Un método para mantener el estado homocigótico recesivo de una primera planta de maíz cuando se cruza con una segunda planta de maíz que comprende:

(a) proporcionar una primera planta de maíz androestéril con un genotipo homocigótico recesivo para un rasgo que afecta la viabilidad o fertilidad.

(b) introducir por transformación en una segunda planta de maíz una construcción exógena del gen de restauración que comprende

(i)una primera secuencias de nucleótidos que, si se introduce en la primera planta, restauraría el rasgo homocigótico recesivo, estando dicha primera secuencia de nucleótidos en un estado hemicigótico;

(ii)una segunda secuencia de nucleótidos, unida a la primera secuencia de nucleótidos, que inhibe la formación, función o dispersión de gametos masculinos de la planta mantenedora, en el que la segunda secuencia de nucleótidos está unida operativamente a un promotor que preferiblemente dirige la expresión en los gametos masculinos;

y proporcionar una planta que comprende dicha construcción génica de restauración como una planta mantenedora;

(c) cultivar la planta mantenedora de manera que todo el polen viable producido contenga el alelo recesivo y no contenga dicha construcción génica de restauración; y

(d) polinizar la primera planta con la planta mantenedora para producir descendencia que mantenga el estado homocigótico recesivo de la primera planta

Transgenes de supresión de gen dominante y métodos de uso de los mismos.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere generalmente a composiciones y métodos para la supresión de genes dominantes.

El fitomejoramiento proporciona un medio para combinar rasgos deseables en una única variedad de planta o híbrido, incluyendo por ejemplo, resistencia a enfermedades, resistencia a insectos, tolerancia a la sequía, mejora de la producción y mejor calidad agronómica. Los cultivos extensivos generalmente se reproducen por polinización, incluyendo por auto-polinización (autofecundación; autofecundado), en los que el polen de una flor se transfiere a la misma flor o a otra flor de la misma planta o a una planta genéticamente idéntica y por polinización cruzada (cruzamiento; cruzado) en los que el polen de una planta se transfiere a una flor de una planta genéticamente diferente.

Las plantas autofecundadas y seleccionadas para el tipo durante muchas generaciones conducen a la homocigosis en casi todos los loci del gen y producen una población uniforme de auténtica descendencia reproductora. Un cruce entre dos líneas homocigóticas diferentes produce una población uniforme de plantas híbridas que pueden ser heterocigóticas en muchos loci del gen. Un cruce de dos plantas, cada una de ellas heterocigótica en varios loci del gen, genera plantas híbridas, que difieren genéticamente y no son uniformes.

Muchas plantas de cultivo, incluyendo, por ejemplo, el maíz, pueden reproducirse usando técnicas de auto-polinización o polinización cruzada. El maíz tiene flores macho y hembra distintas en la misma planta, localizadas en la espiga y en la mazorca, respectivamente. La polinización natural ocurre en el maíz cuando el viento transporta el polen desde las espigas hacia las sedas que sobresalen por encima de las mazorcas. Muchas plantas de cultivo, incluyendo el maíz, se cultivan como híbridos, que generalmente muestran mayor vigor que las plantas parentales de las que proceden. De esta manera, cuando se generan plantas híbridas es deseable evitar la polinización al azar.

Las plantas híbridas (F1) se generan cruzando dos plantas parentales diferentes macho (P1) y hembra (P2) endogámicas. Las plantas híbridas son valoradas porque pueden mostrar mejor rendimiento y vigor en comparación con las plantas parentales de las que derivan las plantas híbridas. Además, las plantas híbridas (F1) tienen generalmente propiedades más deseables que las plantas descendientes (F2) derivadas de las plantas híbridas. Por tanto, las plantas híbridas son importantes desde el punto de vista comercial, e incluyen muchos cultivos agrícolas, incluyendo, por ejemplo, trigo, maíz, arroz, tomates y melones. La hibridación del maíz ha recibido especial atención desde la década de 1930. La producción del maíz híbrido implica el desarrollo de líneas homocigóticas endogámicas macho y hembra, el cruzamiento de estas líneas y la evaluación de los cruces para un rendimiento agronómico mejorado. El mejoramiento del pedigrí y la selección recurrente son dos de los métodos de reproducción usados para desarrollar líneas endogámicas a partir de poblaciones. Los programas de reproducción combinan rasgos deseables de dos o más líneas endogámicas, o diversas fuentes de base amplia, en grupos de reproducción a partir de los que se desarrollan nuevas líneas endogámicas por autofecundación y selección para fenotipos deseados. Estas nuevas líneas endogámicas se cruzan con otras líneas endogámicas y los nuevos híbridos resultantes se evalúan para determinar que han mejorado la producción u otros rasgos deseables, aumentando así el valor comercial. La primera generación de la descendencia híbrida, denominada F₁, es más vigorosa que sus parentales endogámicos. Este vigor híbrido, o heterosis, puede manifestarse de muchas maneras, incluyendo crecimiento vegetativo aumentado y producción de semillas aumentada.

La producción de semillas híbridas requiere el mantenimiento de las existencias de semillas parentales porque el auto-cruzamiento de plantas híbridas produce descendencia (F2) que, al igual que P1 y P2, generalmente muestra características menos deseables que la planta híbrida F1. Debido a que las plantas parentales generalmente tienen menor valor comercial que los híbridos (F1), se han realizado esfuerzos para impedir plantas parentales en un cultivo de auto-cruzamiento ("autofecundación"), ya que dicho cruzamiento reduciría la producción de semillas híbridas. Por consiguiente, se han desarrollado métodos para la autofecundación de una planta parental.

Un método para controlar la polinización es usar una población parental de plantas que es androestéril, proporcionando de esta manera el parental hembra. Se han usado diversos métodos para controlar la androfertilidad, que incluyen, por ejemplo, la emasculación manual o mecánica (desespigamiento), la androesterilidad citoplásmica, la androesterilidad genética y el uso de gametocidas. Por ejemplo, la autofecundación parental en un campo puede impedirse eliminando las anteras o desespigando las plantas de la población parental (P2) hembra, eliminando de esta manera la fuente de polen P2 del cultivo. Las plantas hembra P2 pueden después polinizarse manualmente con polen P1 o usando medios mecánicos. La semilla del maíz híbrido generalmente se produce por un sistema de androesterilidad que incorpora el desespigamiento manual o mecánico. Franjas alternas de dos líneas endogámicas de maíz se plantan en un campo y las espigas que portan el polen se eliminan de una de las líneas parentales (P2 hembra). Siempre que el campo esté lo suficientemente aislado de fuentes de polen de maíz ajeno, las mazorcas de la línea parental desespigada se fertilizan únicamente con polen de la otra línea parental (P1 macho); dando como resultado semillas híbridas y plantas de formas híbridas. Por desgracia, este método es lento y laborioso. Además, la variación ambiental en el desarrollo de la planta puede dar como resultado plantas que producen espigas después realizar el desespigamiento manual del parental hembra. Por lo tanto el desespigamiento no puede asegurar completamente la androesterilidad de una planta endogámica hembra. En este caso, las plantas hembra fértiles resultantes liberarán polen exitosamente y algunas plantas hembra se auto-polinizarán. Esto dará como resultado que la semilla de la hembra endogámica se coseche junto con la semilla híbrida deseada. La semilla endogámica hembra no es tan productiva como la semilla F₁. Además, la presencia del registro de la semilla endogámica hembra representa un peligro de seguridad de germoplasma para la compañía productora del híbrido. La hembra endogámica también puede desespigarse mecánicamente. El desespigamiento mecánico es aproximadamente tan fiable como el desespigamiento manual pero es más rápido y menos costoso. Sin embargo, la mayoría de las máquinas desespigadoras producen más daños a las plantas que el desespigamiento manual, lo que reduce las producciones de la semilla F₁. Por tanto, en la actualidad ninguna forma de desespigamiento es totalmente satisfactoria y existe una necesidad continua para buscar métodos alternativos de producción híbrida que reduzcan los costes de producción, aumenten la seguridad de la producción y eliminen la auto-polinización del parental hembra durante la producción de la semilla híbrida.

Otro método para impedir la autofecundación de la planta parental es utilizar plantas parentales que sean androestériles o ginoestériles. Se han identificado genes relacionados con la androfertilidad en varias plantas e incluyen genes dominantes y recesivos relacionados con la androfertilidad. Las plantas que son homocigóticas para un gen recesivo relacionado con la androfertilidad no producen polen viable y son útiles como plantas parentales hembra. Sin embargo, un resultado de las plantas hembra que son homocigóticas recesivas para un gen relacionado con la androfertilidad es que no son capaces de autofecundarse y por lo tanto, deben proporcionarse medios para obtener polen con objeto de mantener la línea de la planta parental P2. Generalmente, una línea celular mantenedora, que es heterocigótica para el gen relacionado con la androfertilidad se genera cruzando una planta homocigótica androfértil dominante con la planta homocigótica ginoestéril recesiva. Las plantas mantenedoras heterocigóticas después se cruzan con las plantas homocigóticas androestériles recesivas para producir una población en la que el 50% de la descendencia...

1. Un método para mantener el estado homocigótico recesivo de una primera planta de maíz cuando se cruza con una segunda planta de maíz que comprende:

2. El método de la reivindicación 1, en el que la primera secuencia de nucleótidos restaura la androfertilidad esporofiticamente.

3. El método de la reivindicación 2 en el que dicha primera secuencia de nucleótidos es MS45.

4. El método de la reivindicación 1 en el que dicha primera secuencia de nucleótidos es SBMu200, BS92-7, MS1 o MS2.

5. El método de la reivindicación 1, en el que dicho promotor se selecciona de MS45, BS92-7 y SBMu200.

6 El método de la reivindicación 1, en el que la segunda secuencia de nucleótidos está unida operativamente a un promotor inducible.

7. La planta mantenedora de maíz de la reivindicación 1 que, si se auto-fertiliza, produce una descendencia en una proporción androestéril: androfértil del 50:50.

8. La planta mantenedora de la reivindicación 7 que comprende adicionalmente una tercera secuencia de nucleótidos unida a la primera secuencia de nucleótidos y que codifica un producto marcador capaz de usarse para la selección de la descendencia que comprende la construcción génica de restauración.

9. La planta mantenedora de la reivindicación 8 en la que la tercera secuencia de nucleótidos codifica un producto génico que proporciona resistencia a producto químico, un producto génico que proporciona un marcador visual en el tejido vegetativo reproductivo o un producto génico que afecta al color del tejido.