POLIPÉPTIDOS DEL FACTOR DE TRANSCRIPCIÓN RELACIONADOS CON EL ESTRÉS Y MÉTODOS DE USO EN PLANTAS.

Polipéptidos del factor de transcripción relacionados con el estrés y métodos de uso en plantas Antecedentes de la invención Campo de la invención Esta invención se relaciona en general con secuencias de ácido nucleico que codifican proteínas que están asociadas con respuestas al estrés abiótico y con tolerancia al estrés abiótico en plantas. En particular, esta invención se relaciona con secuencias de ácido nucleico que codifican proteínas que les confieren a las plantas tolerancia a la sequía, al frío, y/o a la salinidad. Estado del arte ES 2 365 912 T3 Los estreses ambientales abióticos, tales como el estrés por sequía, el estrés por salinidad, el estrés por calor, y el estrés por frio, son los principales factores limitantes para el crecimiento y la productividad de una planta. Las pérdidas de cosechas y las pérdidas de rendimiento de las cosechas de los principales cultivos tales como arroz, maíz, algodón, y trigo provocadas por estos estreses representan un factor político y económico importante y contribuyen a la escasez de alimentos en muchos países subdesarrollados. Las plantas se ven típicamente expuestas durante su ciclo de vida a una reducción en el contenido de agua en el ambiente. La mayoría de las plantas han desarrollado estrategias para protegerse contra estas condiciones de desecación. Sin embargo, si la severidad y la duración de las condiciones de sequía son muy grandes, los efectos sobre el desarrollo, crecimiento y rendimiento de las plantas, son profundos. Además, la mayoría de las plantas de cultivo son muy sensibles a altas concentraciones de sal en el suelo. La exposición continua a sequía y alta salinidad provoca alteraciones importantes en el metabolismo de la planta. Estos grandes cambios en el metabolismo conducen en última instancia a la muerte de las células y en consecuencia a pérdidas de productividad. El desarrollo de plantas tolerantes al estrés es una estrategia que tiene el potencial para resolver o mediar al menos algunos de estos problemas. Sin embargo, las estrategias tradicionales de fitomejoramiento para desarrollar nuevas líneas de plantas que exhiban resistencia (tolerancia) a estos tipos de estreses son relativamente lentas y requieren de líneas resistentes específicas para cruzamiento con la línea deseada. Los recursos limitados de germoplasma para tolerancia al estrés y la incompatibilidad de los cruces entre especies de plantas relacionadas en forma alejada representan los problemas más importantes surgidos en el fitomejoramiento convencional. Adicionalmente, los procesos celulares que conducen a tolerancia a la sequía, al frío y a la salinidad en plantas modelo tolerantes a la sequía, y/o a la salinidad son de naturaleza compleja e involucran múltiples mecanismos de adaptación celular y numerosas rutas metabólicas. Este carácter multicomponentes de tolerancia al estrés no solamente ha hecho muy infructuoso el fitomejoramiento para tolerancia, sino que ha limitado también la habilidad para modificar por ingeniería genética plantas para tolerancia al estrés utilizando métodos biotecnológicos. Por lo tanto, lo que se requiere es la identificación de los genes y las proteínas involucrados en estos procesos multicomponentes que conducen a tolerancia al estrés. La elucidación de la función de los genes expresados en plantas tolerantes al estrés no solamente mejorará nuestra comprensión de la adaptación y tolerancia de las plantas a los estreses ambientales, sino que también puede proporcionar información importante para el diseño de nuevas estrategias para la mejora de los cultivos. Una planta modelo utilizada en el estudio de tolerancia al estrés es Arabidopsis thaliana. Existen al menos cuatro rutas diferentes de transducción de la señal que conducen a tolerancia al estrés en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Estas rutas están bajo el control de diferentes factores de transcripción (Shinozaki et al., 2000, Curr. Opin. Plant Biol. 3: 217 - 23). Los reguladores de genes, especialmente los factores de transcripción, involucrados en estas rutas de tolerancia son particularmente adecuados para modificar por ingeniería genética la tolerancia en plantas ya que un solo gen puede activar una cascada completa de genes que conducen al fenotipo de tolerancia. En consecuencia, los factores de transcripción son objetivos importantes en la búsqueda para identificar genes que les confieren a las plantas tolerancia al estrés. Un factor de transcripción que ha sido identificado en el estado del arte es el factor de transcripción CBF de Arabidopsis thaliana (Jaglo-Ottosen et al., 1998, Science 280: 104 - 6). La sobreexpresión de este gen en Arabidopsis le confirió tolerancia a la sequía a esta planta (Kasuga et al., 1999, Nature Biotech. 17: 287 - 91). Sin embargo, CBF es el único ejemplo hasta la fecha de un factor de transcripción capaz de conferir tolerancia a la sequía a las plantas por sobreexpresión. 2 Un tipo principal adicional de estrés ambiental es el doblamiento, que se refiere al encorvamiento de brotes o tallos en respuesta al viento, la lluvia, plagas, o enfermedades. Dos tipos de doblamiento se presentan en cereales: el doblamiento de la raíz y el rompimiento del tallo. El tipo más común de doblamiento es el doblamiento de la raíz, que se presenta al principio de la temporada. El rompimiento del tallo, por su parte, se produce al final de la temporada a medida que el tallo se vuelve más frágil debido a la maduración del cultivo. El rompimiento del tallo tiene consecuencias adversas mayores sobre el rendimiento del cultivo, ya que las plantas no pueden recuperarse así como del doblamiento temprano de la raíz. El doblamiento en cultivos de cereal está influenciado por los rasgos morfológicos de las plantas (estructurales) así como por condiciones ambientales. El doblamiento en cereales es a menudo un resultado de los efectos combinados del poder inadecuado de permanecer en pie del cultivo y de condiciones climáticas adversas, tales como lluvia, viento, y/o granizo. El doblamiento también depende de la variedad (variedad cultivada). Por ejemplo, una variedad cultivada de trigo alto, de tallo débil tiene una mayor tendencia al doblarse que una variedad cultivada semi-enana con caña más rígida. Además, la tendencia de un cultivo a doblarse depende de la resistencia especialmente de los entrenudos inferiores. Esto es debido a que los entrenudos inferiores tienen que resistir el movimiento con más fuerza. El peso de los entrenudos superiores de los tallos más las hojas y las puntas en relación con el tallo (caña) afectará la resistencia de un cultivo al doblamiento. Entre más pesadas sean las partes superiores del tallo y mayor la distancia desde su centro de gravedad hasta la base del tallo, mayor es el movimiento de las fuerzas que actúan sobre los entrenudos inferiores y las raíces. Como apoyo a este argumento, se encontró que la resistencia al rompimiento del entrenudo más inferior y la relación de brotes por raíz eran los índices más adecuados de doblamiento. Además, las características morfológicas de la planta (estructurales) tales como la altura de la planta, el espesor de las paredes, y la lignificación de las paredes celulares pueden afectar la habilidad de la planta para resistir una fuerza lateral. El doblamiento severo es muy costoso debido a sus efectos sobre la formación del grano y los problemas y pérdidas asociadas con la cosecha. Toma aproximadamente dos veces más tiempo cosechar un cultivo doblado que uno que permanece derecho. El crecimiento secundario junto con un cultivo aplanado, hacen muy difícil el proceso de la cosecha y pueden conducir por lo tanto a una pobre calidad del grano. La pérdida de productividad proviene de un pobre llenado del grano, pérdida de las puntas y daño provocado por los pájaros. Las pérdidas de productividad son más severas cuando un cultivo se dobla durante los diez días siguientes a la aparición de la punta. Las pérdidas de productividad en esta etapa estarán en el rango entre un 15% y un 40%. El doblamiento que se presenta después de la maduración de la planta no afectará la productividad pero puede reducir la cantidad de grano cosechable. Por ejemplo, cuando se produce doblamiento después de que madura la planta, puede ocurrir quebramiento del cuello y la pérdida completa de la punta; esto conduce a menudo a pérdidas severas de la cosecha. En estos casos, los agricultores que combinan directamente su grano probablemente incurrirán en pérdidas mayores que aquellos que lo envuelven. Por lo tanto, es deseable identificar los genes expresados en las plantas resistentes al doblamiento que tienen la capacidad de conferir resistencia al doblamiento a la planta que los hospeda y a otras especies de plantas. Aunque se ha caracterizado algunos genes que están involucrados en las respuestas... [Seguir leyendo]

1. Un ácido nucleico aislado, donde el ácido nucleico comprende un polinucleótido seleccionado del grupo que consiste de: a) el polinucleótido como se define en la SEQ ID NO: 11, b) un polinucleótido que codifica al polipéptido como se define en la SEQ ID NO: 12, y c) un polinucleótido complementario a un polinucleótido de cualquiera de a) o b) anterior. 2. Un ácido nucleico aislado, en donde el ácido nucleico comprende un polinucleótido que codifica un polipéptido que tiene al menos 76% de identidad de secuencia con un polipéptido como el definido en la SEQ ID NO: 12, en donde la identidad de la secuencia define un número de posiciones idénticas/número total de posiciones x 100, en donde el ácido nucleico codifica un polipéptido que confiere tolerancia al estrés a plantas cuando el ácido nucleico es sobreexpresado en las plantas, y en donde dicho estrés es seleccionado de uno o más del grupo que consiste de alta salinidad, sequía y baja temperatura. 3. Un vector que comprende un ácido nucleico de la Reivindicación 1. 4. Un ácido nucleico aislado como el definido en la Reivindicación 1, en donde el ácido nucleico codifica un polipéptido que actúa como un factor de transcripción capaz de conferir tolerancia al estrés a plantas, y en donde dicho estrés es seleccionado de uno o más del grupo que consiste de alta salinidad, sequía y baja temperatura. 5. Una célula de una planta transgénica que comprende un ácido nucleico de cualquiera de las Reivindicaciones 1, 2 ó 4 en un casete de expresión de una planta. 6. Una planta transgénica que comprende una célula de una planta de la Reivindicación 5. 7. Una semilla de una planta producida por la planta de la Reivindicación 6, en done la semilla de la planta comprende el ácido nucleico como el definido en cualquiera de las Reivindicaciones 1, 2 ó 4 en una expresión de una planta. 8. La semilla de la Reivindicación 7, en donde dicho ácido nucleico codifica un polipéptido que actúa como un factor de transcripción capaz de conferir tolerancia al estrés a plantas, y en donde el estrés es seleccionado de uno o más del grupo que consiste de alta salinidad, sequía y baja temperatura. 9. La semilla de la Reivindicación 7, en donde dicha semilla es una línea genéticamente pura para una mayor tolerancia al estrés ambiental comparado con una variedad de tipo silvestre de la semilla, en donde dicho estrés es seleccionado de uno o más del grupo que consiste de alta salinidad, sequía y baja temperatura. 10. Un método para producir una planta transgénica que contiene un ácido nucleico, en donde la planta tiene una mayor tolerancia al estrés ambiental comparada con una planta de control no transgénica que comprende la transformación de una célula de una planta con un vector de expresión que contiene dicho ácido nucleico y generando a partir de la célula de la planta la planta transgénica, en donde dicho ácido nucleico codifica un polipéptido que actúa como un factor de transcripción capaz de conferir tolerancia al estrés a plantas, en done dicho ácido nucleico es seleccionado el grupo que consiste de: a) el polinucleótido como el definido en la SEQ ID NO: 11, b) un polinucleótido que codifica al polipéptido como el definido en la SEQ ID NO: 12, c) un polinucleótido que codifica un polipéptido que tiene al menos 76% de identidad de secuencia con el polipéptido como el definido en la SEQ ID NO: 12, en donde la identidad de la secuencia define un número de posiciones idénticas /número total de posiciones x 100 y d) un polinucleótido complementario a un polinucleótido de cualquiera de a) hasta d) anteriores, y en donde dicho estrés es seleccionado de uno o más del grupo que consiste de alta salinidad, sequía y baja temperatura. 11. La planta de la Reivindicación 6, en donde la planta es una monocotiledónea o una dicotiledónea. 51 ES 2 365 912 T3 12. La planta de la Reivindicación 6, en donde la planta es seleccionada del grupo que consiste de maíz, trigo, centeno, avena, triticale, arroz, cebada, soja, cacahuete, algodón, colza, canola, yuca, pimiento, girasol, tagetes, plantas solanáceas, patata, tabaco, berenjena, tomate, especie Vicia, guisantes, alfalfa, café, cacao, té, especie Salix, palma aceitera, coco, hierbas perennes, y un cultivo de forraje. 5 13. El método de la Reivindicación 10, en donde la tolerancia al estrés de la planta se incrementa incrementando la expresión del ácido nucleico en la planta, en donde dicho estrés es como el definido en la reivindicación 10. 14. El método de la Reivindicación 10, en donde dicho vector de expresión comprende además un promotor que está operativamente enlazado a la secuencia de ácido nucleico que va a ser expresada. 15. El método de la Reivindicación 14, en donde el promotor es específico del tejido, regulado por desarrollo o es 10 inducible por estrés. 52 ES 2 365 912 T3 53 REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN Este listado de referencias citado por el solicitante es únicamente para conveniencia del lector. No forma parte del documento europeo de la patente. Aunque se ha tenido gran cuidado en la recopilación, no se pueden excluir los errores o las omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad en este sentido. Documentos de patente citados en la descripción WO 9116432 A [0059] US 5169770 A [0090] US 5380831 A [0059] US 5990387 A [0090] US 5436391 A [0059] WO 9307256 A [0090] US 4987071 A [0068] US 5683439 A [0097] US 5116742 A, Cech [0068] WO 9519443 A [0098] US 6025167 A [0068] WO 9321334 A [0098] US 5773260 A [0068] WO 9720057 A [0098] US 5496698 A [0068] US 5187267 A [0098] US 4130641 A [0070] WO 9612814 A [0098] US 4024222 A [0070] EP 375091 A [0098] US 4283393 A [0070] US 5608152 A [0100] US 5795715 A [0070] WO 9845461 A [0100] US 4801340 A [0071] US 5504200 A [0100] US 5034323 A [0071] WO 9113980 A [0100] US 5231020 A [0071] WO 9515389 A [0100] US 5283184 A [0071] WO 9523230 A [0100] WO 9801572 A [0078] WO 9916890 A [0100] US 4873316 A [0086] US 5086169 A [0101] EP 264166 A [0086] US 5412085 A [0101] EP 0424047 A [0090] US 5545546 A [0101] US 5322783 A [0090] US 5470359 A [0101] EP 0397687 A [0090] US 6004804 A [0123] US 5376543 A [0090] ES 2 365 912 T3 54 Literatura citada en la descripción que no es de patente: Shinozaki et al. 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