[ca] El programa de recerca que he desenvolupat s'ha centrat en l'estudi dels mecanismes d'acumulació de carotenoides en blat de moro (Zea mays). Inicialment, vaig clonar de la varietat de blat de moro B73 un gen candidat a ε-hidroxilasa de la ruta biocinètica dels carotenoides (CYP97C19). En base als resultats obtinguts en línies transgèniques derivades del mutant d'Arabidopsis lut1 (mancat de luteïna) en les quals es va sobreexpressar el gen CYP9719 de blat de moro, que confirmaven l'acumulació de luteïna a expenses de zeinoxantina, vaig concloure que CYP97C19 és una ε-hidroxilasa de carotenoides funcional. En un segon experiment, vaig generar i caracteritzar dues línies transgèniques de blat de moro que sobreexpressaven el gen Orange d'Arabidopsis (AtOR). Les dues línies mostraren un increment en el contingut de carotenoides sense augmentar l'expressió de gens carotenogènics endògens. Posteriorment vaig creuar la línia que acumulava més carotenoides amb línies transgèniques que presentaven perfils de carotenoides diferents. En els casos en què el parental transgènic original creuat amb AtOR tenia poca concentració de carotenoides, l'híbrid resultant va mostrar un increment substancial del contingut de carotenoides, sense canvis aparents en la composició d'aquests. En canvi, quan el contingut de carotenoides dels parentals era elevat, no es van observar canvis a nivell del metaboloma i transcriptoma en els híbrids. Els resultats d'aquests experiments suggereixen que una de les funcions del gen Orange d'Arabidopsis en l'endosperma de blat de moro és generar un depòsit metabòlic per a carotenoides. Paral•lelament, vaig realitzar un experiment en el que vaig silenciar els enzims β-hidroxilasa de carotenoides, el BCH1 i el BCH2, a través de RNAi en diferents cultivars de blat de moro que acumulaven elevades quantitats de luteïna i zeaxantina. Els resultats que vaig obtenir em van permetre concloure que aquestes dos enzims eren clau per a modular el contingut de β-carotè en blat de moro. També vaig investigar la interacció entre la ruta metabòlica dels carotenoides i la del midó, ja que comparteixen precursors comuns. L'anàlisi del contingut total de midó en quatre línies transgèniques (L1: sobreexpressió de AtOR; L2, sobreexpressió de Zmpsy1; L3, sobreexpressió de Zmpsy1, PacrtIi ParacrtW; L4, sobreexpressió de Zmpsy1, PacrtIi Gllycb) va mostrar fins a una disminució del 8%. A més, vaig establir que aquest efecte no era degut a la reducció de la capacitat biosintètica per formar midó; per la qual cosa vaig suggerir que la reducció dels nivells de midó es devien a un mecanisme alternatiu. Finalment, vaig creuar una línia transgènica (HC) que sobreexpressaZmpsy1 i PacrtI amb diferents línies pures representants de grups heteròtics coneguts per tal d'obtenir híbrids de blat de moro d'altra producció i acumulació de carotenoides. Vaig avaluar el desenvolupament dels híbrids (caràcters agronòmics i morfològics) en dos ambients diferents durant una estació de cultiu. Els resultats indicaren que el comportament en el camp dels híbrids amb alt contingut de carotenoides era semblant, i en ocasions superior, als híbrids comercials que es cultiven a la zona.

[en] My research program focused on the elucidation of the mechanisms of carotenoid accumulation in maize (Zea mays). I amplified a putative carotenoid ε-hydroxylase, named CYP97C19, from the yellow maize variety B73. Metabolic profiling of the carotenoid pathway in Arabidopsis lut1 mutant (lacking lutein) overexpressing maize CYP97C19 confirmed the accumulation of lutein in transgenic lines at the expense of zeinoxanthin. This allowed me to conclude that maize CY P97C19 is a functional ε-hydroxylase. In a separate experiment, I characterized two transgenic lines overexpressing the Arabidopsis Orange gene (AtOR). Both lines exhibited an increase in carotenoid content without any concomitant upregulation of endogenous carotenogenic gene expression. The highest carotenoid accumulating line was crossed with different transgenic lines with diverse carotenoid profiles. In cases in which the original transgenic parent that was crossed with the AtOr line accumulated low levels of total carotenoids, resulting hybrids exhibited a substantial increase of total carotenoid content without any changes in the qualitative carotenoid composition. No changes at the metabolite and transcript profiles were observed in the hybrids when the carotenoid content in the original parents used to cross with the AtOr line was high. Results from these experiments suggest that one of the functions of the Orange gene in maize endosperm is to generate a metabolic sink for carotenoids. Results from experiments in which carotenoid β-hydroxylase (BCH1 and BCH2) was silenced in genotypes able to accumulate high lutein and high zeaxanthin levels indicated that these genes are determinans of β-carotene and zeaxanthin accumulation. I also investigated the interactions between the carotenoid and starch biosynthetic pathways as they share common precursors. I analyzed total starch content in four transgenic maize lines: one line overexpressing AtOR (L1) and three lines expressing different carotenogenic gene combinations (L2, L3 and L4, expressing Zmpsy1; Zmpsy1; PacrtI; ParacrtW; and Zmpsy1; ParacrtW and Gllycb, respectively). In transgenic lines with a high carotenoid content total starch content was lower by approximately 8%. I established that this effect was not due to downregulation of starch-related biosynthetic genes, which suggests that reduction in starch levels might be due to an alternative mechanism. A transgenic line (HC) overexpressing Zmpsy1 and PacrtI was crossed with different inbred lines belonging to well-known heterotic groups in order to obtain high-yielding hybrids accumulating carotenoids. I assessed the performance of the hybrids (agronomic and ear morphologic traits) in two different environments in one growing season. Results indicated that field performance of high carotenoid maize hybrids was similar or on occasion superior to commercial hybrids commonly grown in the area.