La suplementación con radiación UV-B aumentó la tolerancia al frío en plántulas de pepino sin reducir significativamente la biomasa en las condiciones evaluadas. El efecto depende del fotorreceptor CsUVR8 e implica una mayor acumulación de flavonoides y una mayor capacidad antioxidante.
Los investigadores expusieron plántulas a diferentes espectros de luz durante siete días. Posteriormente, las sometieron a 4 grados Celsius durante dos días. Las luces azul y roja también aumentaron la tolerancia al frío, pero la luz azul redujo la masa fresca y seca de las plantas. La radiación UV-B redujo el área de las hojas dañadas por el frío y acortó el hipocótilo, una característica que los autores consideran deseable en las plántulas. Las dosis altas causaron daños y aumentaron la mortalidad. El protocolo seleccionado aplicó 20 microvatios por centímetro cuadrado durante 20 minutos cada dos horas, a lo largo de un ciclo de 16 horas.
En hojas de tabaco (Nicotiana benthamiana) que expresan la proteína del pepino, la radiación UV-B promovió la conversión de CsUVR8 de la forma dimérica a la monomérica y favoreció su acumulación en el núcleo. Las plantas de pepino con CsUVR8 inactivado mediante CRISPR-Cas9 mostraron una respuesta comprometida a la radiación UV-B: en ellas, la radiación no aumentó los flavonoides ni la tolerancia al frío.
Los análisis transcriptómicos y metabolómicos señalaron la biosíntesis de flavonoides como una vía central de la respuesta. La aplicación del flavonoide hesperetina a las hojas atenuó el daño por frío, aunque con un efecto menor que el de la radiación UV-B. En mutantes que carecían de CsUVR8 funcional, la hesperetina restauró parcialmente la tolerancia al frío, algo que la radiación UV-B no logró.
CsUVR8 interactúa con el factor de transcripción CsPIF3, y la radiación UV-B intensifica esta interacción. Activado por la radiación, CsUVR8 promueve la degradación de CsPIF3. CsPIF3 reprime genes relacionados con la producción de flavonoides, como CsCHS, CsCHI-L y CsF3H. La reducción de CsPIF3 libera la expresión de estos genes.
Los mutantes que carecían de CsPIF3 mostraron un mayor contenido de flavonoides y una mayor tolerancia al frío. El silenciamiento individual de CsCHS, CsCHI-L y CsF3H en estos mutantes redujo este efecto.
En el melón y la sandía, las proteínas equivalentes a UVR8 y PIF3 también interactuaron entre sí. En estas especies, el tratamiento con UV-B aumentó el contenido de flavonoides y la tolerancia al frío. Los resultados indican la conservación del mecanismo entre las cucurbitáceas, aunque no se han analizado mutantes de estas especies (doi 10.1093/hr/uhag411).
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