Un gen llamado COLD6 contribuye a la tolerancia al frío en el arroz, lo que podría ofrecer una vía para utilizar el diseño molecular para generar una variedad de arroz con mayor resistencia al estrés por frío. Este trabajo aparece el 30 de octubre en Molecular Cell .
por Cell Press
«El daño causado por el frío es un desafío importante en la producción de arroz , y la identificación de módulos genéticos clave en las vías de señalización es un paso crucial para abordar este problema», dice el autor principal del estudio, Kang Chong, de la Academia China de Ciencias.
«Nuestra investigación se centró en descubrir el mecanismo molecular que subyace a la respuesta de los cultivos al estrés por frío. Esperamos mejorar la tolerancia al frío mediante el diseño molecular y, en última instancia, estabilizar los rendimientos incluso en condiciones de daño por frío».
El arroz desempeña un papel crucial para garantizar la seguridad alimentaria mundial. Con más de 15 millones de hectáreas de cultivo de arroz ya afectadas por el frío debido al cambio climático , las bajas temperaturas plantean un desafío importante para el cultivo de arroz en 24 países.
Como resultado, un objetivo importante en la agricultura es desarrollar cultivares de arroz con una mayor tolerancia al frío mediante el diseño molecular. Si bien se sabe que los sensores de temperatura activan la señalización de Ca 2+ para conferir tolerancia al frío en las células, se sabe menos sobre los sensores que se acoplan con otros mensajes secundarios.
«Durante mucho tiempo se ha asumido que los sensores de frío se acoplan con iones de calcio para activar la percepción de temperatura en las células», dice Chong.
«Nuestro estudio revela una nueva vía de percepción de la temperatura en las células. Descubrimos que un módulo COLD6-OSM1 localizado en la membrana plasmática desencadenaba la producción de la molécula de señalización 2,’3′-cAMP, más allá de la señalización del calcio, para iniciar una reacción de defensa a las bajas temperaturas «.
En el nuevo estudio, Chong y sus colegas identificaron un complejo sensor de frío que consiste en la divergencia de tolerancia al frío 6 (COLD6) y la proteína similar a la osmotina (OSM1). En condiciones normales, COLD6 interactúa con la subunidad α de la proteína G del arroz (RGA1) en la membrana plasmática.
En condiciones de frío, OSM1 se une físicamente a COLD6, lo que expulsa a RGA1. Este proceso, junto con un aumento de OSM1, conduce a una elevación de los niveles de 2,’3′-cAMP, lo que en última instancia mejora la tolerancia al frío en el arroz. Estos mecanismos de señalización también pueden aplicarse a otros cultivos, mejorando su tolerancia al frío. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar el mecanismo exacto que subyace al módulo COLD6-OSM1.
Los investigadores demostraron que la eliminación y la variación natural de COLD6 en el arroz híbrido mejoran la tolerancia al frío. Los hallazgos sugieren que la variación alélica en COLD6 desempeña un papel en la adaptación geográfica a la temperatura de crecimiento.
Según los autores, los resultados son consistentes con la evidencia molecular de la domesticación del arroz, lo que indica que un número sustancial de alelos domesticados se originaron a partir del arroz silvestre en el sur y sudeste de Asia.
«En general, nuestros hallazgos sugieren nuevas estrategias para desarrollar variedades de arroz resistentes al frío», afirma Chong.
«Al comprender cómo funciona el complejo COLD6-OSM1, los mejoradores pueden potencialmente desarrollar arroz para estabilizar los rendimientos incluso bajo daños por frío, lo cual es crucial a medida que las temperaturas globales fluctúan».
Más información: El módulo COLD6-OSM1 detecta el frío para la tolerancia al frío a través de la señalización 2′,3′-cAMP en el arroz, Molecular Cell (2024). DOI: 10.1016/j.molcel.2024.09.031 . www.cell.com/molecular-cell/fu … 1097-2765(24)00822-0
