Un equipo de investigación dirigido por el profesor Cao Xiaofeng del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia de Ciencias de China ha descubierto un mecanismo regulador traduccional clave que gobierna la transición de semilla a plántula.
por Zhang Nannan, Academia China de Ciencias
El estudio, publicado en PNAS , proporciona información crucial sobre cómo las plantas controlan la germinación a nivel molecular.
La latencia y la germinación de las semillas son fases críticas durante el desarrollo de la planta. La germinación marca la transición de la latencia al crecimiento activo, regulada por señales hormonales internas, como la interacción antagónica entre el ácido abscísico (ABA) y la giberelina (GA); y señales externas, como la luz, la temperatura y la humedad.
La germinación precosecha (PHS), en la que las semillas germinan prematuramente en la espiga debido a una latencia insuficiente, provoca pérdidas significativas de rendimiento en los cultivos de cereales a nivel mundial. Por lo tanto, comprender los mecanismos moleculares que rigen la latencia y la germinación de las semillas es esencial para mejorar la resiliencia de los cultivos y salvaguardar la seguridad alimentaria.
Estudios recientes enfatizan el papel de la traducción del ARNm almacenado durante la germinación temprana. Si bien las moléculas de ARNm contienen elementos cis-reguladores específicos que modulan la traducción, sus funciones específicas en la germinación de las semillas aún se han explorado menos.
En este estudio, el equipo del Prof. Cao empleó análisis transcriptómicos y transatómicos integrados para diseccionar sistemáticamente la regulación dinámica de la expresión genética durante la germinación.
Utilizando mutantes con defectos en los ribosomas, los investigadores demostraron que su germinación retardada está relacionada con ABA2, un gen clave en la biosíntesis de ABA. El UTR 5′ de ABA2 alberga un marco de lectura abierto (uORF) aguas arriba que reprime la traducción de la secuencia codificante aguas abajo (CDS).
Investigaciones posteriores revelaron que este mecanismo regulador está altamente conservado en el arroz. La supresión del uORF en OsABA2 mediada por CRISPR-Cas9 suprimió eficazmente la PHS. Además, identificaron dos haplotipos principales de uORF en cultivares de arroz que modulan la resistencia a la PHS mediante un ajuste preciso de la expresión de OsABA2.
Estos hallazgos proporcionan conocimientos fundamentales sobre cómo la regulación traduccional y la variación genética natural coordinan la latencia y la germinación de las semillas, ofreciendo simultáneamente estrategias moleculares prácticas para la mejora de los cultivos.
Más información: Zhen Wang et al., Control de la transición de semilla a plántula mediante un marco de lectura abierto ascendente en ABSCISIC ACID DEFICIENT2, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2025). DOI: 10.1073/pnas.2502155122
