Investigadores del CRAG han descubierto que aumentar los niveles de esteroles glicosilados en tomate mejora la tolerancia al frío mediante la estabilización de las membranas celulares y la activación de vías de señalización hormonal. Las plantas modificadas genéticamente muestran una respuesta anticipada al estrés por frío, con mayor activación de enzimas antioxidantes, genes de defensa contra el estrés abiótico y biosíntesis de poliaminas. La estrategia no afecta negativamente el crecimiento de las plantas, abriendo nuevas posibilidades biotecnológicas para el desarrollo de variedades de tomate más resistentes al frío.
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Investigadores del CRAG han dado un paso crucial para mejorar la producción de tomate en climas fríos. Han identificado y potenciado los niveles de unas moléculas clave en las membranas celulares, conocidas como esteroles glicosilados (GS), que no solo dotan a la planta de una tolerancia a las bajas temperaturas, sino que lo hacen sin frenar su desarrollo ni su crecimiento.
El estudio, liderado por los científicos de la Universidad de Barcelona en el CRAG Albert Ferrer y Teresa Altabella, y publicado en la revista Plant Physiology, abre la puerta al desarrollo de variedades de tomate (Solanum lycopersicum) más robustas.
El tomate, debido a su origen tropical, es notoriamente sensible a las temperaturas frías, especialmente las que se encuentran en el rango de 0 a 12 °C. La temperatura óptima de cultivo del tomate está entre 20 y 28 °C, y la caída por debajo de los 10-12 °C afecta negativamente su desarrollo.
Hasta ahora, la mayoría de los estudios sobre resistencia al frío se habían centrado en plantas donde los esteroles glicosilados eran minoritarios. Pero en el tomate, y en general en la familia Solanaceae, los GS son la forma de esterol predominante en sus membranas. Los investigadores del CRAG han demostrado que estos GS actúan como sensores clave que detectan el estrés por frío y activan mecanismos moleculares protectores.
Para probar esta función, el equipo trabajó con líneas transgénicas de la variedad MicroTom®. Aumentaron la producción de GS mediante la sobreexpresión de la enzima SlSGT2 (plantas SGT2ox) y disminuyeron los GS silenciando la expresión de la enzima SlSGT1 (plantas SGT1ami). Estas dos enzimas son las responsables de sintetizar los GS. El resultado fue claro y, según Albert Ferrer, investigador del CRAG y coautor del estudio, "no es habitual observar fenotipos antagónicos tan claros":
Las plantas que sobreexpresan la enzima SGT2 (SGT2ox), con niveles aumentados de GS, mostraron una tolerancia al frío significativamente superior. Las plantas con la enzima SlSGT1 silenciada (SGT1ami), que reducía los niveles de GS, mostraron una sensibilidad acentuada al frío.
La clave de la resistencia radica en que los altos niveles de GS logran estabilizar la membrana plasmática. Pero, además, estos esteroles glicosilados confieren a la planta un "estado pre-condicionado" de respuesta al estrés, es decir, una respuesta anticipada incluso antes de que se expongan al frío.
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Este estado protector implica la activación molecular anticipada de defensas:
Activación hormonal: Se activa la señalización de jasmonatos (como JA y JA-Ile), hormonas cruciales en la respuesta al estrés. Las plantas tolerantes SGT2ox acumularon hasta 3.5 veces más jasmonatos que las de control.
Mecanismos de defensa: Esta señalización hormonal prepara a la planta activando genes de respuesta al frío (SlCBF1 y SlDRCi7) y potenciando la capacidad para manejar el daño oxidativo, aumentando la actividad de enzimas como la catalasa (CAT), peroxidasa (POD) y glutatión S-transferasa (GST). También se observó una mayor acumulación de poliaminas como la putrescina, que contribuyen a la protección celular. El gran potencial biotecnológico de la investigación radica en que, a diferencia de otras modificaciones genéticas, el aumento de GS no tuvo ningún efecto negativo sobre el crecimiento ni el desarrollo de las plantas en condiciones normales de cultivo. "Hemos demostrado que los esteroles glicosilados no solo protegen la membrana, sino que activan una respuesta molecular completa que prepara la planta para resistir el frío", explica Teresa Altabella, investigadora del CRAG y coautora del estudio.
La modificación de estas vías metabólicas podría ser una estrategia viable para la agricultura, ya que permitiría desarrollar variedades de tomate más resistentes para su cultivo en campos expuestos a bajas temperaturas o en invernaderos que no requieren calefacción, lo que se traduciría en un beneficio importante en términos de rendimiento y productividad.
Fuente: www.cragenomica.es
