La armadura molecular del tomate: logran crear una variedad resistente al frío sin sacrificar su crecimiento

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 del 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 Talón de Aquiles del tomate

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.

El secreto del "pre-condicionamiento"

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.

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.

Implicaciones agronómicas

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.

Artículo de referencia

Cuiyun Deng, Antoni Garcia-Molina, Aurelio Gómez-Cadenas, Vicente Vives-Peris, Rubén Alcázar, Albert Ferrer, Teresa Altabella. Glycosylated sterols enhance cold tolerance in tomato via membrane stabilization and jasmonate signaling. Plant Physiology (2025), https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf420

Sobre los autores y la financiación del estudio

Este trabajo ha sido financiado por las subvenciones PID2021-126591OB-I00 del FEDER/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades–Agencia Estatal de Investigación (MCIN/AEISpain), 2021-SGR-00875 del Programa CERCA de la Generalitat de Catalunya; CEX2019-000902-S del MCIN/AEI/10.13039/501100011033 (España). La investigación en los laboratorios del Dr. A. Gómez-Cadenas y el Dr. Rubén Alcázar ha sido financiada por las subvenciones UJI-B2022-18 (Universitat Jaume I, Castellón, España) y PID2021-126896OB-I00 (FEDER/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, España), respectivamente. Cuiyun Deng recibió una beca de doctorado (CSC202109110067) del Consejo de Becas de China (China).