Investigadores del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) y del Umeå Plant Science Centre (UPSC) han logrado un descubrimiento fundamental para entender y potenciar la resiliencia vegetal frente a condiciones climáticas adversas. Esta investigación científica, publicada en la revista Molecular Plant y que cuenta con la participación del investigador del CRAG Martí Quevedo y la investigadora del CSIC en el CRAG Elena Monte, ha identificado un mecanismo genético inexplorado que permite a las plantas mantener genes de aclimatación al estrés ambiental, como el frío, “preparados” para una respuesta rápida.
CASt y una arquitectura génica especial: el mecanismo oculto de stand-by
La transcripción es el proceso que produce el ARN a partir del ADN en el interior celular y que, posteriormente, da lugar a las proteínas mediante la traducción a aminoácidos. Esta, aunque es una regla general de la biología molecular, no siempre es así. Por ejemplo, la Transcripción Antisentido Convergente (CASt, por sus siglas en inglés) es una forma de transcripción no codificante, es decir, un tipo de ARN que no se traduce a proteínas, que comienza en el inicio de los genes y en dirección opuesta o antisentido.
En este estudio, los investigadores han demostrado que un grupo de genes de respuesta al estrés conserva una arquitectura génica específica que consta de un primer intrón, o región de ADN no-codificante, diseñado para alojar esta regulación CASt. Esta combinación de CASt y el intrón permite que los genes estén en un estado de reposo-activo o stand-by a temperaturas suaves (22 °C), aumentando su capacidad de respuesta cuando llega el frío (4 °C).
Este mecanismo de respuesta transcripcional rápida se ha encontrado principalmente en genes que codifican transportadores de aminoácidos, como los de la familia AAP (Amino Acid Permease), que son cruciales para mover componentes celulares rápidamente durante la respuesta al estrés.
Implicaciones y futuro de la investigación
La investigación también ha confirmado que esta estrategia reguladora está conservada evolutivamente en plantas como el organismo modelo Arabidopsis thaliana, el arroz y el maíz. Sorprendentemente, los investigadores han podido predecir in silico qué genes serán sensibles al estrés en arroz a partir de su estructura génica y la presencia de CASt, además de demostrarlo en cultivos in vitro en el CRAG.
“Este estudio ejemplifica la importancia de consorcios como el INUPRAG donde el CRAG coopera con los centros UPSC de Suecia e INRAE de Francia. La posibilidad de combinar el estudio bioinformático in silico con cultivos de arroz in vitro en el CRAG ha sido fundamental para demostrar nuestra teoría”, declara Martí Quevedo, coautor del estudio.
Este descubrimiento revela una característica del genoma, seleccionada evolutivamente y ligada a la transcripción no codificante, que las plantas utilizan para adaptarse a las fluctuaciones ambientales. Comprender cómo la CASt prepara los genes abre un campo de estudio muy poco explorado hasta ahora y ofrece un potencial enorme para el sector agroalimentario con la posibilidad de diseñar plantas con una mayor resistencia a heladas y el desarrollo de cultivos más robustos frente a los desafíos climáticos futuros.
Imagen: Izquierda: ilustración de Martí Quevedo, parcialmente generada con IA. Medio: plántulas de arroz (Oryza sativa, subespecie japonica) de 7 días. Derecha: plántula de arroz en medio de crecimiento estéril. Crédito: CRAG.
Artículo de referencia: Vasiliki Zacharaki, Marti Quevedo, Sarah Muniz Nardeli, Shiv Kumar Meena, Elena Monte and Peter Kindgren. Convergent antisense transcription primes hosting genes for stress responsiveness in plants. Molecular Plant (2025), https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.10.001
Sobre los autores y la financiación del estudio:
La investigación en el laboratorio de P.K. fue financiada por el Consejo Sueco de Investigación (2018-03926), Formas (2021-01065), la Fundación Carl Trygger (20:224) y por becas de la Fundación Knut y Alice Wallenberg y la Agencia Sueca para Sistemas de Innovación (KAW 2016.0355 y 2020.0240, VINNOVA 2016-00504). E.M. recibió subvenciones y apoyo financiero del FEDER/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades – Agencia Estatal de Investigación (PID2021-122288NB-I00); del Programa CERCA/Generalitat de Catalunya (2021SGR-792), y del Ministerio Español de Economía y Competitividad a través del Programa Severo Ochoa para Centros de Excelencia en CEX2019-000902-S financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033. M.Q. recibió financiación postdoctoral del programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea bajo el acuerdo de subvención Marie Skłodowska-Curie núm. 945043.
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