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Las regiones agrícolas están cada vez más expuestas a condiciones de frío y sequía, algo especialmente importante en países con opciones limitadas de manejo de cultivos como Chile. Si la creciente demanda por alimento ha de ser cubierta, es necesaria la compleja tarea del desarrollo de nuevos cultivares con mejores rendimientos bajo condiciones de estrés. El desarrollo de la fisiología vegetal y la genómica en los últimos 20 años ha permitido entender mejor cómo las plantas responden al estrés y los mecanismos responsables de los distintos rangos de tolerancia observados en la naturaleza. En esta revisión, se discuten las técnicas más usadas actualmente en análisis de expresión génica y algunas variables que deben ser consideradas en el diseño experimental tales como el estado de desarrollo de la planta y la intensidad, duración e interacción de distintos tipos de estrés, además de la elección de técnicas apropiadas de acuerdo a la información disponible del genoma del cultivo y el objetivo final de la investigación. Todos estos puntos son fundamentales para facilitar la transición desde la genómica a aplicaciones prácticas en el aumento de la tolerancia al estrés de los cultivos. En este sentido, el rápido desarrollo de nuevas técnicas para estudiar la expresión de genes a menor costo determinará una nueva revolución en la investigación de cultivos en las próximas décadas. En este sentido, Chile necesita estar preparado en esta área para continuar su desarrollo como un importante productor de alimentos a nivel mundial.