Las semillas permanecen en estado latente a la espera de las condiciones ambientales adecuadas para germinar, aumentando así la probabilidad de supervivencia de las frágiles plántulas. La transición de una semilla seca a una plántula vegetativa es un proceso irreversible que requiere una reprogramación casi completa del transcriptoma de la planta. Si bien está ampliamente aceptado que la activación de la síntesis de proteínas (traducción) a partir de los ARNm almacenados en la semilla es un paso esencial para desencadenar la germinación de la semilla, se sabía mucho menos sobre la reiniciación del proceso de transcripción.

El equipo de investigadores del CRAG de Julia Qüesta se embarcó en la investigación de la cuestión de cuándo se reinicia la transcripción durante la transición de semilla a plántula. El grupo aplicó innovadoras metodologías de secuenciación de ARN y bioimagen para monitorizar la dinámica de la síntesis de nuevo ARN (transcripción naciente) en un curso temporal de germinación de semillas y crecimiento temprano de plántulas utilizando la planta modelo Arabidopsis thaliana. Este enfoque combinado permitió detectar la transcripción de ARN muy rápidamente tras la rehidratación de la semilla (imbibición), lo que implica que la transcripción se reinicia mucho antes de lo previsto.

Además del momento de la transcripción, la sensibilidad de los métodos utilizados permitió la identificación de miles de ARN no codificantes no anotados previamente, incluyendo ARN no codificantes largos intergénicos y antisentido (lncRNAs), así como transcritos no codificantes muy inestables. Estos hallazgos abrirán probablemente nuevas vías para investigar el papel regulador del genoma no codificante en el control de la germinación de las semillas. 
En una segunda fase del trabajo, los autores generaron conjuntos de datos de accesibilidad a la cromatina en todo el genoma para el mismo curso temporal de germinación. Al filtrar los transcritos no codificantes inestables que caían en regiones de cromatina accesibles en el genoma, los autores pudieron detectar importantes características reguladoras como la transcripción bidireccional y los potenciadores transcripcionales. Hasta la fecha, no estaba claro si los elementos potenciadores de las plantas se transcribían produciendo ARN potenciadores, una característica bien conocida de los potenciadores en animales pluricelulares.

Esta investigación publicada en Nature Communications describe la identificación de elementos potenciadores de Arabidopsis, que probablemente serán de gran interés en plantas de valor agronómico.

Artículo de referencia 

Benjamin J. M. Tremblay, Cristina P. Santini, Yajiao Cheng, Xue Zhang, Stefanie Rosa & Julia I. Qüesta. Interplay between coding and non-coding regulation drives the Arabidopsis seed-to-seedling transition. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-024-46082-5

Acerca de los autores y financiación del estudio

Este trabajo ha contado con el apoyo de la Beca Junior Leader [LCF/BQ/ PI19/11690003], de la Fundación "laCaixa" [ID100010434] concedida a J.I.Q., el Programa de Excelencia de Centros Severo Ochoa 2016-2019 (SEV-2015-0533) concedido al CRAG (MICIN/AEI/10.13039/501100011033), y las ayudas EUR2021-122003 y PID2019-110510GA-I00 (MCIN/AEI) concedidas a J.I.Q. B.J.M.T. tiene una beca predoctoral FPI (PRE2019-090156) del MICIN/AEI. Y.C. cuenta con una beca del Consejo Chino de Becas.