La sensibilidad al frío plantea un desafío importante para ciertos cultivos esenciales. Si bien hay indicios de que estas plantas pueden poseer capacidades de aclimatación al frío, la dinámica molecular, en particular la que involucra a la familia del factor de unión CRT (CBF), no se explora completamente.
por la Universidad Agrícola de NanJing
Una de las principales preocupaciones ha sido la disparidad en la tolerancia al frío entre las plantas de zonas templadas y las especies tropicales como el tomate. Además, la acumulación de pequeños metabolitos, denominados crioprotectores, juega un papel crucial para permitir que las plantas resistan el daño de las bajas temperaturas .
A la complejidad se suma el reloj circadiano de la planta, que potencialmente se entrelaza con el mecanismo de respuesta al frío. A medida que el mundo enfrenta patrones climáticos impredecibles debido al cambio climático, comprender estos intrincados procesos se vuelve fundamental para salvaguardar la salud de los cultivos.
En julio de 2023, Horticulture Research publicó un artículo de investigación titulado » El estrés por frío impulsa cascadas transcripcionales específicas de órganos y amortigua la oscilación diurna en el tomate » .
Primero, los investigadores expusieron plántulas de tomate de 18 días a un estrés por frío de 4 °C en ZT2,5 (ZT = tiempo de aparición de la luz) y realizaron análisis de fenotipo a los 30 minutos, 90 minutos y tres horas. Se tomaron muestras del transcriptoma del tallo a los 30 minutos y tres horas después del tratamiento, mientras que de la raíz solo se tomaron muestras a las tres horas.
Los resultados indican que cuando las plántulas de tomate se exponen a bajas temperaturas, se produce una amplia reprogramación transcripcional tanto en las yemas como en las raíces. Investigaciones adicionales encontraron que la expresión del gen CCA 1 se vio más afectada por la temperatura que por la incidencia de la luz. Los niveles de ARNm de genes que catalizan la biosíntesis de trehalosa, rafinosa y poliaminas en plantas tratadas en frío aumentaron en un promedio de 10 veces, lo que indica un aumento en la acumulación de estos crioprotectores en respuesta al estrés por frío.
Para identificar el enriquecimiento funcional entre los genes expresados diferencialmente (DEG) que responden al frío, se realizó un análisis de enriquecimiento de la vía de la Enciclopedia de genes y genomas de Kyoto (KEGG).
Los análisis mostraron que muchos genes implicados en la fotosíntesis, la señalización hormonal, etc., son inducidos por el estrés por frío. Bajo estrés por frío, el proceso/vía más afectado en las ramas de las plantas de tomate es la vía de la fotosíntesis. En las muestras tratadas con frío, la eficiencia operativa de la fotosíntesis (PSII) comenzó a aumentar, pero a medida que continuó el tratamiento con frío, a pesar de la continua regulación positiva de los genes relacionados con la fotosíntesis, el PSII aún disminuyó.
La importante regulación positiva de la mayoría de los genes del fotosistema no logró compensar la pérdida neta de eficiencia fotosintética causada por el estrés por bajas temperaturas. La pérdida de amplitud observada en los genes del reloj central durante el estrés por frío probablemente altera su regulación rítmica. Además, utilizando un mutante knock-out de CBF 3 , el estudio reveló que CBF 3 no es esencial para la inducción de ciertos genes de biosíntesis crioprotectores bajo estrés por frío en tomate.
En resumen, este estudio ofrece una visión integral del complejo panorama transcripcional de las plántulas de tomate sometidas a estrés por frío, destacando tanto las características únicas del tomate como los mecanismos compartidos entre las especies de plantas. El entrelazamiento de la respuesta al frío y la regulación circadiana subraya la naturaleza multifacética de las respuestas de las plantas a los factores estresantes ambientales.
Más información: Tina Agarwal et al, El estrés por frío impulsa cascadas transcripcionales específicas de órganos y amortigua la oscilación diurna en el tomate, Horticulture Research (2023). DOI: 10.1093/hora/uhad137
