Un equipo de investigación del Instituto Leibniz de Genética de Plantas y del Instituto de Tecnología de Karlsruhe ha realizado un estudio innovador sobre cómo las reordenaciones cromosómicas afectan la estabilidad epigenética y la expresión génica en las plantas. Su trabajo se publica en la revista New Phytologist, y representa un avance significativo en el campo de la biotecnología vegetal.
Impacto de las Inversiones Cromosómicas en la Epigenética
Las inversiones de segmentos cromosómicos, que se han documentado en cultivos destacados como el arroz, el maíz y la cebada, podrían influir en el paisaje epigenético y en la actividad de los genes. Hasta ahora, los investigadores solo habían podido analizar reordenaciones cromosómicas que ocurrieron de forma natural, lo que limitaba la comprensión de sus efectos inmediatos.
Con el advenimiento de técnicas de ingeniería cromosómica basadas en CRISPR/Cas, los científicos han logrado inducir reordenaciones cromosómicas predefinidas en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Este avance permite analizar las consecuencias genéticas y epigenéticas de manera directa tras la inducción de estas alteraciones.
El equipo utilizó CRISPR/Cas para generar inversiones cromosómicas de diferentes tamaños y comparó el estado epigenético de estas líneas con el de plantas silvestres. Los resultados revelaron que ninguno de los segmentos cromosómicos invertidos ni sus regiones vecinas mostraron cambios en las marcas epigenéticas ni en la expresión génica, salvo por efectos menores a nivel genómico.
Según la doctora Solmaz Khosravi, primera autora del estudio, “nuestros resultados indican que ninguno de los segmentos cromosómicos invertidos estudiados y sus regiones vecinas cambiaron en marcas epigenéticas y expresión génica, más allá de efectos menores a nivel del genoma”. El análisis de la expresión génica demostró que, a nivel genómico, solo entre el 0,50 y el 1% de los genes mostraron diferencias en su expresión tras la inducción de las inversiones.
Los hallazgos sugieren una notable robustez del epigenoma y del transcriptoma después de la reestructuración cromosómica inducida por CRISPR/Cas, al menos en las generaciones posteriores. El profesor Andreas Houben, líder del grupo de investigación sobre Estructura y Función del Cromosoma del IPK, subraya la importancia de este descubrimiento al afirmar que “nuestro estudio es el primero en la comunidad científica de plantas que muestra el efecto de las variaciones estructurales sobre el estado epigenético de la cromatina en las generaciones posteriores a la ocurrencia de una inversión”.
El profesor Holger Puchta, investigador del KIT, añade que “nuestros resultados demuestran que las inversiones pueden generarse de manera específica en plantas sin causar cambios no deseados en la expresión de la información genética”. Esta capacidad tiene implicaciones significativas para futuras aplicaciones de la ingeniería cromosómica en el mejoramiento de cultivos, un ámbito que podría beneficiarse de técnicas más precisas y controladas en el futuro.
Más información: Solmaz Khosravi et al, Epigenetic state and gene expression remain stable after CRISPR/Cas-mediated chromosomal inversions, New Phytologist (2025). DOI: 10.1111/nph.20403
