Plantas que tienen rasgos potenciados relacionados con el rendimiento y un procedimiento de producción de las mismas.

Un procedimiento de aumento del rendimiento de la biomasa y/o de las semillas en plantas en comparación con plantas de control, que comprende la modulación de la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1, en el que dicho polipéptido de tipo FSM1 está representado por SEC ID Nº 2 o uno de sus homólogos que tiene al menos un 50 % de identidad de secuencia con SEC ID Nº 2, y que comprende además un dominio SANT

(acceso SMART SM0017) y uno o más de los siguientes motivos:

(i) Motivo 1:

W[TS][PA]K[QE]NK[LA]FE[RK]ALAVYD[KR][DE]TPDRW[HSQ]N[VI]A[RK]A (SEC ID Nº: 283), (ii) Motivo 2: GGK[ST][AV][ED]EV[KR]RHYE[IL]L (SEC ID Nº: 284),

(iii) Motivo 3: D[VL][KF][HF]I[ED][SN]G[RM]VPFP[NK]Y (SEC ID Nº: 285),

en el que dicho aumento del rendimiento de la biomasa y/o de las semillas se obtiene en condiciones sin estrés, en el que dicho ácido nucleico está unido operativamente al promotor GOS2 del arroz y en el que dicha expresión modulada se efectúa mediante la introducción y la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/061657.

Solicitante: BASF Plant Science Company GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: HATZFELD,YVES, FRANKARD,VALERIE, SANZ MOLINERO,ANA ISABEL, REUZEAU,CHRISTOPHE.

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-2542536_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Plantas que tienen rasgos potenciados relacionados con el rendimiento y un procedimiento de producción de las mismas

La presente divulgación se refiere, en general, al campo de la biología molecular, y se refiere a un procedimiento de potenciación de los rasgos relacionados con el rendimiento en plantas mediante la modulación de la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1 (Fruto Sant/Myb). La presente divulgación también se refiere a plantas que tienen la expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1, plantas que tienen rasgos potenciados relacionados con el rendimiento en comparación con las plantas de tipo natural correspondientes u otras plantas de control. La Invención también proporciona construcciones útiles en los procedimientos de la invención.

La población mundial en continuo crecimiento y el suministro cada vez menor de tierra cultivable disponible para la agricultura potencian la investigación sobre el aumento de la eficacia de la agricultura. Los medios convencionales para obtener mejoras en los cultivos y la horticultura utilizan técnicas de reproducción selectivas para identificar plantas que tengan características deseables. Sin embargo, dichas técnicas de reproducción selectivas tienen varias desventajas; en concreto, que estas técnicas normalmente emplean mucha mano de obra y producen plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre pueden hacer que el rasgo deseable se haga pasar desde las plantas progenltoras. Los avances en la biología molecular han permitido modificar el germoplasma de animales y plantas. La Ingeniería genética de plantas supone el aislamiento y la manipulación de material genético (normalmente, en forma de ADN o ARN) y la posterior Introducción de ese material genético en una planta. Dicha tecnologia tiene la capacidad de aportar cosechas o plantas que tienen mejores rasgos económicos, agronómicos u hortícolas.

Un rasgo de particular interés económico es el aumento del rendimiento. El rendimiento se define normalmente como la producción medióle de valor económico de una cosecha. Esto se puede definir en términos de cantidad y/o de calidad. El rendimiento depende directamente de varios factores, por ejemplo, del número y del tamaño de los órganos, de la arquitectura de la planta (por ejemplo, del número de ramas), de la producción de semillas, de la senescencia de las hojas y más. El desarrollo de las raíces, la absorción de nutrientes, la tolerancia al estrés y el vigor temprano también pueden ser factores importantes para determinar el rendimiento. Por lo tanto, la optimización de los factores anteriormente mencionados puede contribuir a aumentar el rendimiento de una cosecha.

El rendimiento de las semillas es un rasgo particularmente importante, ya que las semillas de muchas plantas son Importantes para la nutrición de los seres humanos y de los animales. Cosechas tales como maíz, arroz, trigo, colza 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 cárnicos generados con semillas procesadas. También 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 metabólicos de los hidratos de carbono, los aceites y las proteínas, y los sintetiza como macromoléculas de almacenamiento para engordar el grano.

Otro rasgo importante para muchos cultivos es el vigor temprano. La mejora del vigor temprano es un importante objetivo de los programas modernos de reproducción del arroz en variedades de cultivo de arroz tanto templados como tropicales. Las raíces largas son importantes para el anclaje apropiado al suelo del arroz sembrado en agua. Cuando 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 con el vigor. Cuando se practica la siembra en línea, los mesocotilos y los coleóptilos más largos son importantes para una buena emergencia de las plántulas. La capacidad para diseñar por ingeniería genética el vigor temprano en plantas sería de gran importancia en la agricultura. Por ejemplo, un bajo vigor temprano ha sido una limitación para la introducción de híbridos de maíz (Zea mays L.) basados en el germoplasma del cinturón del maíz atlántico europeo.

Un rasgo importante adicional es el de la tolerancia mejorada al estrés abiòtico. El estrés abiòtico es una causa principal de pérdida de cosechas en todo el mundo, reduciendo los rendimientos medios para la mayoría de las principales plantas de cultivo en más de 50% (Wang ef a/., "Planta" (2003) 218: 1-14). Los estreses abióticos pueden estar provocados por la sequía, la salinidad, las temperaturas extremas, la toxicidad química y el estrés oxidativo. La capacidad para mejorar la tolerancia de las plantas al estrés abiòtico sería de un gran beneficio económico para los agricultores de todo el mundo y permitiría el cultivo de cosechas en condiciones adversas y en territorios en los que el cultivo de las cosechas no se puede realizar de otro modo.

Por lo tanto, el rendimiento de las cosechas se puede aumentar optimizando uno de los factores anteriormente mencionados.

Dependiendo del uso final, se puede favorecer la modificación de ciertos rasgos de rendimiento frente a otros. Por

ejemplo, para aplicaciones tales como la producción de forraje o madera, o los recursos blocombustlbles, se puede desear un aumento de las partes vegetativas de una planta, y para aplicaciones tales como la producción de harina, almidón o aceite, se puede desear particularmente el aumento de los parámetros de las semillas. Incluso entre los parámetros de las semillas, se pueden favorecer algunos frente a otros, dependiendo de la aplicación. Diversos mecanismos pueden contribuir a aumentar el rendimiento de las semillas, ya sea en forma del aumento de tamaño de las semillas o del aumento del número de semillas.

Una metodología para aumentar el rendimiento (rendimiento de semillas y/o blomasa) en plantas puede ser a través de la modificación de los mecanismos de crecimiento Inherentes de una planta, tales como el ciclo celular o diversas vías de señalización Implicadas en el crecimiento de las plantas o en mecanismos de defensa.

Se ha encontrado ahora que es posible mejorar diversos rasgos relacionados con el rendimiento en plantas mediante la modulación de la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un pollpéptldo de tipo FSM1 (Fruto Sant/Myb).

Antecedentes

1. Pollpéptldos de tipo FSM1 ÍFruto Sant/Mvbí

Las proteínas de tipo FSM1 son factores de transcripción que se caracterizan por la presencia de un dominio SANT/MYB. Fueron descritos por primera vez en el tomate (Barg ef a/., "Planta" 221, 197-211, 2005); y se ha Informado de que participan en la determinación de la simetría floral (Corley ef a/., Proc. /Vaf/. Acad. Se/. 102, 5068- 5073, 2005). La proteína RADIALIS, por ejemplo, una proteína de tipo FSM1 en Anf/rr/i/num, se expresa en la reglón dorsal del merlstemo floral, donde ¡nteractúa con CYC y DICH para controlar la asimetría de la flor (Baxter ef a/. P/anf J. 52, 105-113, 2007). FSM1 del tomate... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de aumento del rendimiento de la biomasa y/o de las semillas en plantas en comparación con plantas de control, que comprende la modulación de la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1, en el que dicho polipéptido de tipo FSM1 está representado por SEC ID N° 2 o uno de sus homólogos que tiene al menos un 50 % de identidad de secuencia con SEC ID N° 2, y que comprende además un dominio SANT (acceso SMART SM0017) y uno o más de los siguientes motivos:

(I) Motivo 1:

W[TS][PA]K[QE]NK[LA]FE[RK]ALAVYD[KR][DE]TPDRW[HSQ]N[VI]A[RK]A(SEC ID N°: 283),

(¡I) Motivo 2: GGK[ST][AV][ED]EV[KR]RHYE[IL]L (SEC ID N°: 284),

(¡II) Motivo 3: D[VL][KF][HF]I[ED][SN]G[RM]VPFP[NK]Y (SEC ID N°: 285),

en el que dicho aumento del rendimiento de la biomasa y/o de las semillas se obtiene en condiciones sin estrés, en el que dicho ácido nucleico está unido operativamente al promotor GOS2 del arroz y en el que dicha expresión modulada se efectúa mediante la introducción y la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1 codifica una cualquiera de las proteínas enumeradas en la Tabla A1 o es una parte de dicho ácido nucleico, o un ácido nucleico capaz de hibridarse con dicho ácido nucleico.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que dicha secuencia de ácido nucleico codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las proteínas dadas en la Tabla A1.

4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1 es de origen vegetal, preferentemente, de una planta dicotiledónea, más preferentemente, de la familia So/anaceae, más preferentemente del género Lycopers/con, y lo más preferentemente de So/anum /ycopers/cum.

5. Construcción que comprende:

(i) ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1 según lo definido en la reivindicación 1;

(¡I) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácido nucleico de (a), siendo una de dichas secuencias de control el promotor GOS2 del arroz y, opcionalmente,

(¡II) una secuencia de terminación de la transcripción.

6. Uso de una construcción de acuerdo con la reivindicación 5 en un procedimiento de producción de plantas que tienen un mayor rendimiento, particularmente, un mayor rendimiento de la biomasa y/o un mayor rendimiento de las semillas en comparación con plantas de control.

7. Planta, parte de planta o célula vegetal transformada con una construcción de acuerdo con la reivindicación 5.

8. Procedimiento de producción de una planta transgénica que tiene un mayor rendimiento, particularmente, un mayor rendimiento de la biomasa y/o un mayor rendimiento de las semillas en comparación con plantas de control, que comprende:

(I) Introducción y expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1 según lo

definido en la reivindicación 1 unido operativamente al promotor GOS2 del arroz; y

(¡I) cultivo de la célula vegetal en condiciones que potencian el crecimiento y el desarrollo vegetal.

9. Planta transgénica que tiene un mayor rendimiento, particularmente, un mayor rendimiento de la biomasa y/o de las semillas, cuando se cultiva en condiciones sin estrés y en comparación con plantas de control, que procede de la expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1 según lo definido en la reivindicación 1 unido operativamente al promotor GOS2 del arroz, o una célula de planta transgénica derivada de dicha planta transgénica, en la que dicha expresión modulada se realiza mediante la Introducción y la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1.

10. Planta transgénica de acuerdo con la reivindicación 7 o 9, o una célula de planta transgénica derivada de la misma, siendo dicha planta una planta de cultivo tal como remolacha azucarera, o una planta monocotiledónea tal como caña de azúcar, o un cereal tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, trltlcale, sorgo, escanda, espelta, secale, escanda menor, teff, milo y avena.

11. Partes cosechables de una planta de acuerdo con la reivindicación 10, siendo dichas partes cosechables preferentemente biomasa de los brotes y/o de las semillas, comprendiendo dichas partes cosechables un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1 según lo definido en la reivindicación 1 unido operativamente con el promotor GOS2 del arroz.

12. Uso de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo FSM1 según lo definido en la reivindicación 1 unido operativamente con el promotor GOS2 del arroz para aumentar el rendimiento de las semillas y/o de la biomasa en plantas cultivadas en condiciones sin estrés en comparación con plantas de control.