Análisis funcional del gen SCEI relacionado con resistencia bacteriana en tomate silvestre mediante un vector viral y CRISPR/Cas9

"El tomate (Solanum lycopersicum) es una de las hortalizas de mayor interés económico a nivel mundial, sin embargo, es un cultivo susceptible a diversos patógenos, entre los que sobresale C. michiganensis subsp. michiganensis (Cmm), bacteria causante de la devastadora enfermedad del chancro bacteriano del tomate. Dicha enfermedad se ha propagado rápidamente por todo el mundo, causando grandes pérdidas económicas porque no existen tratamientos curativos o preventivos eficientes. En el 2011, Lara-Ávila llevó a cabo un análisis de la expresión génica de un cultivar comercial y dos especies silvestres de tomate, en el curso de sus interacciones con Cmm, en el que identificó diversos genes que se sobreexpresaron horas después de la infección. Uno de éstos genes fue el que codifica a la enzima de conjugación SUMO E2 (SCEI) la cual interviene en el proceso de sumoilación, sugiriendo que juega un papel en la respuesta de defensa temprana. Por lo anterior, el objetivo de mi trabajo fue realizar un estudio funcional del gen SCEI y de sus parálogos, utilizando dos estrategias diferentes: a) silenciamiento génico inducido por virus (VIGS) y, b) la generación de un knockout de SCEI por la tecnología de CRISPR/Cas9. En ambos casos, la finalidad fue corroborar si el gen SCEI está involucrado en la defensa de la planta, y si es un gen esencial para el desarrollo de la misma. El vector viral para VIGS que contiene un fragmento del gen SCEI fue introducido por biobalística en las especies silvestres de tomate S. arcanum 2172 y 2157, y 60 días después fueron retadas con Cmm. Se analizó la expresión de SCEI y de sus 3 parálogos por RT-qPCR, 8 horas después del reto y se monitoreó, a la vez, el fenotipo de las plantas sanas y enfermas. Para la obtención de un knockout por CRISPR/Cas9 se clonaron guías específicas en el vector que contiene la endonucleasa Cas9 y otros componentes esenciales para el sistema, luego los vectores fueron usados para la transformación mediada por Agrobacterium tumefaciens de plantas de tomate, utilizando el sistema de co-cultivo y sonicación. Se obtuvieron diferentes niveles de silenciamiento en S. arcanum 2172 tanto para SCEI como de sus 3 parálogos, mismos que correlacionaron con el fenotipo de susceptibilidad observado en las plantas, lo cual indica que SCEI juega un papel en la defensa de respuesta temprana en la planta. Por el contrario, la especie más resistente, S. arcanum 2157 no presentó un claro desarrollo de la enfermedad, por lo que no fue necesario analizar el grado de silenciamiento del gen en cuestión. Finalmente, con la estrategia de CRISPR/Cas9 se lograron transformar explantes de S. lycopersicum cv. Ailsa Craig y Micro-Tom, pero los resultados de secuenciación revelaron que no hubo edición génica alguna, probablemente porque la Cas 9 no está funcionando adecuadamente in planta. Es necesario estandarizar los protocolos de transformación tanto de biobalística como de Agrobacterium.""The tomato (Solanum lycopersicum) is one of the vegetables of higher production and economic interest worldwide, however, it is susceptible to different pathogens attack, where outstands C. michiganensis subsp. michiganensis (Cmm), a bacteria causative of the devastating disease the bacterial canker. This disease has rapidly propagated around the world, causing high economic losses since there are not efficient curative or preventive treatments. In 2011, Lara-Avila performed a genetic expression analysis during the interaction of commercial tomato and wild type species with Cmm, where he identified diverse genes that were overexpressed hours later after the infection. One of these genes was the one encoding the SUMO E2 conjugation enzyme (SCEI), which participates in the sumoylation process, suggesting that it plays a role on the early defense response. Therefore, the aim of this work was to develop a functional analysis of SCEI gene and its paralogous through two approaches: a) the virus-induced gene silencing strategy (VIGS) and b) the generation of a SCEI gene knockout by the CRISPR/Cas9 technology to corroborate if it is involved in the plant defense and if it is an essential gene for the development of it. The viral vector for VIGS harboring a fragment of the SCEI gene was introduced by biolistic in the wild tomato species S. arcanum 2172 and 2157, and 60 days later they were challenged with Cmm. The expression of SCEI and 3 paralogous was analyzed 8 hours after the challenge by RT-qPCR and at the same time, the phenotype of the healthy and diseased plants was recorded. To obtain the knockout by CRISPR/Cas9, specific guides were cloned into a vector harboring the endonuclease Cas9 and other essential components for the system. Then, the vectors were used for the Agrobacterium tumefaciens mediated transformation of tomato plants using the co-culture system and sonication. Different silencing levels were obtained in S. arcanum 2172 both for SCEI and the paralogous, which correlated with the susceptible plant phenotypes observed, indicating that SCEI plays a role in plant early defense response. Conversely, S. arcanum 2157, the most resistant specie, did not show a clear development of the disease, therefore it was not necessary to analyze the silencing level of SCEI. Finally, with the CRISPR/Cas9 strategy we managed to transform explants from S. lycopersicum cv. Ailsa Craig and Micro-Tom, however, the sequencing results obtained indicate that there was not gene edition at all, probably because the Cas 9 is not working properly in planta. It is necessary to standardize the transformation protocols both for ballistic and Agrobacterium.

Purificación biológica de biogás por microorganismos metanógenos hidrogenotróficos

"El constante efecto adverso del uso de combustibles fósiles en el planeta, tal como el cambio climático, ha llevado a la exhaustiva búsqueda de combustibles alternativos con menores o escasos efectos desfavorables. Dentro de la categoría de energías verdes se encuentra el biogás, mezcla de gases (60% metano y 40% dióxido de carbono, entre otros), sin embargo, el gas CO2 disminuye el poder calorífico del biogás por lo que existen procesos físicos, químicos o biológicos para la remoción o conversión de este componente. De esta manera, la purificación biológica de biogás permite alcanzar valores superiores al 95% de metano para poder ser utilizado como combustible para transporte y/o inyectado en la línea de gas natural. El presente estudio abarca el proceso de purificación de biogás ex situ mediante microorganismos metanógenos hidrogenotróficos con inyección de H2:CO2:CH4 y una segunda fase oleosa para permitir la correcta transferencia de masa de los gases a la fase líquida. Se realizaron estudios de biometanización para poder alcanzar mezclas de gases con proporciones mayores al 96% de metano con la adición de fase oleosa y gases. Se utilizó una composición de gases 60:15:25 de H2:CO2:CH4 para el caso de experimentos con tres gases y 62.5% CH4, 37.5% CO2 para las cinéticas de dos gases. Para el caso de la fase oleosa, se utilizó 10% (v/v) de aceite de silicona, todos los experimentos tuvieron duración de 15 días. Mediante cromatografía de gases se monitoreó el consumo de hidrógeno y dióxido de carbono, así como la generación de metano a lo largo de los experimentos. Se encontró que el sistema de tres gases y fase oleosa obtuvo una producción máxima de metano de 174 mL L-1reactor d-1,15% mayor al sistema de tres gases, pero sin fase oleosa. Y, cuando se utilizaron dos gases y fase oleosa, la producción de metano alcanzó 160 mL L-1reactor d-1, 34% por encima del sistema conformado de dos gases y medio mineral. Esto permitió establecer que la inyección al sistema de metano no interviene con el proceso de biometanización ya que se alcanzaron proporciones de metano de 99.64% y 99.42%, respectivamente. Por lo tanto, la adición de una segunda fase oleosa con características no biodegradable y no tóxica para los microorganismos permite ampliar el umbral de la baja solubilidad del hidrógeno en el sistema y consecuentemente aumentar la transferencia de masa de la fase gas a la fase líquida y de esta manera alcanzar una proporción de metano superior al 96%.Estableciendo así que la purificación ex situ de biogás es un alternativa prometedora para poder generar combustibles gaseosos con menores impactos negativos.

Wrinkle ridges on Mercury and the Moon within and outside of mascons

"Found on all terrestrial planets, wrinkle ridges are anticlines formed by thrust faulting and folding resulting from crustal shortening. The MErcury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging (MESSENGER) spacecraft's orbital phase returned high resolution images and topographic data of the previously unimaged northern high latitudes of Mercury where there are large expanses of smooth plains deformed by wrinkle ridges. Concurrently, the Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) is obtaining high resolution images and topographic data covering lunar mare wrinkle ridges. These data allow quantitative comparison of the scale of wrinkle ridges in smooth plains volcanic units on Mercury with mare wrinkle ridges. We evaluate the topographic relief of 300 wrinkle ridges within and outside of mascon basins on the Moon and Mercury. Measured wrinkle ridges range from ~112 to 776 m in relief with a mean of ~350 m (median = ~340 m, n = 150) on Mercury and from ~47 to 678 m in relief with a mean of ~198 m (median = ~168 m, n = 150) on the Moon. Wrinkle ridges on Mercury thus are approximately twice as large in mean relief compared to their counterparts on the Moon. The larger scale of Mercury's wrinkle ridges suggests that their formation can be attributed, in part, to global contraction. As global contraction on the Moon is estimated to be an order of magnitude smaller than on Mercury, the smaller scale of lunar wrinkle ridges suggests they most likely form primarily by load induced subsidence of the mare basalt. Wrinkle ridges located in lunar mascon basins and in the Caloris mascon on Mercury are not statistically significantly different in relief than ridges in non-mascon regions, suggesting comparable levels of contractional strain. The fact that mascon basins do not host wrinkle ridges with greater structural relief relative to non-mascon units may indicate the critical role lithospheric thickness plays in controlling subsidence and contraction of thick volcanic sequences on the Moon and Mercury.

Modificación y evaluación de polímeros semiconductores para su potencial uso en dispositivos fotovoltaicos

"Actualmente las celdas perovskitas de vanguardia presentan una configuración convencional tipo n-i-p que consisten en óxido de titanio (TiO2), semiconductor tipo n, cubierto por la perovskita y una capa transportadora de huecos (HTL). Sin embargo la configuración invertida p-i-n también ha ganado importancia significativa por su compatibilidad en los procesos de fabricación de alto rendimiento. En este tipo de dispositivos las capas transportadoras de carga convencionales son el polímero PEDOT:PSS y el PCBM C60 para extraer huecos y electrones de la capa perovskita, respectivamente. Sin embargo, la naturaleza ácida e higroscópica de PEDOT:PSS se ha comprobado que acelera la degradación de los dispositivos ya que absorbe agua del ambiente lo que deteriora la capa de perovskita. Por lo cual, se están realizando grandes esfuerzos en la búsqueda y desarrollo de nuevos materiales poliméricos que disminuyan los efectos negativos de dicho material en las celdas de perovskita. El objetivo principal de esta tesis es la obtención un material semiconductor sulfonado con características eléctricas adecuadas para utilizarse como capa HTL en dispositivos fotovoltaicos. Diversas investigaciones acerca de las propiedades eléctricas de polímeros semiconductores en forma de películas delgadas, han establecido que el transporte eléctrico y las propiedades ópticas dependen fuertemente de la estructura molecular, y a su vez, éstas dependerán del método de deposición y las condiciones de preparación de las mismas. Tomando en cuenta estas aseveraciones se modificó la estructura de la polisulfona con la inserción del grupo sulfonato, logrando incrementar su conductividad, además se determinó que el tratamiento térmico posterior a la deposición de las películas delgadas tenía un efecto positivo sobre esta propiedad. Como experimento de exploración se formaron compositos de la polisulfona sulfonada (PSF-S) con ZnO funcionalizado con plata u óxido de grafeno. La adición de ZnO funcionalizados redujo la resistividad de la PSF-S, obteniendo las menores resistividades con los compositos de ZnO funcionalizado con óxido de grafeno. Sin embargo no fue posible obtener películas delgadas con estos compositos. Por tal motivo solo se evaluaron los PSF-S en celdas solares tipo perovskita de configuración invertida. Los resultados indican que un mayor porcentaje de sulfonación mejora el rendimiento eléctrico de los dispositivos (Factor de relleno y eficiencia de conversión de potencia). Además, los resultados obtenidos abren la posibilidad de usar un polímero flexible y no convencional, desde el punto de vista eléctrico, como HTL, ya que muestra un nivel de energía comparable al de los polímeros usados convencionalmente como el PEDOT: PSS.""Currently, cutting-edge perovskite cells have a conventional n-i-p type configuration consisting of titanium oxide (TiO2), a semiconductor n-type, covered by perovskite and hole transport layer (HTL). However, the inverted configuration p-i-n has also gained significant importance due to its compatibility in high-performance manufacturing processes. In these types of devices, the conventional transport charge layers are the polymer PEDOT: PSS and the PCBM C60 for extracting holes and electrons from the perovskite layer, respectively. However, the acidic and hygroscopic nature of PEDOT: PSS accelerates the degradation of the devices because of the absorbed water from the environment which deteriorates the perovskite layer. Therefore, great efforts are being made in the search and development of new polymeric materials that diminish the negative effects of said material on perovskite cells. The main objective of this thesis is to obtain a sulfonated semiconductor material with electrical characteristics suitable for use as an HTL layer in photovoltaic devices. Several investigations about the electrical properties of semiconductor polymers thin films, have established that electrical transport and optical properties strongly depend on the molecular structure, and in turn, these will depend on the deposition method and preparation conditions from the same. Taking into account these assertions, the structure of the Polysulfone was modified with the insertion of sulfonate groups, achieving an increase in its conductivity, and it was determined that the heat treatment after the deposition of thin films had a positive effect on this property. As exploration experiment, sulfonated polysulfone (PSF-S) composites were formed with silver or graphene oxide functionalized ZnO. The addition of functionalized ZnO reduced the resistivity of PSF-S, obtaining the lower resistivities with graphene oxide functionalized ZnO composites. However, it was not possible togenerate thin films with these composites. For this reason, only PSF-S were evaluated in perovskite-type solar cells with an inverted configuration. The results indicate that a higher percentage of sulfonation improves the electrical performance of the devices (Fill factor and power conversion efficiency). Also, the obtain results open the possibility of using a flexible unconventional polymer, from the electrical point of view, such as HTL, since it shows an energy level comparable to that of conventionally used polymers such as PEDOT: PSS.

Control no-lineal de un sistema de conversión eléctrica basado en una celda de combustible

"Las celdas de combustible de hidrógeno son dispositivos capaces de transformar la energía producida por una reacción electro-química entre hidrógeno y oxígeno en energía eléctrica, debido a ello, se han convertido en una alternativa interesante en la industria eléctrica y de transporte por ser una fuente de energía renovable, que no sufre de intermitencia como la energía solar o eólica. Por otro lado, la celda de combustible sufre de una dependencia no-lineal con respecto a la corriente demandada, sensibilidad a la temperatura, presión y humedad de operación, así como la generación de un voltaje bajo y no regulado. Otro problema asociado a su operación es el que la membrana de la celda se degrada o daña si los cambios en la corriente demandada suelen ser significativamente altos en intervalos de tiempo cortos. Debido al voltaje bajo y no regulado a la salida de la celda de combustible, se requiere el uso de convertidores electrónicos de potencia para elevar dicho voltaje; y por otro lado, se requieren sistemas de control donde el objetivo sea ajustar de manera efectiva el voltaje de salida de los convertidores, esto con la intención de alimentar cargas eléctricas tanto de corriente alterna como de corriente directa en aplicaciones industriales o de transportación. En este trabajo de tesis se presenta el análisis y modelado para un sistema de generación eléctrica basado en una celda de combustible, así como el diseño de controladores no lineales con el fin de mantener un voltaje de salida constante a pesar de presentar variaciones en la carga eléctrica y tener además incertidumbre en los parámetros del sistema. Para hallar una solución de los problemas asociados a la celda de combustible, esta tesis se encuentra dividida en dos partes, la primera se enfoca en resolver el problema de la no-linealidad de la celda estudiando el sistema combinado de celda de combustible conectada a un convertidor elevador. En este caso se diseña un estrategia de control adaptable no-lineal basado en la técnica por retroceso para la regulación de voltaje del bus de CD que considera la dinámica de la celda de combustible. Por otro lado, para la segunda parte de esta tesis, se considera la adición de un dispositivo de almacenamiento de energía al sistema mediante un convertidor bidireccional, para contrarrestar la degradación de la celda de combustible ante los cambios rápidos de la corriente demandada en cortos intervalos de tiempo. Para este caso, se diseña una estrategia no lineal de regulación de voltaje de salida basada en la teoría de estabilidad en el sentido de Lyapunov así como un esquema adaptable para compensar no idealidades del sistema.""Hydrogen fuel-cells are devices capable to transform the energy produced by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen into electrical energy, for this reason, they have become an interesting alternative in the electric and transport industry for being a renewable energy source, that do not suffer from intermittency like solar or wind energy. On the other hand, fuel-cells have a no-lineal dependence on electric current, temperature, pressure and operating humidity, as well as low and un-regulated voltage generation. Additionally the fuel-cell membrane can be degraded or damaged if the demanded current slope is significantly high in shorts periods of time. Due to the low and un-regulated voltage at the output of the fuel-cell, the use of electronic power converters is required to raise this voltage, consequently, a control system is required to effectively adjust the converter output voltage to feed electrics loads of both alternating and direct current in industrial or transportation applications. In this work the analysis, modeling and design of a electric generation system based on a fuel cell is presented, as well as the design of non-linear controllers in order to maintain a constant output voltage despite having variations in the electrical load and also having uncertainty in system parameters. To find a solution to theses problems associated with the fuel-cell, this work is divided into two parts, the first one is focused on solving the fuel-cell non-linearity problem by studying the combined fuel cell system connected to a boost converter. In this case a non-linear adaptive control strategy based on Backstepping is designed for the regulation of the DC bus voltage considering the fuel-cell dynamics. For the second part of this work, the addition of an energy storage device to the system through a bidirectional converter is considered, to counteract the fuel-cell degradation under rapid changes in the demand current in short time intervals. In this case, a non-linear voltage regulation strategy is designed based on Lyapunov’s stability theory as well as an adaptation scheme to compensate non-idealities of the system.

Análisis de la estabilidad de nanotubos de carbono en función de la composición química del agua

"El estudio de nanotubos de carbono en agua se ha tornado relevante en los últimos años. No obstante, a la fecha, no existen estudios que analicen la estabilidad de los NTC en diferentes tipos de agua. Por tal motivo, se investigó sistemáticamente la estabilidad de los nanotubos de carbono en agua en función de la composición química del agua. Para dicho efecto, se sintetizaron nanotubos de carbono de pared múltiple mediante la técnica de depósito químico de vapor. Dichos nanotubos se suspendieron en soluciones de ácido tánico (a 10 diferentes concentraciones: 0-500 mg/L), en soluciones acuosas de Ca2+, Mg2+ o Na+ (a 6 diferentes concentraciones: 0-160 mg/L) y en modelos de aguas reconstituidas (carbonatadas-cálcicas, carbonatadas-sódicas, sulfatadas-magnésicas y cloruradas-sódicas). Para los dos últimos experimentos, los nanotubos de carbono se suspendieron, previamente, en 3 diferentes surfactantes (aniónico: SDS; no iónico: Tx-100 y catiónico: CTAB) a fin de simular la entrada de nanotubos de carbono comerciales a un sistema acuoso. En todos los casos, se determinó la estabilidad de los nanotubos de carbono en agua por espectroscopia Uv-Vis a 800 nm. Los resultados mostraron que el ácido tánico es capaz de estabilizar nanotubos de carbono en agua a partir de los 10 mg/L. No obstante, la estabilidad de los nanotubos de carbono decrece en presencia de los cationes mayoritarios del agua (Na2+>Ca2+≥Mg2+), disminución que es mayor para los NTC suspendidos en CTAB. En los modelos de aguas reconstituidas, la estabilidad de los nanotubos de carbono se mantiene en aguas de tipo carbonatadas-cálcicas, decrece en aguas de tipo carbonatadas-sódicas, y cloruradas-sódicas y decae en aguas de tipo sulfatadas-magnésicas. Es decir, en modelos de agua de tipo sulfatadasmagnésicas, los nanotubos de carbono sedimentan, mientras en modelos de agua tipo carbonatadas-sódicas y cloruradas-sódicas los nanotubos de carbono se mantienen, parcialmente en la columna de agua. Por otro lado, en las que aguas carbonatadas-cálcicas los nanotubos tienden a mantenerse en suspensión. Adicionalmente, observamos que los nanotubos de carbono que son añadidos a los sistemas acuosos suspendidos en surfactantes aniónicos tienden a ser más estables en el agua que los añadidos en surfactantes no iónicos y catiónicos, mostrando un comportamiento intermedio en surfactantes no iónicos y sedimentación en surfactantes catiónicos. En conclusión, los resultados de esta tesis sugieren que el carbono orgánico disuelto en aguas naturales puede ser capaz de suspender nanotubos de carbono en la columna de agua, mientras que los cationes (y los aniones mayoritarios en el caso de surfactantes catiónicos) tienden a sedimentar los nanotubos de carbono que entran al agua, sobretodo en la presencia de surfactantes de tipo catiónico. Este es uno de los primeros trabajos donde se estudia la estabilidad de nanotubos de carbono en soluciones acuosas, obteniendo resultados que ayudaran al entendimiento del papel de la composición química del agua, en el transporte y comportamiento de nanotubos de carbono en posibles escenarios ambientales. Adicionalmente, se produjo nanotubos de carbono dopados con nitrógeno (NTCDN) usando como catalizador el suelo Leptosol proveniente de la Sierra Álvarez en San Luis Potosí, para que en un futuro se estudie la estabilidad de este tipo de nanomateriales de carbono en función de la composición química del agua.""The study of carbon nanotubes in water has become relevant in recent years. Currently, no studies analyzing the stability of carbon nanotubes in different types of water are available in the literature. For this reason, the stability of carbon nanotubes in water was systematically investigated as a function of water chemical composition. For doing so, multiple wall carbon nanotubes were synthesized by the chemical vapor deposition technique. Nanotubes were suspended in solutions of tannic acid (at 10 different concentrations: 0-500 mg / L), in aqueous solutions of Ca2+, Mg2+ or Na+ (at 6 different concentrations: 0-160 mg / L) and in reconstituted water models (carbonated-calcium, carbonated-sodium, sulfated-magnesium and chlorinated-sodium). For the last two experiments, carbon nanotubes were previously suspended in 3 different surfactants (anionic: SDS; non-ionic: Tx-100 and cationic: CTAB) in order to simulate the input of commercial carbon nanotubes into aqueous systems. In all cases, the stability of carbon nanotubes in water was determined by Uv-Vis spectroscopy at 800 nm. Results from this study showed that tannic acid stabilizes carbon nanotubes in water at 10 mg/L. On the other hand, carbon nanotube stability decreases in the presence of major cations (Na+> Ca2+ ≥Mg2+), decrease that is greater for NTCs suspended in CTAB. In reconstituted water models, carbon nanotube stability remains in carbonate calcium water, decreases in carbonate sodium and chloride sodium water and decays in sulfate magnesium water That is, in sulfate magnesium water, carbon nanotubes settle, while in carbonate sodium and chloride sodium water carbon nanotubes partially remain in suspension in the water column. In carbonate calcium water, carbon nanotubes tend to remain in suspension. Additionally, we observed that when carbon nanotubes were input to aqueous systems suspended in anionic surfactants, they tend to be more stable in water than when they are input suspended in no-ionic and cationic surfactants. In conclusion, the results from this thesis suggest that dissolved organic carbon in natural waters may be able to suspend carbon nanotubes in the water column, while major water cations tend to sediment carbon nanotubes, especially when they enter aqueous systems suspended in cationic surfactants. The results of this work contribute to understanding the behavior of carbon nanotubes in aqueous environmental matrices, where studies are very scarce. Additionally, carbon nanotubes doped with nitrogen were also produced using as a catalyst a Leptosol from the Sierra Álvarez in San Luis Potosí, which will be studied later to determine its stability depending on the chemical composition of the water.

Deformaciones gravitacionales profundas de ladera en México: detección y caracterización del fenómeno a través de la técnica PSI (Persistent Scatterer Interferometry)

"Las Deformaciones Gravitacionales Profundas de Ladera (DGPL) son procesos de remoción en masa (PRM) poco conocidos en México. Movilizan millones de metros cúbicos de roca y su tasa de deformación se encuentra en el límite de detección de la mayoría de técnicas de monitoreo. Las DGPL provocan daños sustanciales a estructuras civiles y pueden llegar a un punto de total colapso, lo que genera condiciones de riesgo extremadamente altas para las poblaciones locales. Las técnicas interferométricas avanzadas, como PSI (Persistent Scatterer Interferometry), permiten la detección y caracterización de las DGPL. La técnica PSI aprovecha rasgos en el terreno que son permanentes y consistentes dentro de un conjunto de imágenes SAR (Synthetic Aperture Radar). De esta forma, la decorrelación disminuye y el comportamiento de la fase interferométrica es más estable, permitiendo calcular una serie de tiempo de la deformación a nivel milimétrico. Los casos de estudio presentados en este trabajo, dos en el Oriente de Michoacán y otro en San Luis Potosí, se desarrollan en ambientes tectónicos complejos. El primero, la DGPL Jungapeo (Mich.), tiene 530 m ancho, 460 m de largo y un desnivel topográfico de 160 m. Moviliza un volumen mínimo de 0.9 Mm3 y afecta una secuencia de areniscas, lutitas y caliza recristalizada. En su cuerpo se identifican 25 PRM secundarios, múltiples escarpes secundarios y grietas de tensión. Entre 2015 y 2017 el movimiento acumulado (GPS diferencial) fue de 6 m horizontales y 2 m verticales. El segundo caso, la DGPL Las Pilas (Mich.), tiene dimensiones de 700 m de longitud, 360 m de ancho y un desnivel topográfico de 130 m. El volumen mínimo desplazado es de 1 Mm3 y se desarrolla sobre una brecha de composición andesítica. Al menos 19 PRM secundarios forman parte de la zona afectada y el movimiento acumulado (GPS diferencial), entre 2013 y 2017, fue de 16 cm verticales y 34 cm horizontales. En ambos casos, los factores condicionantes son la presencia de litología deformada e intemperizada, pendientes relativamente abruptas y el cambio de prácticas agrícolas. El factor detonante principal es el exceso de agua provocado por un sistema de riego ineficiente, que también genera un comportamiento de aceleración anómalo durante la época de secas. El análisis PSI, aplicado regionalmente para la detección de nuevas zonas afectadas por DGPL, sufrió de decorrelación temporal. Sin embargo, se detectaron 6 zonas anómalas relacionadas a problemas estructurales en asentamientos humanos de reciente desarrollo y formación de cárcavas por erosión hídrica severa. El tercer caso, la DGPL Cañón de Yerbabuena (S.L.P.), tiene 907 m de ancho, 887 m de largo, una diferencia topográfica de 148 m y se desarrolla litológicamente sobre latitas y riodacitas. Desplaza un volumen mínimo de 7 Mm3 y dentro de la zona afectada se identificaron un contra-escarpe, 57 escarpes secundarios, grietas de tensión, zonas de desprendimiento activas, abultamiento y nueve PRM secundarios. Los resultados PSI muestran una tasa de deformación de 2.0 a 29.7 mm/año y tendencias (lineales y no-lineales) que indican un proceso complejo o fragmentación del macizo rocoso. Los eventos orogénicos y volcánicos que originaron la geometría del valle, así como el intemperismo y fracturamiento intenso, son los factores condicionantes principales. Los factores detonantes, la lluvia de temporada y erosión pluvial, controlan a largo plazo el comportamiento de la deformación y la remoción de material al pie de la ladera, respectivamente. Además, en las tres DGPL se han registrado eventos de aceleración provocados por lluvias atípicas que generaron PRM secundarios y afectaciones en las estructuras civiles locales.""Deep-seated Gravitational Slope Deformations (DSGSD) are a type of landslide little known in Mexico. They mobilize millions of cubic meters of rock and their deformation rate is at the limit of detection of most monitoring techniques. DSGSD cause substantial damage to civil structures and can reach a point of total collapse, generating extremely high-risk conditions for local populations. Advanced interferometric techniques, such as PSI (Persistent Scatterer Interferometry), allow the detection and characterization of DSGSD. The PSI technique takes advantage of ground features that are permanent and consistent within a set of SAR (Synthetic Aperture Radar) images. Therefore, the decorrelation decreases and the behavior of the interferometric phase is more stable, allowing to calculate a time series of the deformation at millimetric scale. The case studies presented in this work, two in eastern Michoacán and another in San Luis Potosí, are developed in complex tectonic environments. First, the DSGSD Jungapeo (Mich.) is 530 m wide, 460 m long and has a local relief difference of 160 m. It mobilizes a minimum volume of 0.9 Mm3 and affects a sequence of sandstones, shales and recrystallized limestone. Inside its body are identified 25 secondary landslides, multiple secondary scarps, and tension cracks. Between 2015 and 2017 the accumulated movement (differential GPS) was 6 m horizontal and 2 m vertical. The second case, DSGSD Las Pilas (Mich.), has dimensions of 700 m long, 360 m wide and a local relief difference of 130 m. The minimum displaced volume is 1 Mm3 and develops over an andesitic breccia. At least 19 secondary landslides are part of the affected area and the accumulated movement (differential GPS), between 2013 and 2017, was 16 cm vertical and 34 cm horizontal. On both slopes, the conditioning factors are the presence of deformed and weathered lithology, relatively steep slopes and the change in agricultural practices. The main triggering factor is excess water caused by an inefficient irrigation system, which also generates an anomalous acceleration behavior during the dry season. The PSI analysis applied regionally for the detection of new areas affected by DSGSD, suffered from temporary decorrelation. However, six anomalous zones were detected related to structural problems in recently developed human settlements and the formation of gullies due to severe water erosion. The third case, DSGSD Cañón de Yerbabuena (S.L.P.), is 907 m wide, 887 m long, has a local relief difference of 148 m and lithologically develops on latite and riodacite. It displaces a minimum volume of 7 Mm3 and within the affected area were identified a counter-scarp, fifty-seven secondary scarps, tension cracks, active detachment zones, bulge, and nine secondary landslides. The PSI results show a deformation rate of 2.0 to 29.7 mm/year which trends (linear and nonlinear) indicate a complex behavior or fragmentation of the rock massif. The orogenic and volcanic events that originated the geometry of the valley, as well as weathering and intense fracturing, are the main conditioning factors. On the other hand, as triggering factors, seasonal rainfall and rainfall erosion control in the long term the behavior of the deformation and the removal of material at the foot of the slope, respectively. In addition, acceleration events caused by atypical rains have been recorded in the three DSGSD, generating secondary landslides and affecting local civil structures.

Matrices de Lyapunov para sistemas integrales con retardos

"En este trabajo de tesis se estudian las matrices de Lyapunov para sistemas integrales con retardo. Dichas matrices son fundamentales para la construcción de funcionales de Lyapunov-Krasovskii de tipo completo las cuales son utilizadas en el análisis de estabilidad , estabilidad robusta, estimados exponenciales entre otras propiedades de sistemas integrales con retardo. En trabajos recientes se demostró que las matrices de Lyapunov satisfacen un conjunto de ecuaciones que permiten su construcción. Sin embargo, no existen estudios garantizando la unicidad de soluciones de dicho conjunto de ecuaciones así como tampoco se tiene un método sistemático para la construcción de tales soluciones. En este trabajo de tesis se presentan resultados que dan respuesta a estos problemas abiertos para la clase de sistemas integrales con un solo retardo y kernel constante.""In this thesis the Lyapunov matrices for integral systems with delay are studied. These matrices are fundamental for the construction of Lyapunov-Krasovskii functionals of complete type which are used in the analysis of stability, robust stability, exponential estimates among other properties of integral delay systems. In recent works it was shown that Lyapunov matrices satisfy a set of equations that allows their construction. However, there are no studies guaranteeing the uniqueness of such set of equations as well as a systematic method for the construction of such solutions. In this thesis, results that respond to these open problems for the class of integral systems with a single delay and constant kernel are presented."CONACy

Obtención de membranas mediante electrospinning para tratamiento de agua con alto contenido de sólidos

"Hoy en día, la creciente tasa de población en el mundo ha traído como unas de las principales consecuencias la sobreexplotación de agua para consumo humano. En México, se tienen 471.5 mil millones de metros cúbicos de agua dulce renovable por año, de los cuales sólo el 14% es para abastecimiento público. La presente tesis considera la importancia de tratar y reciclar agua, a partir de la limpieza de agua proveniente del proceso de lavado de tubérculos. Para el proceso de filtrado, se generaron membranas poliméricas, mediante electrohilado (electrospinning), usando compositos con base en poliuretano termoplástico (TPU) y nano partículas de Óxido de Zirconio, buscando disminuir el ensuciamiento de la membrana después de cada ciclo de filtración. Los resultados obtenidos muestran que se logró exitosamente la incorporación y distribución homogénea del óxido de zirconio en la matriz polimérica y las membranas nano compuestas generadas con éste, fueron capaces de rechazar hasta el 93 % de sólidos en el caso de una solución acuosa con 7 % de sólidos, con un ensuciamiento 121% menor que la membrana sin el óxido de zirconio, lo cual permitió un adecuado permeado y mayor tiempo y número de ciclos de uso. En el caso de agua proveniente de lavado de papa, cuyo contenido de sólidos fue menor al 1 %, el rechazo de la membrana con óxido de zirconio, es mayor (87%) que el conseguido con la membrana sin dicho óxido (84%), asimismo el porcentaje de ensuciamiento es menor, 10.2% vs 4.6 %.""Today, the increasing population rate in the world has brought as one of the main consequences the overexploitation of water for human consumption. In Mexico, we have 471.5 million renewable cubic meters of freshwater per year, of which only 14% is for public supply. This thesis considers the importance of treating and recycling water, in water cleaning of the tubercle washing process. The polymeric membranes were generated, by electro-spinning (electrospinning), using compounds based on thermoplastic polyurethane (TPU) and zirconium oxide nanoparticles, seeking to reduce membrane fouling after each filtration cycle. The results obtained show that the homogeneous incorporation and distribution of zirconium oxide in the polymer matrix was successfully achieved, and the nanocomposite membranes generated with it were able to reject up to 93% solids in the case of an aqueous solution with 7% of solids, with a fouling 121% lower than the membrane without the zirconium oxide, which allowed an adequate permeate and greater time and number of cycles of use. In the case of water from potato washing, whose solids content was less than 1%, the rejection of the membrane with zirconium oxide is greater (87%) than that achieved with the membrane without such oxide (84%), also the percentage of fouling was lower, 10.2% vs. 4.6%.

El rol funcional de la vegetación de zonas áridas y su influencia en procesos eco-hidrológicos bajo un enfoque a diversas escalas.

"Las zonas áridas representan grandes, complejos y muy diversos ecosistemas que cubren alrededor del 40% de la superficie terrestre. En general todas las zonas áridas comparten la característica de ser sitios con altas tasas de evapotranspiración potencial y una alta heterogeneidad espaciotemporal en la precipitación, dando como resultado patrones diversos en la cobertura vegetal presente combinados con espacios de suelo expuesto denominados interespacios. Esta matriz específica de cobertura vegetal intercalada con interespacios ejerce una gran influencia sobre los procesos ecohidrológicos tales como la escorrentía y la infiltración del agua. Por lo tanto se sugiere que la riqueza y diversidad de especies serán influenciadas por la orientación de la pendiente y ubicación geográfica dentro del paisaje. De la misma manera la forma en que el paisaje esté estructurado en interacción con la orientación y topografía influyen en los procesos ecohidrológicos a nivel de los ecosistemas y comunidades vegetales. El objetivo de este estudio es examinar el efecto de factores de estado orientación de la pendiente, topografía en la riqueza de las especies vegetales y en la funcionalidad del paisaje considerando comunidades dominados por arbustos y gramíneas. A escala de las dos comunidades dominantes se compararon el efecto de cuatro tipos de parches de vegetación y tres tipos sin vegetación en procesos ecohidrológicos; esta parte del estudio se realizó únicamente en las comunidades con orientación de la pendiente al norte. El estudio se llevó acabo en un rancho privado con pastoreo moderado en Santo Domingo, San Luis Potosí. La riqueza de las especies vegetales difirió entre la orientación norte con 26 especies y la sur con 20 especies (P=0.014). El índice de diversidad fue distinto, considerando las dos orientaciones, 1.25 para el norte y 1.17 para el sur (P=0.002). Mientras que las laderas orientadas hacia el norte presentaron el doble de número de parches por transecto en la zona dominada por pastizal que en el matorral, en la orientación sur el efecto fue el opuesto, ahí se presentaron más parches en la zona dominada por matorral que en la zona dominada por el pastizal (P=0.0002). Considerando el área de parches, en general con exposición al norte fue mayor en los matorrales que en los pastizales, y con exposición al sur mayor en los pastizales que los matorrales (P=0.0002). En los pastizales, los parches de vegetación formados por gramíneas produjeron menores tasas de escorrentía (P=0.005) y menos sedimentos (P=0.002) que los interespacios. Entre los diversos tipos de interespacio, las biocostras retardaron al doble de tiempo el inicio de la escorrentía (P=0.002) y redujeron significativamente la tasa pico (P=0.005) y promedio (P=0.001) de escorrentía, así como la producción de sedimentos (P=0.003) sobre micrositios de suelo desnudo o de suelo con fragmentos de roca. En la comparación del funcionamiento de todos los parches a nivel de especies, la especie nativa Buchloe dactyloides presentó consistente y significativamente respuestas eco hidrológicas diferentes, retardó el inicio de la XXV escorrentía (P=0.002) redujo las tasas pico (P=0.002) y promedio (P=0.001) de escorrentía, presentó una mayor infiltración de agua (P=0.003) y menor pérdida de suelos (P=0.002) comparado con la especie exótica Melinis repens y las arbustivas Dalea bicolor y Mimosa aculeaticarpa. Los esfuerzos de monitoreo sirven para examinar el efecto de la vegetación en la funcionalidad del paisaje. Los resultados confirman que un potencial manejo de ganado debería buscar incrementar el número y área de los parches de la especie Buchloe dactyloides y que las costras biológicas de suelo prevalecen en los interespacios. Un análisis funcional del paisaje a escala local y topográfica permitió entender el papel de arbustos y gramíneas en procesos ecohidrológicos.""Drylands represent vast, complex and diverse ecosystems covering 40% of the global land mass. All drylands have two fundamental characteristics in common: high rates of evapotranspiration and high spatiotemporal heterogeneity in precipitation, together generating discontinuous vegetation cover and areas of open vegetation-free soil called interspaces. This open vegetation structure and specific cover types of interspaces may greatly influence ecohydrological processes such as infiltration in dryland ecosystems. Hence, in dryland landscape with pronounced topography the number and size of vegetation patches together with interspace characteristics determine distinct dryland hydrological functional responses. The objective of this study was to examine the effects of the state factors orientation and topography on the richness of plant species and on the functionality of landscapes considering pant communities dominated by shrubs and grasses. At the scale of two plant community types, we compared the effect of four vegetation patch types and three interspace microsites on ecohydrological processes; this aspect of the study was only conducted in the north-exposed plant communities. This study was conducted in a private rangeland with moderate grazing in Santo Domingo, San Luis Potosi. Species richness differed between North (26) and South (20) exposed slopes (P= 0.014); also the diversity index differed with 1.25 in the North and 1.17 in the South slopes (P= 0.002). While N-exposed slopes presented twice as many vegetation patches per transect in grasslands than shrub-dominated communities, S-exposed slopes presented more patches in shrub-dominated communities than in grasslands (P=0.0002). Patch area, however was larger in N-exposed shrublands than grasslands and larger in S-exposed grasslands than shrublands (P=0.0002). Grass patches produced lower runoff rates (P=0.005) and less sediment (P=0.002) than their associated interspaces. Among all interspace types, biocrusts clearly slowed down the initiation of runoff (P=0.002), reducing the maximum (P=0.005) and average (P=0.001) rates of runoff and sediment production (P=0.003) compared to bare soils and rocky soils. Comparing the functionality of vegetated patches, patches covered with the native species Buchloe dactyloides significantly delayed the beginning of runoff (P=0.002), reduced the peak (P=0.002) and average (P=0.001) amount of runoff as well as favoring the local water budget by allowing greater depths of infiltration (P=0.003) and less soil losses (P=0.002) compared to other species present on the site. The exotic species Melinis repens although physiologically and morphologically similar to Buchloe dactyloides exhibited hydrological responses comparable with Mimosa aculeaticarpa and Dalea bicolor, the dominating shrub species in the landscape. Careful monitoring efforts serve to examine the effects of the vegetation on landscape functionality. Our results confirm that potential adaptive management of livestock should aim at increasing patch number and area of Buchloe dactyloides and by reclaiming open interspace areas with biocrust. A landscape level functional analysis including local scale and topographic aspects, allows relating the role of shrubs and grasses in ecohydrological processes.