeutic agents. DNA repair is gaining relevance as targeted therapy against cancer, offering an alternative to conventional therapies. In this field, synthetic lethality, term used to refer to the genetic relationship stablished between two genes in which the loss of function of both results in cell death, but the loss of one of either of the two genes does not, has been taken into consideration for some cancer therapeutic approaches. This is the case of PARP inhibitors are approved to treat breast, ovarian, prostate and pancreas cancer with BRCA1/2 mutations. This thesis is a continuation of a drug discovery project aimed at finding a FA/BRCA pathway inhibitor (Fanconinib) that could be used for cancer treatment in presence of mutations that have synthetic lethal interactions with the mentioned pathway, such as PARP, ATM, ATR or ALDH2. After characterizing the target, an initial compound screening was conducted using a library of 136 million molecules (3D ZINC15 database). Subsequent cellular/in vitro validation and biochemical validation of the target-compound interaction were performed. Some of the designed and tested candidates showed promising results without toxicity in treated cells. Although there are more steps to be taken, the outlook based on our latest results is promising for the future of our drug discovery project. On the other hand, the lack of a functional FA/BRCA pathway is the root cause of a rare genetic disorder characterized primarily by bone marrow failure, physical abnormalities, and an increased risk of cancer. In fact, head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) develops 500-800 times more frequently in Fanconi anemia patients compared to the general population. Additionally, these patients cannot undergo chemotherapy or radiotherapy due to the loss of the interstrand crosslink repair mechanism. Due to this radio/chemotherapy intolerance, surgical resection is the only approved therapy for this type of tumor in Fanconi patients. However, a 2020 study by our group, using high-content screening, identified afatinib, a panERBB inhibitor, as a promising non-genotoxic anti-tumor agent for Fanconi patients (Montanuy, et al., 2020a and 2020b). Moreover, EGFR amplification has recently been observed in FA HNSCC (Webster et al., 2022). While our group is working to demonstrate the efficacy and safety of afatinib in Fanconi patients with HNSCC through a repositioning, multicenter, and international clinical trial, and considering that tumors often develop resistance to these therapies, limiting their long-term efficacy, our focus has been on identifying new therapeutic targets for afatinib-resistant FA HNSCC tumors. Considering that FA HNSCC lines exhibited 20-50 times less resistance to afatinib than sporadic lines (afatinib 20-45-80 nM vs. 800-1.000 nM), we attempted to establish the main differential mechanisms between sporadic and Fanconi lines, both resistant and non-resistant to afatinib. Although the low acquisition of resistance to afatinib in FA HNSCC lines supports the use of this inhibitor in clinical trials, the identification of potential therapeutic targets with differential expression in the obtained transcriptomic data opens the door to new strategies against HNSCC tumors in patients

Competencia Digital Docente y Actitud hacia la Innovación Educativa con TIC : Autovaloraciones y Percepciones del Profesorado de Educación Secundaria Pública del Norte de Chile

Els avenços en tecnologies digitals i els seus efectes han generat un flux continu de canvis en les societats i economies, els que evoquen la importància de fomentar la innovació en diferents àrees del desenvolupament humà. L'educació no està exempta d'aquest escenari, essent el nivell de formació dels seus ciutadans i la seva capacitat de generació valor a partir del coneixement adquirit, compartit i aplicat, la base de les economies actuals i per tant, un dels principals valors diferenciadors de l'ésser humà. Davant d'aquest escenari, l' èxit dels sistemes educatius del segle XXI rau la seva capacitat d'adaptació i innovació orientada a propiciar les condicions i entorns d'aprenentatge que permetin adaptar-se als desafiaments d'una societat cada vegada més desafiant, dinàmica però també incerta. Des d'aquesta mirada, el constant avanç de les tecnologies, el seu impacte en diferents sorres de desenvolupament humà i els efectes evidenciats per la crisi mundial per COVID-19 han confirmat la rellevància d'atendre el desenvolupament de la Competència Digital Docent (CDD) i actitud del professorat cap a la integració de les TIC per a la transformació de les pràctiques educatives i la innovació. El present estudi busca aproximar-se a aquesta temàtica des de la perspectiva de la CDD i l'actitud cap a la innovació amb TIC del professorat en servei a Xile, sent una temàtica poc desenvolupada a nivell internacional i nacional. Per tant, els objectius d' aquesta recerca se centren d' una banda, a avaluar l' actitud envers la innovació educativa amb TIC a partir la CDD del professorat en servei del sistema educatiu públic del nord de Xile, i de l' altra, a realitzar propostes que afavoreixin el desenvolupament d' innovacions educatives i minorin la influència de factors que l' obstaculitzin. Per a tal fi, aquesta investigació s' aborda des d' una perspectiva pragmàtica sota un disseny mixt seqüencial de tipus explicatiu CUAN-CUAL, buscant aprofundir, integrar i explicar en els factors interns, formatius i contextuals d' una mostra no probabilística per conveniència de n = 244 professors en servei de centres d' educació secundària pública al nord de Xile. Amb aquest propòsit es va construir i validar una escala d' autoavaluació de la CDD i actitud envers la innovació educativa sota criteris de fiabilitat, validesa de contingut i de constructe; així com un guió per a entrevista semiestructurada aplicat a n =14 participants. Els resultats apunten a una relació positiva molt forta entre el nivell de CDD i l'actitud cap a la innovació educativa. No obstant això, s' observa que l' actitud envers la innovació educativa no depèn únicament del nivell de CDD, sinó que aquesta influenciada per diferents factors. L' anàlisi inferencial revela diferències significatives en gènere, edat, presència de cursos TIC en formació inicial docent i formació contínua en aquesta matèria. L' anàlisi qualitativa aprofundeix en la comprensió i explicació d' aquests i altres factors. La triangulació dóna comptes d' una realitat complexa, diversa i caracteritzada per la manca de condicions necessàries per integrar les TIC en els processos d' ensenyament-aprenentatge, condicionant el desenvolupament de la CDD, l' actitud envers la innovació i la possibilitat efectiva de transformar les practiques docents. A partir dels resultats i discussió, es realitzen propostes que integren les perspectives de la formació inicial docent, la formació contínua, el reconeixement a la formació i promoció de la innovació, així com el rol de les institucions educatives i altres actors rellevants per tal d' entendre les troballes, afavorir el desenvolupament de la innovació educativa i el minorar factors que l' obstaculitzen.Los avances en tecnologías digitales y sus efectos han generado un flujo continuo de cambios en las sociedades y economías, los que evocan la importancia de fomentar la innovación en diferentes áreas del desarrollo humano. La educación no está exenta de este escenario, siendo el nivel de formación de sus ciudadanos y su capacidad de generación valor a partir del conocimiento adquirido, compartido y aplicado, la base de las economías actuales y por ende, uno de los principales valores diferenciadores del ser humano. Frente a este escenario, el éxito de los sistemas educativos del siglo XXI radica su capacidad de adaptación e innovación orientada a propiciar las condiciones y entornos de aprendizaje que permitan adaptarse a los desafíos de una sociedad cada vez más desafiante, dinámica pero también incierta. Desde esta mirada, el constante avance de las tecnologías, su impacto en diferentes arenas de desarrollo humano y los efectos evidenciados por la crisis mundial por COVID-19 han confirmado la relevancia de atender al desarrollo de la Competencia Digital Docente (CDD) y actitud del profesorado hacia la integración de las TIC para la transformación de las prácticas educativas y la innovación. El presente estudio busca aproximarse a esta temática desde la perspectiva de la CDD y la actitud hacia la innovación con TIC del profesorado en servicio en Chile, siendo una temática poco desarrollada a nivel internacional y nacional. Por ende, los objetivos de esta investigación se centran, por una parte, en evaluar la actitud hacia la innovación educativa con TIC a partir la CDD del profesorado en servicio del sistema educativo público del norte de Chile y, por otra, en realizar propuestas que favorezcan el desarrollo de innovaciones educativas y aminoren la influencia de factores que la obstaculicen. Para tal fin, esta investigación se aborda desde una perspectiva pragmática bajo un diseño mixto secuencial de tipo explicativo CUAN-CUAL, buscando profundizar, integrar y explicar en los factores internos, formativos y contextuales de una muestra no probabilística por conveniencia de n=244 profesores en servicio de centros de educación secundaria pública en el norte de Chile. Con este propósito se construyó y validó una escala de autoevaluación de la CDD y actitud hacia la innovación educativa bajo criterios de fiabilidad, validez de contenido y de constructo; así como un guion para entrevista semiestructurada aplicado a n=14 participantes. Los resultados apuntan a una relación positiva muy fuerte entre el nivel de CDD y la actitud hacia la innovación educativa. No obstante, se observa que la actitud hacia la innovación educativa no depende únicamente del nivel de CDD, sino que esta influenciada por diferentes factores. El análisis inferencial revela diferencias significativas en género, edad, presencia de cursos TIC en formación inicial docente y formación continua en esta materia. El análisis cualitativo profundiza en la comprensión y explicación de estos y otros factores. La triangulación da cuentas de una realidad compleja, diversa y caracterizada por la falta de condiciones necesarias para integrar las TIC en los procesos de enseñanza-aprendizaje, condicionando el desarrollo de la CDD, la actitud hacia la innovación y la posibilidad efectiva de transformar las practicas docentes. A partir de los resultados y discusión, se realizan propuestas que integran las perspectivas de la formación inicial docente, la formación continua, el reconocimiento a la formación y promoción de la innovación, así como el rol de las instituciones educativas y otros actores relevantes a fin de entender a los hallazgos, favorecer el desarrollo de la innovación educativa y el aminorar factores que la obstaculizan.Advances in digital technologies and their effects have generated a continuous flow of changes in societies and economies, which evoke the importance of fostering innovation in different areas of human development. Education is not exempt from this scenario, being the level of training of its citizens and their ability to generate value from the knowledge acquired, shared and applied, the basis of today's economies and therefore, one of the main differentiating values of the human being. Faced with this scenario, the success of education systems in the twenty-first century lies in their capacity for adaptation and innovation aimed at fostering the learning conditions and environments that allow them to adapt to the challenges of an increasingly challenging, dynamic but also uncertain society. From this perspective, the constant advance of technologies, their impact on different arenas of human development and the effects evidenced by the global crisis by COVID-19 have confirmed the relevance of attending to the development of Teaching Digital Competence (TDC) and teachers' attitude towards the integration of ICT for the transformation of educational practices and innovation. This study seeks to approach this topic from the perspective of TDC and the attitude towards innovation with ICT of in-service teachers in Chile, being a topic that is little developed at the international and national level. Therefore, the objectives of this research are focused on, the one hand, on evaluating the attitude towards educational innovation with ICT based on the TDC of in-service teachers in the public education system of northern Chile, and on the other, on making proposals that favor the development of educational innovations and reduce the influence of factors that hinder it. To this end, this research is approached from a pragmatic perspective under a mixed sequential design of the QUAN-QUAL explanatory type, seeking to deepen, integrate and explain the internal, formative and contextual factors of a non-probabilistic convenience sample of n=244 in-service teachers of public secondary schools in northern Chile. For this purpose, a self-assessment scale of the TDC and attitude towards educational innovation was constructed and validated under criteria of reliability, content and construct validity; as well as a script for a semi-structured interview applied to n=14 participants. The results point to a very strong positive relationship between the level of TDC and the attitude towards educational innovation. However, it is observed that the attitude towards educational innovation does not depend only on the level of TDC but is influenced by different factors. The inferential analysis reveals significant differences in gender, age, presence of ICT courses in initial teacher training and continuing education in this subject. Qualitative analysis deepens the understanding and explanation of these and other factors. Triangulation accounts for a complex, diverse reality characterized by the lack of necessary conditions to integrate ICT into teaching-learning processes, conditioning the development of TDC, the attitude towards innovation and the effective possibility of transforming teaching practices. Based on the results and discussion, proposals are made that integrate the perspectives of initial teacher training, continuous training, recognition of training and promotion of innovation, as well as the role of educational institutions and other relevant actors in order to understand the findings, favor the development of educational innovation and reduce factors that hinder it

El profesorado talentoso y su caracterización basada en un paradigma multidimensional del talento

En una recerca per integrar les temàtiques de formació inicial docent i d'inclusió, en particular des de la perspectiva de la presència del talent, s'ha proposat desenvolupar una investigació que tingui com a objectiu la creació d'un marc de referència que afavoreixi la definició del concepte de professor talentós. Alhora, s'espera que aquesta concepció del docent que mostra certes característiques que el fan destacar respecte als seus companys, s'identifiqui en una etapa prèvia a l'exposició directa, intencionada i formal a l'àmbit pedagògic, podent-se així parlar de potencials professors talentosos, els quals puguin ser conduïts cap a la docència com una oportunitat per desenvolupar els seus talents. En relació amb això, es considera dins el paradigma sobre el qual es busca construir aquestes definicions, una visió del talent holística i integrada, promovent la valoració de la diversificació de les capacitats sobresortints, específicament d'aquelles que es consideraran centrals per a la caracterització de potencials professors talentosos i de professors talentosos. Aquesta investigació ha considerat necessària la indagació en la literatura especialitzada com a primera font, a causa de l'escassetat d'experiències afins a la temàtica a explorar. Com a conseqüència d'aquesta revisió, ha estat possible generar una proposta teòrica que sustenti els propòsits fonamentals de la investigació, la qual s'ha contrastat posteriorment amb les evidències obtingudes a través de la recollida de dades. Per a això, s'ha construït un qüestionari orientat a docents en exercici, a través del qual poguessin donar compte de la seva visió respecte a la figura del professor talentós, tenint en compte diferents components: la manera de definir el concepte, el seu vincle amb diverses capacitats, la presència de la intel·ligència, la forma en què interactua amb els seus companys, el seu rendiment en avaluacions docents, la forma en què contribueixen a la seva concepció la presència de potencial en contrast amb l'experiència adquirida, entre d'altres. De forma complementària, s'ha entrevistat un grup de docents per aprofundir en determinades facetes i contrastar la seva perspectiva amb el que ha estat reportat pel qüestionari. En termes de resultats, per una banda, es compta amb la generació d'una proposta teòrica que faciliti la caracterització i detecció de potencials professors talentosos i de professors talentosos, la qual ofereix una composició del talent basada en tres categories: el talent acadèmic, el talent pedagògic i el talent socioemocional. D'altra banda, els principals descobriments que es destaquen de l'aplicació d'instruments són: la prevalença de certes competències (disciplinària, social i emocional) en el professor talentós, la saviesa com una característica particular, els seus trets d'intel·ligència concordants amb aquestes competències, el reconeixement per part dels seus companys i dels seus estudiants (tot i no tenir necessàriament un rendiment sobresortint en avaluacions docents), el seu nexe en major mesura amb estudiants que tenen dificultats (per sobre d'aquells que mostren grans èxits d'aprenentatge), i la importància de l'experiència per a la seva consolidació (sent fins i tot més determinant que tenir cert potencial).En una búsqueda por integrar las temáticas de formación inicial docente y de inclusión, en particular desde la perspectiva de la presencia del talento, se ha propuesto desarrollar una investigación que tenga como objetivo la creación de un marco de referencia que favorezca la definición del concepto de profesor talentoso. A su vez, se espera que tal concepción del docente que muestra ciertas características que le hacen sobresalir respecto a sus pares, se identifique en una etapa previa a la exposición directa, intencionada y formal al ámbito pedagógico, pudiéndose así hablar de potenciales profesores talentosos, los cuales puedan ser conducidos hacia la docencia como una oportunidad para desarrollar sus talentos. En relación a ello, se considera dentro del paradigma sobre el cual se busca construir estas definiciones, una visión del talento holística e integrada, promoviendo la valoración de la diversificación de las capacidades sobresalientes, específicamente de aquellas que se considerarán centrales para la caracterización de potenciales profesores talentosos y de profesores talentosos. Esta investigación ha considerado necesaria la indagación en la literatura especializada como primera fuente, debido a la escasez de experiencias afines a la temática a explorar. Como consecuencia de tal revisión, ha sido posible generar una propuesta teórica que sustente los propósitos fundamentales de la investigación, la cual se ha contrastado a posteriori con las evidencias obtenidas a través de la recogida de datos. Para ello, se ha construido un cuestionario orientado a docentes en ejercicio, a través del cual pudiesen dar cuenta de su visión respecto a la figura del profesor talentoso, teniendo en cuenta distintos componentes: la manera de definir el concepto, su vínculo con diversas capacidades, la presencia de la inteligencia, la forma en que interactúa con sus pares, su desempeño en evaluaciones docentes, la forma en que contribuyen a su concepción la presencia de potencial en contraste con la experiencia adquirida, entre otros. De forma complementaria, se ha entrevistado a un grupo de docentes para profundizar en determinadas aristas y contrastar su perspectiva con lo reportado por el cuestionario. En términos de resultados, por una parte, se cuenta con la generación de una propuesta teórica que facilite la caracterización y detección de potenciales profesores talentosos y de profesores talentosos, la cual ofrece una composición del talento basada en tres categorías: el talento académico, el talento pedagógico y el talento socioemocional. Por otro lado, los principales hallazgos que se rescatan de la aplicación de instrumentos son: la prevalencia de ciertas competencias (disciplinar, social y emocional) en el profesor talentoso, la sabiduría como una característica particular, sus rasgos de inteligencia concordantes con dichas competencias, el reconocimiento por parte de sus pares y de sus estudiantes (a pesar de no tener necesariamente un desempeño sobresaliente en evaluaciones docentes), su nexo en mayor medida con estudiantes que tienen dificultades (por sobre aquellos que muestran grandes logros de aprendizaje), y la importancia de la experiencia para su consolidación (siendo incluso más determinante que el contar con cierto potencial).In a search to integrate the themes of initial teacher training and inclusion, particularly from the perspective of the presence of talent, it has been proposed to develop a research that aims to create a frame of reference that favors the definition of the concept of talented teacher. In turn, it is expected that such a conception of the teacher who shows certain characteristics that make him stand out from his peers, is identified in a stage prior to direct, intentional and formal exposure to the pedagogical field, thus being able to speak of potential talented teachers, who can be led towards teaching as an opportunity to develop their talents. In relation to this, a holistic and integrated vision of talent is considered within the paradigm on which these definitions are sought to be built, promoting the assessment of the diversification of outstanding capacities, specifically those that will be considered central to the characterization of potential talented teachers and talented teachers. This research has considered it necessary to investigate the specialized literature as a first source, due to the scarcity of experiences related to the topic to be explored. As a result of such a review, it has been possible to generate a theoretical proposal that supports the fundamental purposes of the research, which has been contrasted a posteriori with the evidence obtained through data collection. To do so, a questionnaire has been constructed aimed at practicing teachers, through which they could give an account of their vision regarding the figure of the talented teacher, taking into account different components: the way of defining the concept, its link with various capacities, the presence of intelligence, the way in which they interact with their peers, their performance in teaching evaluations, the way in which the presence of potential in contrast to the acquired experience contributes to their conception, among others. In addition, a group of teachers has been interviewed to delve deeper into certain aspects and contrast their perspective with what was reported by the questionnaire. In terms of results, on the one hand, there is a theoretical proposal that facilitates the characterization and detection of potential talented teachers and talented teachers, which offers a composition of talent based on three categories: academic talent, pedagogical talent and socio-emotional talent. On the other hand, the main findings that are rescued from the application of instruments are: the prevalence of certain competencies (disciplinary, social and emotional) in the talented teacher, wisdom as a particular characteristic, their intelligence traits concordant with said competencies, recognition by their peers and their students (despite not necessarily having an outstanding performance in teaching evaluations), their greater connection with students who have difficulties (over those who show great learning achievements), and the importance of experience for their consolidation (being even more determining than having a certain potential)

Human footprints on bat's health : exploring anthropogenic impacts

Els ratpenats europeus han experimentat importants davallades poblacionals durant els últims 50 anys. Gairebé una quarta part d'aquestes espècies estan classificades com En Perill (EN) o Vulnerables (VU) per la Unió Internacional per a la Conservació de la Natura (UICN). La urgència per protegir aquestes espècies ha comportat un augment d'estudis enfocats a comprendre els desencadenants de les seves davallades poblacionals. Conseqüentment, milions de ratpenats europeus han estat marcats individualment amb anelles d'avantbraç. Encara que aquests estudis de captura-marcatge-recaptura han contribuït significativament al nostre coneixement sobre biologia i ecologia de ratpenats, l'ús d'anelles s'ha associat de manera repetida amb efectes negatius sobre la seva salut i fins i tot amb alguns esdeveniments de mortalitat massiva. A més, aquests estudis rarament incorporen aspectes sobre salut poblacional, àrea de coneixement que actualment es troba pràcticament inexplorada i que requeriria molta més atenció. Per exemple, l'anàlisi del microbioma fecal està considerat un mètode valuós des de fa anys per a avaluar la salut humana i animal, però en els ratpenats només s'ha començat a explorar recentment. Hipotetitzem que la salut de les poblacions de ratpenats podria veure's deteriorada per diverses activitats antropogèniques, com ara el marcatge individual i la intrusió de l'ésser humà en els seus hàbitats. A l'Estudi 1, vam avaluar l'impacte de les dues tècniques de marcatge més utilitzades en ratpenats, l'anella d'avantbraç i el microxip subcutani, recopilant la informació disponible de les principals institucions de recerca de ratpenats de Catalunya i avaluant totes dues tècniques en captivitat. El 55.1% (435/790) dels ratpenats salvatges recapturats amb anelles van presentar lesions associades amb aquesta tècnica. Cap ratpenat microxipat va mostrar lesions (n=446). Els 22 exemplars de Carollia perspicillata anellats en captivitat van mostrar lesions i comportaments de malestar degut a aquest mètode de marcatge, mentre que cap dels ratpenats microxipats (n=21) va mostrar tals problemes. Aquests resultats advoquen per l'establiment d'un comitè d'ètica referent al marcatge individual de ratpenats. Especialment, la innocuïtat de les anelles s'hauria d'avaluar per a cada espècie de ratpenat i en condicions de captivitat, on una taxa de recaptura completa és possible. Als Estudis 2 i 3, vam avaluar l'impacte de diverses activitats antropogèniques sobre l'estructura i composició del microbioma bacterià fecal, i sobre l'ocurrència i abundància de potencials bacteris patògens (PPB) de cinc espècies de ratpenats europeus (Miniopterus schreibersii, Nyctalus leisleri, Pipistrellus kuhlii, P. pipistrellus i P. pygmaeus). Per aquest motiu, vam realitzar la seqüenciació completa del gen 16S rRNA mitjançant l'ús del seqüenciador MinION™. L'assignació taxonòmica per l'anàlisi del microbioma es va realitzar a nivell de gènere bacterià, mentre que l'avaluació de les PPB es va realitzar a nivell d'espècie bacteriana. Tots dos estudis van mostrar que els ratpenats de paisatges urbans exhibien una menor diversitat alfa en comparació amb els de paisatges ben preservats (àrees naturals o d'agricultura extensiva). Vam identificar 222 PPB, incloent alguns patògens animals i humans reconeguts (Brucella abortus, Francisella tularensis) i altres (Yersinia enterocolitica) prèviament aïllats de mostres patològiques de cadàvers de ratpenats. No es va trobar correlació entre el tipus d'ús del sòl i l'ocurrència i abundància de PPB. Aquests resultats suggereixen que els paisatges ben preservats promouen microbiomes bacterians fecals més resilients en les espècies de ratpenats estudiades. Degut a la seva naturalesa no invasiva i facilitat de mostreig, l'anàlisi del microbioma fecal té el potencial de ser emprat com a indicador de salut per espècies de ratpenats insectívors. Amb l'objectiu de donar suport a les mesures de conservació dels ratpenats, els estudis en aquestes espècies han de mostrar un major compromís amb els codis de conducta ètica i prioritzar l'ús de tècniques de mostreig no invasives.Los murciélagos europeos han experimentado importantes declives poblacionales durante los últimos 50 años. Casi una cuarta parte de estas especies están clasificadas como En Peligro (EN) o Vulnerables (VU) por la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN). La urgencia por proteger estas especies ha comportado un aumento de estudios enfocados a comprender las causas de sus declives poblacionales. Consecuentemente, millones de murciélagos europeos han sido marcados individualmente con anillas de antebrazo. Aunque estos estudios de captura-marcaje-recaptura han contribuido significativamente a nuestro conocimiento sobre biología y ecología de murciélagos, el uso de anillas se ha asociado repetidamente a efectos negativos sobre su salud e incluso a eventos de mortalidad masiva. Además, estos estudios rara vez incorporan aspectos sobre salud, área de conocimiento prácticamente inexplorada en murciélagos y que requeriría mucha más atención. Por ejemplo, el análisis del microbioma fecal se considera un método valioso des de hace años para evaluar la salud humana y animal, pero en los murciélagos sólo se ha comenzado a explorar recientemente. Hipotetizamos que la salud de las poblaciones de murciélagos podría verse deteriorada por diversas actividades antropogénicas, tales como el marcaje individual y la intrusión humana en sus hábitats. En el Estudio 1, evaluamos el impacto de las dos técnicas de marcaje más utilizadas en murciélagos, la anilla de antebrazo y el microchip subcutáneo, recopilando la información disponible de las principales instituciones de investigación de murciélagos de Cataluña y evaluando ambas técnicas en cautividad. El 55.1% (435/790) de los murciélagos silvestres recapturados con anillas presentaron lesiones cutáneas asociadas con esta técnica. Ningún murciélago microchipado mostró lesiones (n=446). Los 22 ejemplares de Carollia perspicillata anillados en cautividad mostraron lesiones y comportamientos de malestar debido a este método de marcaje, mientras que ninguno de los murciélagos microchipados (n=21) mostró tales problemas. Estos resultados abogan por el establecimiento de un comité de ética al respecto del marcaje individual de murciélagos. Especialmente, la inocuidad de las anillas debería explorarse para cada especie de murciélago y en condiciones de cautividad, donde se posibilita una tasa de recaptura completa. En los Estudios 2 y 3, evaluamos el impacto de varias actividades antropogénicas en la estructura y composición del microbioma bacteriano fecal, y en la ocurrencia y abundancia de potenciales bacterias patógenas (PPB) de cinco especies de murciélagos europeos (Miniopterus schreibersii, Nyctalus leisleri, Pipistrellus kuhlii, P. pipistrellus y P. pygmaeus). Para ello, secuenciamos el gen 16S rRNA completo mediante el uso del secuenciador MinION™. La asignación taxonómica para los análisis del microbioma se realizó a nivel de género bacteriano, mientras que la evaluación de las PPB se realizó a nivel de especie bacteriana. Ambos estudios mostraron que las muestras de paisajes urbanos exhibían una menor diversidad alfa en comparación con las de paisajes bien preservados (áreas naturales o de agricultura extensiva). Análisis a nivel de especie bacteriana mostraron 222 PPB, incluidos algunos patógenos animales y humanos reconocidos (Brucella abortus, Francisella tularensis) y otros (Yersinia enterocolitica) previamente aislados de muestras patológicas de cadáveres de murciélagos. No se encontró correlación entre el tipo de uso del suelo y la ocurrencia y abundancia de PPB. Estos resultados sugieren que los paisajes bien preservados promueven microbiomas bacterianos fecales más resilientes en las especies de murciélagos estudiadas. Debido a su naturaleza no invasiva y facilidad de muestreo, el análisis del microbioma fecal tiene el potencial de ser utilizado como indicador de salud para las especies de murciélagos. Con el objetivo de apoyar las medidas de conservación de los murciélagos, los estudios en estas especies deben mostrar un mayor compromiso con los códigos de conducta ética y priorizar el uso de técnicas de muestreo no invasivas.European bat populations have experienced significant declines for the past 50 years. Consequently, nearly a quarter of these species are classified as Endangered (EN) or Vulnerable (VU) by the International Union for Conservation of Nature (IUCN). This urgent need for protection has led to increased research focused on understanding the drivers of such negative trends in their populations. In this context, millions of bats across Europe have been individually marked, mostly with forearm rings. Although these capture-mark-recapture studies have contributed significantly to our understanding of bats' biology and ecology, the use of forearm rings in insectivorous bats has been repeatedly associated with negative health effects and even some mass mortality events. Additionally, these long-term studies have rarely incorporated bats' health aspects, which currently represents an unexplored area requiring much more attention. For instance, fecal microbiome analysis is a valuable method to assess human and animal health, yet it remains underdeveloped for bat species. We hypothesized that the health of free-ranging European bat populations may be negatively affected by a range of anthropogenic activities, such as individual marking activities and human encroachment into bats' habitats. In Study 1, we assessed the health impact of the two most used marking techniques in bat species, the forearm ring and the Passive Integrated Transponder (PIT) tag, collecting available information from the main bat research institutions from Catalonia (NE-Spain) and testing both techniques in captivity. We reported 55.1% (435/790) of recaptured free-ranging bats with forearm rings presenting skin lesions associated with this technique. No PIT-tagged bat showed lesions (n=446). In captivity, all 22 banded Carollia perspicillata showed skin lesions and discomfort behaviours due to forearm rings, while none of the PIT-tagged bats (n=21) exhibited such issues throughout the study. These results call for establishing an ethics committee within the framework of bat research involving individual marking activities. Particularly, the safety of forearm rings should be explored for each bat species and under captive conditions, where full recapture rates are possible. In Studies 2 and 3, we assessed the impact of human activities and types of land use on the structure and composition of the fecal bacterial microbiome, and on the occurrence and abundance of potential pathogenic bacteria (PPB) of five free-ranging European bat species (Miniopterus schreibersii, Nyctalus leisleri, Pipistrellus kuhlii, P. pipistrellus and P. pygmaeus). We used the full-length 16S rRNA gene metabarcoding with the nanopore long-read sequencer MinION™ to perform these analyses. Taxonomic assignment for the analyses of the microbiome structure, composition and diversity were performed at bacterial genus level, while the assessment of PPB was performed at bacterial species level. Both studies showed that samples from urban landscapes exhibited the lowest alpha diversity value compared to well-preserved landscapes (natural or extensive agriculture areas). Analyses at the bacterial species level showed 222 PPB, including some recognized animal and human pathogens (e.g. Brucella abortus and Francisella tularensis) and others (e.g. Yersinia enterocolitica) previously isolated from pathological samples of deceased European bats. No correlation was found between the land use type and the occurrence and abundance of PPB. These results suggest that well-preserved landscapes promote more resilient fecal bacterial microbiomes in the five studied bat species. We further highlighted the potential of microbiome studies reaching bacterial species-level resolution to be used in bat health studies. Owing to its non-invasive nature and simplicity of sampling, the fecal microbiome analysis has the potential to be used as a health indicator for bat species. This thesis also concludes that to gain knowledge about bats' health while supporting bat conservation efforts, future studies must enhance their commitment to adhering to ethical standards and prioritize non-invasive techniques when working with bats

Is tree planting an effective strategy for climate change mitigation ?

The world's forests store large amounts of carbon (C), and growing forests can reduce atmospheric CO2 by storing C in their biomass. This has provided the impetus for world-wide tree planting initiatives to offset fossil-fuel emissions. However, forests interact with their environment in complex and multifaceted ways that must be considered for a balanced assessment of the value of planting trees. - First, one needs to consider the potential reversibility of C sequestration in trees through either harvesting or tree death from natural factors. If carbon storage is only temporary, future temperatures will actually be higher than without tree plantings, but cumulative warming will be reduced, contributing both positively and negatively to future climate-change impacts. Alternatively, forests could be used for bioenergy or wood products to replace fossil-fuel use which would obviate the need to consider the possible reversibility of any benefits. -Forests also affect the Earth's energy balance through either absorbing or reflecting incoming solar radiation. As forests generally absorb more incoming radiation than bare ground or grasslands, this constitutes an important warming effect that substantially reduces the benefit of C storage, especially in snow-covered regions. Forests also affect other local ecosystem services, such as conserving biodiversity, modifying water and nutrient cycles, and preventing erosion that could be either beneficial or harmful depending on specific circumstances. - Considering all these factors, tree plantings may be beneficial or detrimental for mitigating climate-change impacts, but the range of possibilities makes generalisations difficult. Their net benefit depends on many factors that differ between specific circumstances. One can, therefore, neither uncritically endorse tree planting everywhere, nor condemn it as counter-productive. Our aim is to provide key information to enable appropriate assessments to be made under specific circumstances. We conclude our discussion by providing a step-by-step guide for assessing the merit of tree plantings under specific circumstances