Plantas que tienen mejores características de crecimiento en condiciones de disponibilidad reducida de nutrientes y un procedimiento para producirlas.

Procedimiento para incrementar el rendimiento en plantas cultivadas en condiciones de disponibilidad reducida de nutrientes, en relación con las correspondientes plantas silvestres, que comprende modular la expresión en una planta de una secuencia de ácido nucleico que codifica un polipéptido hox5 de cremallera de leucina de homeodominio

(HDZip) de clase I u homólogo del mismo, y opcionalmente seleccionar las plantas que tienen mayor rendimiento, en el que dicha secuencia de ácido nucleico que codifica dicho polipéptido hox5 de cremallera de leucina de homeodominio (HDZip) de clase I u homólogo del mismo se selecciona del grupo que consiste en:

a) una secuencia de ácido nucleico representada por la SEC ID Nº 1;

b) una secuencia de ácido nucleico que codifica un polipéptido representada por la SEC ID Nº 2,

c) una secuencia de ácido nucleico que es capaz de hibridar en condiciones rigurosas con una secuencia de ácido nucleico representada por la SEC ID Nº 1 y

d) una secuencia de ácido nucleico que codifica un polipéptido que tiene una identidad de secuencia de al menos un 70 % con un polipéptido, representada por la SEC ID Nº 2.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/055359.

Solicitante: CROPDESIGN N.V..

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: Technologiepark 21C 9052 Zwijnaarde BELGICA.

Inventor/es: SANZ MOLINERO,ANA ISABEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > MICROORGANISMOS O ENZIMAS; COMPOSICIONES QUE LOS... > Técnicas de mutación o de ingeniería genética;... > C12N15/82 (para células vegetales)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > PEPTIDOS (péptidos que contienen β -anillos lactamas... > Péptidos con más de 20 aminoácidos; Gastrinas;... > C07K14/415 (de vegetales)

PDF original: ES-2531376_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Plantas que tienen mejores características de crecimiento en condiciones de disponibilidad reducida de nutrientes y un procedimiento para producirlas La población mundial en crecimiento y el suministro menguante de tierra arable disponible para agricultura está estimulando la investigación hacia el incremento de la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para 5 mejoras de cultivos y horticultura usan técnicas de siembra selectivas para identificar plantas que tengan características deseables. No obstante, dichas técnicas selectivas tienen varios inconvenientes, es decir, estas técnicas normalmente son muy laboriosas y dan lugar a plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre pueden hacer que el rasgo deseable se pase de las plantas parentales Los avances en biología molecular han permitido que la humanidad modifique el plasma germinal de los animales y las plantas. 10 La modificación genética de las plantas abarca el aislamiento y la manipulación de material genético (normalmente en forma de ARN o ARN) y la posterior introducción de dicho material genético en una planta. Dicha tecnología tiene la capacidad de liberar cultivos o plantas que tengan varios rasgos económicos, agronómicos u hortícolas mejorados.

Un rasgo de interés económico concreto es el rendimiento. El rendimiento normalmente se define como el producto 15 mensurable de valor económico de un cultivo. Este se puede definir en términos de cantidad y/o de calidad. El rendimiento depende directamente de diversos factores, por ejemplo, número y tamaño de los órganos, arquitectura de la planta (por ejemplo, del número de ramas) , rendimiento de semillas y más factores. El desarrollo de raíces, la absorción de nutrientes y la eficiencia del uso y la tolerancia al estrés, pueden ser factores importantes en la determinación del rendimiento. Por lo tanto, optimizar uno de los factores mencionados anteriormente puede 20 contribuir a incrementar el rendimiento de una cosecha.

El rendimiento de semillas es un rasgo particularmente importante, ya que las semillas de muchas plantas son importantes para la nutrición de seres humanos y animales. Cosechas tales como maíz, arroz, trigo, canola y soja representan más de la mitad del aporte calórico total de los seres humanos, ya sea a través del consumo directo de las propias semillas o a través del consumo de productos alimenticios generados con semillas procesadas. También 25 son una fuente de azúcares, aceites y muchos tipos de metabolitos usados en procedimientos industriales. Las semillas contienen un embrión (la fuente de nuevos vástagos y raíces) y un endospermo (la fuente de nutrientes para el crecimiento del embrión durante la germinación y durante el crecimiento temprano de las plántulas) . El desarrollo de una nueva semilla implica muchos genes y requiere la transferencia de metabolitos desde las raíces, las hojas y los tallos hasta la semilla en crecimiento. El endospermo, en particular, asimila los precursores 30 metabólicos de carbohidratos, aceites y proteínas y los sintetiza como macromoléculas de almacenamiento para engordar el grano.

La biomasa de la planta es rendimiento para cultivos de forraje como la alfalfa, ensilaje y heno. En concreto, la biomasa de la raíz es el rendimiento para cultivos como la patata, la mandioca o la remolacha azucarera. Se han usado muchas aproximaciones para los cultivos de granos. Entre los principales se encuentran las estimaciones del 35 tamaño de la planta. El tamaño de la planta se puede medir de muchos modos dependiendo de la especie y su estado de desarrollo, pero incluyen el peso total de la planta, el peso seco de la planta encima del suelo, el peso fresco de la planta encima del suelo, el área de la hoja, el volumen del tallo, la altura de la planta, el diámetro de la roseta, la longitud de la hoja, la longitud de la raíz, la masa de la raíz, el número de brotes y el número de hojas. Muchas especies mantienen una proporción conservada entre el tamaño de diferentes partes de la planta en un 40 estadio del desarrollo dado. Estas relaciones alométricas se usan para extrapolar desde una de estas medidas del tamaño a la otra (p. ej., Tittonell et al., (2005) Agric Ecosys & Environ 105: 213) . El tamaño de la planta en una etapa del desarrollo temprana normalmente se correlacionará con el tamaño de la planta más tarde en el desarrollo. Una planta más grande con un área de la hoja más grande normalmente absorberá más luz y dióxido de carbono que una planta más pequeña y, por tanto, probablemente ganará mayor peso durante el mismo periodo (Fasoula y 45 Tollenaar (2005) Maydica 50: 39) . Esto se añade a la potencial continuación del microambiente o la ventaja genética que la planta tenía que alcanzar el mayor tamaño inicialmente. Existe un fuerte componente genético con respecto al tamaño de la planta y la tasa de crecimiento (por ejemplo, ter Steege et al. 2005 Plant Physiology 139: 1078) y por eso para un intervalo de tamaño de planta de genotipos diversos en una condición ambiental se correlaciona posiblemente con el tamaño en otra (Hittalmani et al. (2003) Theoretical Applied Genetics 107:679) . De este modo 50 se usa un ambiente estándar como aproximación para los diversos y dinámicos ambientes que se las cosechas en el campo se encuentran en diferentes localizaciones y tiempos.

Otro rasgo importante para muchos cultivos es el vigor temprano. La mejora del vigor temprano es un importante objetivo de los modernos programas de cultivo del arroz en variedades cultivadas de arroz tanto templados como tropicales. Las raíces largas son importantes para el anclaje apropiado al suelo en arroz sembrado en agua. Cuando 55 el arroz se siembra directamente en campos anegados y cuando las plantas deben emerger rápidamente a través del agua, los vástagos más largos se asocian al vigor. Cuando se practica la siembra en línea, los mesocótilos y los coleóptilos más largos son importantes para una buena emergencia de las plántulas. La capacidad para manipular genéticamente el vigor temprano en plantas sería de gran importancia en la agricultura. Por ejemplo, un vigor temprano escaso ha sido una limitación para la introducción de híbridos de maíz (Zea mays L.) basados en el 60 germoplasma de Corn Belt en la Europa atlántica.

El índice de cosecha, la relación entre el rendimiento de semillas con respecto al peso seco por encima del suelo es relativamente estable en muchas condiciones ambientales y, de este modo, se puede obtener una muy buena correlación entre el tamaño de la planta y el rendimiento de los granos (por ejemplo, Rebetzke et al., (2002) Crop Science 42:739) . Estos procesos están intrínsecamente relacionados porque la mayor parte de la biomasa del grano depende de la productividad fotosintética presente o almacenada por las hojas y el tallo de la planta (Gardener et al., 5 (1985) Physiology of Crop Plants. Iowa State University Press, pp68 - 73) . Por tanto, la selección del tamaño de la planta, incluso en etapas tempranas de desarrollo, se ha utilizado como un indicador del rendimiento potencial futuro (por ejemplo, Tittonell et al., (2005) Agric Ecosys & Environ 105: 213) . Cuando se analiza el impacto de las diferencias genéticas sobre la tolerancia al estrés, la capacidad para estandarizar las propiedades del suelo, la temperatura, la disponibilidad de agua y de nutrientes y la intensidad de la luz es una ventaja intrínseca del 10 invernadero o de los ambientes con cámaras de crecimiento de plantas en comparación con el campo. Sin embargo, las limitaciones artificiales en el rendimiento debido a una pobre polinización provocada por la ausencia de viento o de insectos, o insuficiente espacio para la maduración de la raíz o el desarrollo del follaje, pueden restringir el uso... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para incrementar el rendimiento en plantas cultivadas en condiciones de disponibilidad reducida de nutrientes, en relación con las correspondientes plantas silvestres, que comprende modular la expresión en una planta de una secuencia de ácido nucleico que codifica un polipéptido hox5 de cremallera de leucina de homeodominio (HDZip) de clase I u homólogo del mismo, y opcionalmente seleccionar las plantas que tienen mayor 5 rendimiento, en el que dicha secuencia de ácido nucleico que codifica dicho polipéptido hox5 de cremallera de leucina de homeodominio (HDZip) de clase I u homólogo del mismo se selecciona del grupo que consiste en:

a) una secuencia de ácido nucleico representada por la SEC ID Nº 1;

b) una secuencia de ácido nucleico que codifica un polipéptido representada por la SEC ID Nº 2,

c) una secuencia de ácido nucleico que es capaz de hibridar en condiciones rigurosas con una secuencia de 10 ácido nucleico representada por la SEC ID Nº 1 y

d) una secuencia de ácido nucleico que codifica un polipéptido que tiene una identidad de secuencia de al menos un 70 % con un polipéptido, representada por la SEC ID Nº 2.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho polipéptido HDZip hox5 de clase I o un homólogo del mismo, comprende de N-terminal a C-terminal: (i) un homeodominio de clase I; y (ii) una cremallera de leucina con 15 más de 5 héptadas.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que dicho polipéptido HDZip hox5 de clase I o un homólogo del mismo, comprende además uno o ambos de los siguientes: (i) al menos un residuo de Trp en los últimos 10 aminoácidos del C-terminal de dicho polipéptido; y (ii) un motivo de aminoácidos RPFF, en el que R es Arg, Pro P y F Phe, y dentro de este motivo, permitiendo que uno o más cambio (s) conservador (s) en cualquier posición, y / o 20 uno o dos cambio (S) no conservador (s) en cualquier posición.

4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha secuencia de ácido nucleico HDZip hox5 de clase I es de origen vegetal, preferiblemente de una planta monocotiledónea, más preferiblemente de la familia Poaceae, más preferiblemente del género Or y za, más preferiblemente de Or y za sativa .

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha secuencia de ácido 25 nucleico codifica un ortólogo o parálogo del polipéptido HDZip hox5 de clase I de la SEC ID Nº 2.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha modulación de la expresión es una expresión incrementada en una planta de una secuencia de ácido nucleico que codifica el polipéptido hox5 de cremallera de leucina de homeodominio (HDZip) de clase I o un homólogo del mismo.

7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha expresión es 30 modulada mediante la introducción de una modificación genética, preferiblemente introduciendo y expresando en una planta una secuencia de ácido nucleico que codifica el polipéptido HDZip hox5 de clase I o un homólogo del mismo.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha secuencia de ácido nucleico HDZip hox5 de clase I está unido operativamente a un promotor constitutivo. 35

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho promotor es un promotor GOS2, más preferentemente el promotor constitutivo es un promotor GOS2 de arroz, más preferentemente el promotor constitutivo está representado por una secuencia de ácido nucleico sustancialmente similar a la SEC ID Nº 33 o SEC ID Nº 52, lo más preferentemente, el promotor constitutivo es como está representado mediante la SEC ID Nº 33 o SEC ID Nº 52. 40

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho rendimiento aumentado es uno o más de: aumento del rendimiento total de semillas por planta, aumento en el número de semillas llenas, aumento de la tasa de llenado de semillas, mayor número de flores por panícula, o mayor índice de cosecha.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicha disponibilidad reducida de 45 nutrientes es disponibilidad reducida de nitrógeno.

12. Procedimiento para aumentar el índice de verdor en las plantas cultivadas en condiciones de disponibilidad reducida de nutrientes, en relación a las correspondientes plantas silvestres, en el que el procedimiento comprende introducir y expresar en una planta una secuencia de ácido nucleico que codifica un polipéptido HDZip hox5 de clase I o un homólogo del mismo como se define en la reivindicación 1. 50

13. El uso de una construcción que comprende:

(i) una secuencia de ácido nucleico de HDZip hox5 de clase I que codifica un polipéptido hox5 de cremallera de leucina de homeodominio (HDZip) de clase I como se define en la reivindicación 1;

(ii) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácido nucleico de (i) ; y,

opcionalmente (iii) Una secuencia de terminación de transcripción.

en un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Procedimiento para la producción de una planta transgénica que tiene un mayor rendimiento en condiciones de disponibilidad reducida de nutrientes reducida, en relación a las plantas silvestres correspondientes, en el que el 5 procedimiento comprende:

(i) introducir y expresar en una planta, parte de planta o célula de planta una secuencia de ácido nucleico HDZip hox5 de clase I que codifica un polipéptido hox5 de cremallera de leucina de homeodominio (HDZip) de clase I o un homólogo del mismo como se define en la reivindicación 1,

(ii) cultivar la célula vegetal en condiciones que estimulan el crecimiento y desarrollo de la planta. 10

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que dicho rendimiento aumentado es uno o más de: aumento del rendimiento total de semillas por planta, aumento en el número de semillas llenas, aumento de la tasa de llenado de semillas, mayor número de flores por panícula, o mayor índice de cosecha.

16. Uso de una secuencia de ácido nucleico/gen de HDZip hox5 de clase I que codifica un polipéptido hox5 de cremallera de leucina de homeodominio (HDZip) de clase I u homólogo del mismo como se define en la 15 reivindicación 1 en el aumento del rendimiento en las plantas cultivadas en condiciones de disponibilidad reducida de nutrientes, en relación a las correspondientes plantas silvestres.

17. Uso de acuerdo con la reivindicación 16, en el que dicho rendimiento aumentado es uno o más de: aumento del rendimiento total de semillas por planta, aumento en el número de semillas llenas, aumento de la tasa de llenado de semillas, mayor número de flores por panícula, o mayor índice de cosecha. 20

SEC ID Nº 20 Secuencia de aminoácidos traducidos de Glycine maiz Glyma_HD157

SEC ID Nº 21 Craterostigma plantagineum CPHB-5 AF443621

SEC ID Nº 22 Secuencia de aminoácidos traducidos de Craterostigma plantagineum CPHB-5

SEC ID Nº 23 Secuencia de ADNc de Gossypium hirsutum Goshi_hox5 DR465649, CD486134

SEC ID Nº 24 Secuencia de aminoácidos traducidos de Gossypium hirsutum Goshi_hox5

SEC ID Nº 25 Secuencia de ADNc de Lycopersicum esculetum Lyces_hox5 BT014213.1

SEC ID Nº 26 Secuencia de aminoácidos traducidos de Lycopersicum esculetum Lyces_hox5

SEC ID Nº 27 Secuencia de ADNc de de Lycopersicum esculetum VaHOX1 X94947

SEC ID Nº 28 Secuencia de aminoácidos traducidos de Lycopersicum esculetum VaHOX1 X94947

SEC ID Nº 29 Secuencia de ADNc de Medicago sativa Medsa_hox16 CB892031, CA858059

SEC ID Nº 30 Secuencia de aminoácidos traducidos de Medicago sativa Medsa_hox16

SEC ID Nº 31 Secuencia de ADNc de Aquilegia formosa x Aqulegia pubescens Aquío_hox5 DT58247

SEC ID Nº 32 Secuencia de aminoácidos traducidos de Aquilegia formosa x Aqulegia pubescens Aquío_hox5

SEC ID Nº 33 Promotor GOS2 de Or y za sativa

SEC ID Nº 34 Cebador prm6000

SEC ID Nº 35 Cebador prm6001

SEC ID Nº 36 Secuencia de ADNc de Or y za sativa Or y sa_hox4 AD145728

SEC ID Nº 37 Secuencia de aminoácidos traducidos de Or y za sativa

SEC ID Nº 38 Secuencia de ADNc de Or y za sativa Or y sa_hox6 AK103160

SEC ID Nº 39 Secuencia de aminoácidos traducidos de Or y za sativa Or y sa_hox6

SEC ID Nº 40 Secuencia de ADNc de Populus tremuloides Poptr_Hox16_1

SEC ID Nº 41 Secuencia de aminoácidos traducidos de Populus tremuloides Poptr_Hox16_1

SEC ID Nº 42 Secuencia de ADNc de Populus tremuloides Poptr_Hox16_2

SEC ID Nº 43 Secuencia de aminoácidos traducidos de Populus tremuloides Poptr_Hox16_2

SEC ID Nº 44 Secuencia de ADNc de Populus tremuloides Poptr_Hox16_3

SEC ID Nº 45 Secuencia de aminoácidos traducidos de Populus tremuloides Poptr_Hox16_3

SEC ID Nº 46 Secuencia de ADNc de Medicago truncatula Medr_HOX16_1

SEC ID Nº 47 Secuencia de aminoácidos traducidos de Medicago truncatula Medr_HOX16_1

SEC ID Nº 48 Secuencia de ADNc de Phaseolus vulgaris Phavu_HOX16

SEC ID Nº 49 Secuencia de aminoácidos traducidos de Phaseolus vulgaris Phavu_HOX16

SEC ID Nº 50 Secuencia de ADNc de Lotus corniculatus Lotco_Hox16

SEC ID Nº 51 Secuencia de aminoácidos traducidos de Lotus corniculatus Lotco_Hox16

SEC ID Nº 52 Promotor GOS2 de Or y za sativa