PLANTAS DE CAÑA DE AZUCAR CON UN MAYOR CONTENIDO DE HIDRATOS DE CARBONO DE RESERVA.
Un procedimiento para aumentar el contenido de hidratos de carbono de reserva de una planta de caña de azúcar,
que comprende: (a) la modificación genética de una planta de caña de azúcar introduciendo al menos una molécula de ácido nucleico extraña que codifica una sacarosa 1-fructosiltransferasa (1-SST) (b) teniendo la planta de caña de azúcar genéticamente modificada de acuerdo con (a) un contenido de hidratos de carbono de reserva mayor en al menos 5% comparado con las correspondientes plantas silvestres de caña de azúcar no modificadas genéticamente entre los entrenudos 10-18
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/014063.
Solicitante: BAYER CROPSCIENCE AG.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: ALFRED-NOBEL-STRASSE 50 40789 MONHEIM ALEMANIA.
Inventor/es: HELLWEGE, ELKE, KNUTH, KAROLA.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 21 de Diciembre de 2005.
Clasificación PCT:
- C12N15/82 QUIMICA; METALURGIA. › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA. › C12N MICROORGANISMOS O ENZIMAS; COMPOSICIONES QUE LOS CONTIENEN; PROPAGACION, CULTIVO O CONSERVACION DE MICROORGANISMOS; TECNICAS DE MUTACION O DE INGENIERIA GENETICA; MEDIOS DE CULTIVO (medios para ensayos microbiológicos C12Q 1/00). › C12N 15/00 Técnicas de mutación o de ingeniería genética; ADN o ARN relacionado con la ingeniería genética, vectores, p. ej. plásmidos, o su aislamiento, su preparación o su purificación; Utilización de huéspedes para ello (mutantes o microorganismos modificados por ingeniería genética C12N 1/00, C12N 5/00, C12N 7/00; nuevas plantas en sí A01H; reproducción de plantas por técnicas de cultivo de tejidos A01H 4/00; nuevas razas animales en sí A01K 67/00; utilización de preparaciones medicinales que contienen material genético que es introducido en células del cuerpo humano para tratar enfermedades genéticas, terapia génica A61K 48/00; péptidos en general C07K). › para células vegetales.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.
PDF original: ES-2356053_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
La presente invención se refiere a un procedimiento para aumentar el contenido de hidratos de carbono de reserva de plantas de caña de azúcar.
Los expertos en los campos de la agricultura y silvicultura hacen un esfuerzo constante para proporcionar plantas con rendimientos más altos, en particular para salvaguardar el suministro de alimentos de la población mundial que crece continuamente y asegurar el suministro de materias primas renovables. Un intento tradicional es mantener plantas de alto rendimiento mediante la cría de plantas. Sin embargo, este procedimiento requiere tiempo y es trabajoso. En algunos casos, también se ha avanzado sometiendo a las plantas a manipulación genética, es decir, mediante la introducción dirigida y la expresión de moléculas de ácido nucleico extrañas (recombinantes) en las plantas.
Además de la remolacha azucarera, la caña de azúcar es la planta más importante usada para la producción de azúcar (sacarosa). Para obtener el azúcar de caña, se recolecta la caña de azúcar en un procedimiento de fabricación caro y después se transporta a la fábrica. Antes de extraer el azúcar, la caña de azúcar se limpia. En el procedimiento tradicional, la caña de azúcar posteriormente se muele y después se pasa por 4-6 rodillos compactadores para separar el jugo de la fibra (bagazo). El azúcar (sacarosa) cristalizado y centrifugado se obtiene por clarificación, evaporación, cristalización fraccionada y separación de las aguas madre (melaza) de los cristales por centrifugación. La melaza, actualmente es el subproducto económicamente más importante en la obtención del azúcar a partir de la caña de azúcar, y comprende aproximadamente 50% de azúcares (sacarosa y monosacáridos). Se usa como material de partida para la fermentación de productos, de los cuales el etanol es el más importante, y además como alimento para animales y, en algunos países, también para la nutrición humana (“miel negra” en Egipto).
Los procedimientos biotecnológicos actuales permiten la generación de plantas de caña de azúcar que, además de azúcar de caña (sacarosa) y melaza, sintetizan valiosos hidratos de carbono de reserva tales como, por ejemplo fructanos, los cuales posteriormente se pueden usar para propósitos industriales, cosméticos o farmacéuticos y en la industria de alimentos.
Así, por ejemplo las solicitudes de patente internacional WO96/01904, WO96/21023, WO98/39460 y WO99/24593 proponen expresar genes 1-SST solos o en combinación con genes 1-FFT en la caña de azúcar con el fin de producir fructanos en caña de azúcar transgénica.
La obtención de hidratos de carbono de reserva (sacarosa y fructanos) a partir de plantas de caña de azúcar de una forma eficaz requiere procedimientos que conduzcan al aumento del contenido de hidratos de carbono de reserva en plantas de caña de azúcar.
Por lo tanto, la presente invención se basa en el objetivo de proporcionar procedimientos que conduzcan a un mayor contenido de hidratos de carbono de reserva en plantas de caña de azúcar en comparación con plantas de caña de azúcar convencionales.
Este objetivo se logra proporcionando las realizaciones especificadas en las reivindicaciones de la patente.
La presente invención se refiere, por lo tanto, a un procedimiento para aumentar el contenido de hidratos de carbono de reserva de una planta de caña de azúcar, que comprende
(a) la modificación genética de una planta de caña de azúcar introduciendo al menos una molécula de ácido nucleico extraña que codifica una sacarosa 1-fructosiltransferasa (1-SST)
(b) teniendo la planta de caña de azúcar genéticamente modificada de acuerdo con (a) un contenido de hidratos de carbono de reserva mayor en al menos 5% comparado con las correspondientes plantas silvestres de caña de azúcar no modificadas genéticamente entre los entrenudos 10-18.
Para los propósitos de la presente invención, la expresión “contenido de hidratos de carbono de reserva” se entiende que significa el total del contenido de sacarosa y fructano por gramo de peso fresco.
Para los propósitos de la presente invención, las expresiones “aumentar el contenido de hidratos de carbono de reserva” o “mayor contenido de hidratos de carbono de reserva” significa aumentar el contenido total de sacarosa y fructano por gramo de peso fresco en un total de 2-100%, preferiblemente 580% y en especial preferiblemente 10-65%.
En el contexto de la presente invención, el contenido de sacarosa o fructano se determina preferiblemente por los procedimientos descritos a continuación en la sección de metodología.
En el contexto de la presente invención, el contenido de sacarosa o fructano se determina preferiblemente por los procedimientos descritos a continuación en la sección de metodología.
En el contexto de la presente invención, el peso fresco de las plantas de caña de azúcar se determina usando balanzas convencionales, midiendo el peso de todo el tallo por encima de la tierra de una planta de caña de azúcar después de haber quitado completamente las hojas.
Era sorprendente para el experto en la materia que la expresión de un gen de fructosiltransferasa vegetal en las plantas de caña de azúcar no sólo condujera a la síntesis de fructano, sino que también aumentara simultáneamente el contenido de hidratos de carbono de reserva (sacarosa + fructano).
Basándose en los datos relacionados con la expresión de un gen 1-SST en la remolacha azucarera (Severiier y col., Nature Biotechnology 16, (1998), 843), que muestran que las plantas de remolacha azucarera transgénicas presentan un contenido menor de hidratos de carbono de reserva (sacarosa + fructano), un contenido menor de hidratos de carbono totales (sacarosa + fructano + glucosa
+ fructosa) y un contenido significativamente menor de sacarosa (<10% del tipo silvestre) comparado con las correspondientes plantas silvestres de remolacha azucarera, el experto en la materia esperaría que el procedimiento correspondiente en la caña de azúcar condujera igualmente a un menor contenido de hidratos de carbono de reserva y de hidratos de carbono totales y a un contenido significativamente menor de sacarosa. Sin embargo, sorprendentemente, estos efectos (menor contenido de hidratos de carbono de reserva y de hidratos de carbono totales) no se observan en la caña de azúcar. En cambio, los contenidos de hidratos de carbono de reserva y de hidratos de carbono totales de las plantas de caña de azúcar transgénica superan incluso los de las correspondientes plantas silvestres. Además, las plantas de caña de azúcar genéticamente modificadas del procedimiento de acuerdo con la invención no presentan un contenido menor de sacarosa de hasta 10% el nivel natural en comparación con las correspondientes plantas silvestres de caña de azúcar no modificadas genéticamente.
Este sorprendente efecto tiene una gran importancia comercial, puesto que el procedimiento de acuerdo con la invención permitiría usar las plantas de caña de azúcar en el futuro para obtener dos materias primas, a saber, azúcar de caña y fructano, sin reducir significativamente el rendimiento del azúcar de caña.
En una realización adicional del procedimiento de acuerdo con la invención, las plantas de caña de azúcar genéticamente modificadas tienen un mayor contenido de reserva comparado con las correspondientes plantas silvestres de caña de azúcar no modificadas genéticamente, y el contenido de sacarosa de las plantas de caña de azúcar genéticamente modificadas en comparación con el contenido de sacarosa de las correspondientes plantas silvestres de caña de azúcar no modificadas genéticamente aumenta en más de 15% del contenido de sacarosa de las correspondientes plantas silvestres de caña de azúcar no modificadas genéticamente, preferiblemente hasta 20-130% y en especial preferiblemente hasta 30-100%.
En una realización adicional, la presente invención se refiere por lo tanto a un procedimiento para aumentar el contenido de hidratos de carbono de reserva de una planta de caña de azúcar, que comprende
(a) la modificación genética de una planta de caña de azúcar introduciendo al menos una molécula de ácido nucleico extraña que codifica una sacarosa 1-fructosiltransferasa (1-SST)
(b) teniendo la planta de caña de azúcar genéticamente modificada de acuerdo con (a) un contenido de hidratos de carbono de reserva mayor en comparación con las correspondientes... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un procedimiento para aumentar el contenido de hidratos de carbono de reserva de una planta de caña de azúcar, que comprende:
(a) la modificación genética de una planta de caña de azúcar introduciendo al menos una 5 molécula de ácido nucleico extraña que codifica una sacarosa 1-fructosiltransferasa (1-SST)
(b) teniendo la planta de caña de azúcar genéticamente modificada de acuerdo con (a) un contenido de hidratos de carbono de reserva mayor en al menos 5% comparado con las correspondientes plantas silvestres de caña de azúcar no modificadas genéticamente entre los entrenudos 10-18.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la molécula de ácido nucleico extraña que codifica una 1-SST codifica una 1-SST de Allium cepa, Triticum aestivum, Allium sativum, Lolium perenne, Festuca arundinacea, Hordeum vulgare, Taraxacum officinale, Cynara scolymus o de Helianthus tuberosus.
3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la molécula de ácido nucleico extraña que codifica una 1-SST codifica una 1-SST que tiene una identidad de al menos 80% con la proteína 1-SST 15 mostrada en la SEC ID No. 1.
4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que la molécula de ácido nucleico extraña que codifica una 1-SST codifica una 1-SST que tiene la secuencia mostrada en la SEC ID No. 1.
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