Descubren el rol clave de una enzima en la germinación y recuperación de semillas envejecidas

Especialistas del CONICET describieron por primera vez la función clave de una enzima de reparación del ADN, llamada MBD4L, en la germinación de las semillas y en evitar su envejecimiento durante el almacenamiento.

La investigación, recientemente publicada en la revista The Plant Journal representa un valioso aporte a futuros desarrollos biotecnológicos para la agricultura.

Al respecto, Ignacio Lescano López, investigador del CONICET en la Unidad de Estudios Agropecuarios (UDEA, CONICET-INTA) y primer autor del trabajo, explica que “el envejecimiento de las semillas es un proceso que lleva a la acumulación de daños en sus moléculas y su genoma. Constituye un problema, porque las semillas envejecidas tienen menor viabilidad y vigor, lo que puede resultar en cosechas menos productivas. Si bien el envejecimiento ocurre de forma natural, también puede ser exacerbado por ciertas condiciones climáticas, como una alta humedad relativa y temperaturas extremas”.

Estas mutaciones en el genoma deben repararse antes de la germinación, para que no se transmitan a la siguiente generación y puedan perjudicar el crecimiento y sobrevida de la planta. “En este estudio, verificamos que MBD4L es necesaria para activar un mecanismo que remueve los errores acumulados en el ADN, denominado sistema de reparación por escisión de bases (BER). Vimos que la actividad de la enzima ocurre durante la imbibición, que es el proceso de toma de agua de la semilla en momentos previos a la germinación. Con la imbibición, se empieza a activar el metabolismo de la semilla, así como estos sistemas de reparación del ADN”, detalla Lescano.

Para investigar los efectos de MBD4L en la germinación, los científicos utilizaron semillas de una planta modelo, Arabidopsis thaliana, con distintos niveles de la enzima. Por un lado, demostraron que las semillas mutantes que no producen la enzima sufren un retardo en la germinación y tienen menor viabilidad, luego de ser almacenadas por un año. Por otra parte, obtuvieron líneas transgénicas que producen más copias de MBD4L y observaron que sus semillas presentan una mejor respuesta de la reparación y una germinación más rápida.

“Al ver las dos caras de la misma moneda, la falta y el exceso de la enzima, se confirma su función en las plantas”, agregó María Elena Álvarez, investigadora del CONICET en el Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (CIQUIBIC, CONICET-UNC) y directora del equipo.

De la investigación también participaron José R. Torres, becario postdoctoral del CONICET en el Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA, CONICET-UBA), y Nicolás Cecchini, investigador del CONICET en el CIQUIBIC.

Según los autores, estos hallazgos podrían tener gran relevancia para el desarrollo de herramientas biotecnológicas que propicien la viabilidad de semillas y las vuelvan más resistentes al envejecimiento.

Al respecto, Lescano señaló que “en 2022, presentamos nuestros resultados en un congreso internacional sobre respuestas moleculares en plantas frente al cambio climático y recibimos buenas repercusiones. En el contexto actual de cambio global, uno de los problemas es el aumento de la temperatura en los lugares donde se conservan las semillas. Por eso, es crucial encontrar maneras de mantener y mejorar la calidad de las semillas almacenadas para garantizar una producción agrícola sostenible”.

Fuente: CONICET