Especialistas del CONICET han descrito por primera vez la función clave de una enzima de reparación del ADN, llamada MBD4L, en la germinación de las semillas y en la prevención de su envejecimiento durante el almacenamiento. Los hallazgos, publicados en la revista The Plant Journal, abren nuevas perspectivas sobre la importancia de esta enzima en las primeras etapas de vida de las plantas y podrían tener aplicaciones significativas en la agricultura y la biotecnología.
“El envejecimiento de las semillas lleva a la acumulación de daños en sus moléculas y su genoma. Este proceso es problemático, ya que las semillas envejecidas pierden viabilidad y vigor, lo que puede afectar la productividad de las cosechas. Si bien el envejecimiento ocurre naturalmente, puede verse acelerado por condiciones climáticas adversas, como alta humedad y temperaturas extremas”, explicó Ignacio Lescano López, investigador del CONICET en la Unidad de Estudios Agropecuarios (UDEA, CONICET-INTA) y primer autor del estudio.
Se sabe que las mutaciones en el genoma deben ser reparadas antes de la germinación para evitar que se transmitan a la siguiente generación y afecten el crecimiento y la supervivencia de las plantas. “En este estudio, demostramos que MBD4L es esencial para activar un mecanismo de reparación conocido como sistema de reparación por escisión de bases (BER), que corrige los errores acumulados en el ADN. Observamos que la actividad de la enzima ocurre durante la imbibición, el proceso en el que la semilla absorbe agua antes de la germinación. Es en esta etapa cuando se activa el metabolismo de la semilla y los sistemas de reparación del ADN”, añadió Lescano.
Para estudiar los efectos de MBD4L en la germinación, los científicos utilizaron semillas de Arabidopsis thaliana, una planta modelo, con diferentes niveles de la enzima. Las semillas mutantes que no producen la enzima mostraron un retardo en la germinación y una menor viabilidad tras un año de almacenamiento. Por otro lado, las semillas transgénicas que producían más copias de MBD4L presentaron una mejor respuesta de reparación y germinaron más rápido. “Al observar los efectos de la falta y el exceso de la enzima, confirmamos su función clave en las plantas”, comentó María Elena Álvarez, investigadora del CONICET en el Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (CIQUIBIC, CONICET-UNC) y directora del equipo.
Estos hallazgos tienen gran relevancia para el desarrollo de herramientas biotecnológicas que mejoren la viabilidad de las semillas y las hagan más resistentes al envejecimiento. “En el contexto actual de cambio climático, uno de los principales desafíos es el aumento de la temperatura en los lugares donde se almacenan las semillas. Es crucial encontrar maneras de mantener y mejorar la calidad de las semillas almacenadas para garantizar una producción agrícola sostenible”, afirmó Lescano.
La investigación básica como cimiento de los avances aplicados
Si bien la función de esta enzima en la reparación genética ha sido bien estudiada en mamíferos, su rol en plantas ha recibido menos atención. El equipo de María Elena Álvarez lleva una década investigando la actividad de MBD4L en Arabidopsis thaliana. “Nuestro interés es entender cómo la enzima afecta a las plantas bajo diferentes condiciones de estrés. En estudios previos, mostramos que MBD4L se activa en respuesta a daños genotóxicos. Ahora, hemos demostrado su actividad en condiciones fisiológicas, como el envejecimiento de las semillas durante la dormancia”, explicó Álvarez.
El estudio publicado en The Plant Journal también contó con la participación de José R. Torres, becario postdoctoral del CONICET en el Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA, CONICET-UBA), y Nicolás Cecchini, investigador del CIQUIBIC.
“Estamos abiertos a colaborar con expertos en biotecnología que estén interesados en esta investigación. Contamos con herramientas para monitorear la actividad de la enzima y estamos dispuestos a aplicarlas a modelos de plantas de interés agronómico. Este es un ejemplo de cómo los avances en la investigación aplicada se basan en una larga trayectoria de investigación básica, cuya continuidad depende del apoyo a los jóvenes científicos, que serán los futuros líderes de la ciencia en Argentina”, concluyó Álvarez.
