Descubren una enzima clave para mejorar la germinación de las semillas

Investigadores del INTA y del CONICET describieron la función de la enzima MBD4L. Se trata de un catalizador clave en la reparación del ADN de las semillas, que impacta en la germinación y evita el envejecimiento durante el almacenamiento

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Desde hace tiempo se conoce la función de la enzima MBD4L en reparación genética en mamíferos. Sin embargo, su equivalente en plantas fue menos investigado. Ahora, un equipo de investigadores del INTA y del Conicet determinó el rol clave de esa enzima en la germinación y la recuperación de semillas envejecidas. El hallazgo fue recientemente publicado en la revista científica The Plant Journal y abre nuevas perspectivas con aplicaciones en la agricultura y en la biotecnología. 

“El envejecimiento de las semillas es un proceso que lleva a la acumulación de daños en sus moléculas y su genoma”, explicó Ignacio Lescano, investigador de la Unidad de Estudios Agropecuarios INTA-CONICET y primer autor del trabajo, y agregó: “Esto constituye un problema, porque las semillas envejecidas tienen menor viabilidad y vigor, lo que puede resultar en cosechas menos productivas”. 

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Se sabe que estas mutaciones en el genoma deben repararse antes de la germinación para que no se transmitan a la siguiente generación y puedan perjudicar el crecimiento y sobrevida de la planta. Por eso, “en este estudio, verificamos que MBD4L es necesaria para activar un mecanismo que remueve los errores acumulados en el ADN y vimos que la actividad de la enzima ocurre durante la imbibición, que es el proceso de toma de agua de la semilla en momentos previos a la germinación”, expresó Lescano.

Para investigar los efectos de MBD4L en la germinación, los científicos utilizaron semillas de una planta modelo, Arabidopsis thaliana, con distintos niveles de la enzima. Por un lado, demostraron que las semillas mutantes que no producen la enzima sufren un retardo en la germinación y tienen menor viabilidad, luego de ser almacenadas por un año. A su vez, obtuvieron líneas transgénicas que producen más copias de MBD4L y observaron que sus semillas presentan una mejor respuesta de la reparación y una germinación más rápida. “Al ver las dos caras de la misma moneda, la falta y el exceso de la enzima, se confirma su función en las plantas”, indicó María Elena Álvarez, investigadora del Conicet en el Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba y directora del equipo.

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Si bien el envejecimiento ocurre de forma natural, también puede ser exacerbado por ciertas condiciones climáticas, como una alta humedad relativa y temperaturas extremas. Según los autores, estos hallazgos podrían tener gran relevancia para el desarrollo de herramientas biotecnológicas que propicien la viabilidad de semillas y las vuelvan más resistentes al envejecimiento. 

“En 2022, presentamos nuestros resultados en un congreso internacional sobre respuestas moleculares en plantas frente al cambio climático y recibimos buenas repercusiones. En el contexto actual de cambio global, uno de los problemas es el aumento de la temperatura en los lugares donde se conservan las semillas. Por eso, es crucial encontrar maneras de mantener y mejorar la calidad de las semillas almacenadas para garantizar una producción agrícola sostenible”, afirmó Lescano. 

Link a la publicación: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16344  

En una investigación previa, Lescano y su equipo mostró por primera vez, mediante experimentos in vivo, que la enzima se activa en las plantas frente al daño generado por agentes genotóxicos. Ahora se enfocaron en detectar la actividad de MBD4L en alguna etapa de la vida de la planta, en condiciones fisiológicas.