Procedimiento para seleccionar una planta que presenta una eficacia de transpiración mejorada,

que comprende detectar un marcador genético para la eficacia de transpiración, comprendiendo dicho marcador un locus ERECTA en el genoma de la planta y seleccionar una planta que comprende o expresa el marcador genético, en el que el marcador genético comprende una secuencia de nucleótidos que presenta una identidad de secuencia global de por lo menos 55% con por lo menos 20 nucleótidos de longitud de cualquiera de las SEC ID nº: 1, 3, 5, 7, 9, 11 a 19 ó 21 a 44 o una secuencia complementaria a las mismas

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo del cultivo de plantas y a la producción de plantas modificadas mediante ingeniería genética. Más específicamente, la invención descrita en la presente memoria proporciona unos genes que pueden mejorar la eficacia de transpiración de una planta cuando se expresan en la misma. Estos genes son particularmente útiles para la producción de plantas que presentan una eficacia de transpiración mejorada, mediante enfoques tanto de cultivo de plantas tradicional como de ingeniería genética. La invención se extiende además a las plantas producidas mediante los procedimientos descritos en la presente memoria.

Antecedentes de la invención

1. General

La presente memoria contiene información sobre secuencias de aminoácidos y nucleótidos preparada utilizando PatentIn versión 3.1, presentada en la presente memoria tras las reivindicaciones. Cada secuencia de nucleótidos se identifica en la lista de secuencias mediante el indicador numérico <210> seguido por el identificador de secuencia (por ejemplo <210>1, <210>2, etc.). La longitud y el tipo de secuencia (ADN, proteína (PRT), etc.), y el organismo fuente para cada secuencia de nucleótidos, se indican mediante la información proporcionada en los campos de indicadores numéricos <211>, <212> y <213>, respectivamente. Las secuencias de nucleótidos a las que se hace referencia en la memoria descriptiva se definen mediante la expresión “SEC ID nº:”, seguido del identificador de secuencia (por ejemplo SEC ID nº: 1 se refiere a la secuencia en el listado de secuencias designada como <400>1).

La designación de los residuos de nucleótido a los que se hace referencia en la presente memoria es la recomendada por la Comisión de Nomenclatura Bioquímica de la IUPAC-IUB, en el que A representa adenina, C representa citosina, G representa guanina, T representa timina, Y representa un residuo de pirimidina, R representa un residuo de purina, M representa adenina o citosina, K representa guanina o timina, S representa guanina o citosina, W representa adenina o timina, H representa un nucleótido distinto de guanina, B representa un nucleótido distinto de adenina, V representa un nucleótido distinto de timina, D representa un nucleótido distinto de citosina y N representa cualquier residuo de nucleótido. Tal como se utiliza en la presente memoria la expresión “derivado de” se considerará que indica que un número entero especificado se obtiene de una fuente particular aunque no necesariamente de manera directa de esta fuente.

En la presente memoria, a menos que el contexto requiera contrario, la palabra “comprender”, o variaciones tales como “comprende” o “que comprende”, debe apreciarse que implican la inclusión de una etapa o elemento o número entero o grupo de etapas o elementos o números enteros señalado pero no la exclusión de cualquier otra etapa o elemento o número entero o grupo de elementos o números enteros.

Los expertos en la materia apreciarán que pueden introducirse en la invención descrita variaciones y modificaciones distintas de las descritas específicamente. Debe apreciarse que la invención comprende todas estas variaciones y modificaciones. La invención comprende asimismo todas las etapas, características, composiciones y compuestos a los que se hace referencia o indicados en la presente memoria, individual o colectivamente, y cualquiera y todas las combinaciones o dos o más cualesquiera de dichas etapas o características.

La presente invención no estará limitada en su alcance por las formas de realización específicas descritas en la presente memoria, proporcionadas únicamente a título de ejemplo. Los productos, composiciones y procedimientos funcionalmente están comprendidos en el alcance de la invención, tal como se describe en la presente memoria.

2. Descripción de la técnica relacionada

Es conocido que prácticamente todas las plantas requieren una cierta cantidad de agua para un crecimiento y desarrollo adecuados, porque la fijación y asimilación fotosintética de CO2 por parte de las plantas requiere agua. Una cantidad significativa del agua absorbida por las plantas a partir del suelo vuelve a la atmósfera por medio de la transpiración de las plantas.

La eficacia de transpiración es una medida de la cantidad de materia seca producida por una planta por unidad de agua transpirada, o, dicho de otro modo, la ganancia de carbono con respecto a la pérdida de agua a través de la transpiración.

Para las plantas que presentan una baja eficacia de transpiración, o cuando el suministro de agua es reducido, la pérdida de agua a través de la transpiración puede limitar los procesos metabólicos clave asociados con el crecimiento y desarrollo de las plantas. Por ejemplo, durante una sequía, o cuando las plantas que presentan una baja eficacia de transpiración se hacen crecer en ambientes áridos o semiáridos, la productividad de la planta determinada mediante la producción de materia seca o tasa fotosintética, se reduce considerablemente. Por lo tanto, la producción de plantas que presentan una eficacia de utilización de agua o eficacia de transpiración mejorada es sumamente deseable para su adaptación a condiciones áridas o semiáridas, o para mejorar su resistencia a la sequía.

La mejora de la eficacia de utilización de agua o eficacia de transpiración por parte de las plantas es también sumamente deseable teniendo en cuenta el cambio climático global y la creciente presión sobre los recursos de agua en el mundo. Es conocido que la utilización ineficaz del agua para agricultura afecta de manera adversa al suministro de agua navegable, agua potable y agua para uso industrial o recreativo. Por lo tanto, la producción de plantas que presentan una eficacia de transpiración mejorada es sumamente deseable para reducir la presión sobre estos recursos de agua. También es deseable para aumentar la productividad de las plantas en condiciones de riego abundante.

Mejorando la eficacia de transpiración, se mejoran las tasas de ganancia de carbono por unidad de agua transpirada, estimulando de ese modo el crecimiento de la planta en condiciones de riego abundante, o alternativamente, en condiciones de sequía suave o severa. Este se consigue mejorando la ganancia de carbono más que la tasa de transpiración, o reduciendo la cantidad de agua perdida a cualquiera tasa particular de fijación de carbono. Los expertos en la materia también consideran que para una tasa de crecimiento dada, las plantas que presentan una eficacia de transpiración mejorada secan los suelos más lentamente, y utilizan menos agua, que las plantas casi isogénicas menos eficaces.

Se han descrito varios pretratamientos químicos así como medioambientales para mejorar la capacidad de las plántulas para sobrevivir a la sequía, o bien reduciendo la transpiración o bien reduciendo la cantidad de agua que se pierde realmente a la atmósfera.

Los tratamientos medioambientales conocidos implican ampliamente la utilización de barreras físicas. Aunque es conocido que colocar una barrera física sobre los estomas de las plantas reduce la pérdida de agua por medio de transpiración, el procedimiento no siempre es deseable o practicable para cultivos hechos crecer en campo. Por ejemplo, las barreras físicas sobre los estomas de la planta pueden inhibir ciertos procesos de intercambio de gases de la planta. Es más deseable mejorar la eficacia de transpiración o eficacia de utilización de agua real de la planta a través de la manipulación de la función vegetal intrínseca.

Los agentes químicos son normalmente los denominados agentes “antitranspirantes” o “antidesecante”, que se aplican ambos a las hojas. Los antitranspirantes son normalmente antitranspirantes metabólicos o películas.

Estos productos forman una película sobre las hojas, o bien bloqueando de este modo los poros de los estomas o bien recubriendo las células epidérmicas de las hojas con una película impermeable al agua. Los antitranspirantes en película típicos incluyen ceras, emulsiones de cera en aceite, alcoholes superiores, siliconas, plásticos, látex y resinas. Por ejemplo, Elmore, patente US nº 4.645.682 dio a conocer un antitranspirante que consiste en una cera de pasta acuosa; Cushman et al., las patentes US nº 3.791.839 y nº 3.847.641 también dieron a conocer emulsiones de cera para controlar la transpiración en plantas;... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para seleccionar una planta que presenta una eficacia de transpiración mejorada, que comprende detectar un marcador genético para la eficacia de transpiración, comprendiendo dicho marcador un locus ERECTA en el genoma de la planta y seleccionar una planta que comprende o expresa el marcador genético, en el que el marcador genético comprende una secuencia de nucleótidos que presenta una identidad de secuencia global de por lo menos 55% con por lo menos 20 nucleótidos de longitud de cualquiera de las SEC ID nº: 1, 3, 5, 7, 9, 11 a 19 ó 21 a 44 o una secuencia complementaria a las mismas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el marcador genético comprende una secuencia de nucleótidos seleccionada de entre el grupo constituido por:

(a) una secuencia que presenta una identidad de por lo menos 55% con una secuencia seleccionada de entre el grupo constituido por SEC ID nº: 1, SEC ID nº:3, SEC ID nº:5, SEC ID nº: 7, SEC ID nº: 9, SEC ID nº: 11, SEC ID nº:12, SEC ID nº: 13, SEC ID nº:14, SEC ID nº:15, SEC ID nº: 16, SEC ID nº:17, SEC ID nº:18, SEC ID nº:19, SEC ID nº:21, SEC ID nº:22, SEC ID nº:23, SEC ID nº:24, SEC ID nº:25, SEC ID nº:26, SEC ID nº:27, SEC ID nº:28, SEC ID nº:29, SEC ID nº: 30, SEC ID nº: 31, SEC ID nº:32, SEC ID nº:33, SEC ID nº: 34, SEC ID nº: 35, SEC ID nº:36, SEC ID nº: 37, SEC ID nº:38; SEC ID nº:39, SEC ID nº: 40, SEC ID nº: 41, SEC ID nº:42, SEC ID nº: 43 y SEC ID nº:44;

(b) una secuencia que codifica para una secuencia de aminoácidos que presenta una identidad de por lo menos 55% con una secuencia de aminoácidos seleccionada de entre el grupo constituido por SEC ID nº: 2, SEC ID nº: 4, SEC ID nº: 6, SEC ID nº: 8, SEC ID nº: 10, SEC ID nº: 12, SEC ID nº: 20 y SEC ID nº: 45; y

(c) una secuencia complementaria a (a) o (b).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que la planta se selecciona de entre el grupo constituido por Arabidopsis thaliana, arroz, sorgo, trigo y maíz.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende vincular el fenotipo de eficacia de transpiración de la planta a la expresión del marcador en la planta.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende vincular un polimorfismo estructural en el ADN a un fenotipo de eficacia de transpiración en la planta.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el polimorfismo está determinado por un proceso que comprende detectar un polimorfismo de la longitud de los fragmentos de restricción (RFLP), polimorfismo de la longitud de los fragmentos amplificados (AFLP), polimorfismo en la conformación de cadenas sencillas (SSCP) o análisis de microsatélites.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende hibridar una sonda o cebador de por lo menos aproximadamente 20 nucleótidos de longitud de cualquiera de las SEC ID nº: 1, 3, 5, 7, 9, 11 a 19 ó 21 a 44 o una secuencia complementaria a las mismas con el ADN genómico de la planta, y detectar la hibridación utilizando unos medios de detección.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la planta seleccionada presenta una eficacia de transpiración mejorada en comparación con una planta casi isogénica que no comprende o no expresa el marcador genético.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la detección del marcador genético comprende:

(a) cribar las líneas endogámicas recombinantes o casi isogénicas o mutantes de plantas para segregar los alelos en un locus ERECTA;e

(b) identificar un marcador polimórfico ligado a dicho locus ERECTA.

10. Procedimiento para modular la eficacia de transpiración de una planta que comprende introducir un gen ERECTA aislado o una variante alélica del mismo o la región que codifica para proteínas del mismo en una planta y seleccionar una planta que presenta una eficacia de transpiración diferente en comparación con una planta casi isogénica que no comprende el gen ERECTA o la variante alélica o la región que codifica para proteínas introducidos, en el que el gen ERECTA o la variante alélica o la región que codifica para proteínas comprende una secuencia de nucleótidos que presenta una identidad de secuencia global de por lo menos 55% con por lo menos 20 nucleótidos de longitud de cualquiera de las SEC ID nº: 1, 3, 5, 7, 9, 11 a 19 ó 21 a 44 o una secuencia complementaria a las mismas, en el que el gen ERECTA o la variante alélica o la región que codifica para proteínas se introduce en la planta mediante un proceso que comprende transformar material vegetal con un constructo génico que comprende el gen o la variante alélica o la región que codifica para proteínas del mismo.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que el gen ERECTA o la variante alélica o la región que codifica para proteínas comprende una secuencia de nucleótidos seleccionada de entre el grupo constituido por:

(c) una secuencia que presenta una identidad de por lo menos 55% con una secuencia seleccionada de entre el grupo constituido por SEC ID nº: 1, SEC ID nº:3, SEC ID nº:5, SEC ID nº: 7, SEC ID nº: 9, SEC ID nº: 11, SEC ID nº:12, SEC ID nº: 13, SEC ID nº:14, SEC ID nº:15, SEC ID nº: 16, SEC ID nº:17, SEC ID nº:18, SEC ID nº:19, SEC ID nº:21, SEC ID nº:22, SEC ID nº:23, SEC ID nº:24, SEC ID nº:25, SEC ID nº:26, SEC ID nº:27, SEC ID nº:28, SEC ID nº:29, SEC ID nº: 30, SEC ID nº: 31, SEC ID nº:32, SEC ID nº:33, SEC ID nº: 34, SEC ID nº: 35, SEC ID nº:36, SEC ID nº: 37, SEC ID nº:38; SEC ID nº:39, SEC ID nº: 40, SEC ID nº: 41, SEC ID nº:42, SEC ID nº: 43 y SEC ID nº:44; y

(d) una secuencia que codifica para una secuencia de aminoácidos que presenta una identidad de por lo menos 55% con una secuencia de aminoácidos seleccionada de entre el grupo constituido por SEC ID nº: 2, SEC ID nº: 4, SEC ID nº: 6, SEC ID nº: 8, SEC ID nº: 10, SEC ID nº: 12, SEC ID nº: 20 y SEC ID nº: 45.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, en el que la planta se selecciona de entre el grupo constituido por Arabidopsis thaliana, arroz, sorgo, trigo y maíz.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que comprende además expresar el gen o variante alélica o región que codifica para proteínas introducido en la planta.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la eficacia de transpiración se mejora en la planta.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que la eficacia de transpiración se mejora como consecuencia de la expresión ectópica de un alelo ERECTA o la región que codifica para proteínas del mismo en la planta.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la eficacia de transpiración se reduce en la planta.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, en el que la eficacia de transpiración se reduce como consecuencia de la expresión reducida de un alelo ERECTA en la planta.

18. Utilización de un gen ERECTA aislado o variante alélica o región que codifica para proteínas del mismo, que comprende una secuencia de nucleótidos que presenta por lo menos una identidad de secuencia global del 55% con por lo menos 20 nucleótidos de longitud de cualquiera de las SEC ID nº: 1, 3, 5, 7, 9, 11 a 19 ó 21 a 44 o una secuencia complementaria a las mismas, en la preparación de un constructo genético para modular la eficacia de transpiración de una planta.

19. Utilización según la reivindicación 18, en el que el gen ERECTA o la variante alélica o la región que codifica para proteínas comprende una secuencia de nucleótidos seleccionada de entre el grupo constituido por:

(a) una secuencia que presenta una identidad de por lo menos 55% con una secuencia seleccionada de entre el grupo constituido por SEC ID nº: 1, SEC ID nº: 3, SEC ID nº: 5, SEC ID nº: 7, SEC ID nº: 9, SEC ID nº: 11, SEC ID nº: 12, SEC ID nº: 13, SEC ID nº: 14, SEC ID nº: 15, SEC ID nº: 16, SEC ID nº: 17, SEC ID nº: 18, SEC ID nº: 19, SEC ID nº: 21, SEC ID nº: 22, SEC ID nº: 23, SEC ID nº: 24, SEC ID nº: 25, SEC ID nº: 26, SEC ID nº: 27, SEC ID nº: 28, SEC ID nº: 29, SEC ID nº: 30, SEC ID nº: 31, SEC ID nº: 32, SEC ID nº: 33, SEC ID nº: 34, SEC ID nº: 35, SEC ID nº: 36, SEC ID nº: 37, SEC ID nº: 38; SEC ID nº: 39, SEC ID nº: 40, SEC ID nº: 41, SEC ID nº: 42, SEC ID nº: 43 y SEC ID nº: 44; y

(b) una secuencia que codifica para una secuencia de aminoácidos que presenta una identidad de por lo menos 55% con una secuencia de aminoácidos seleccionada de entre el grupo constituido por SEC ID nº: 2, SEC ID nº: 4, SEC ID nº: 6, SEC ID nº: 8, SEC ID nº: 10, SEC ID nº: 12, SEC ID nº: 20 y SEC ID nº: 45.

20. Procedimiento para aumentar la resistencia de una planta a un estrés medioambiental que comprende mejorar el nivel de expresión de un gen ERECTA o una variante alélica del mismo o una región que codifica para proteínas del mismo en dicha planta, en el que el estrés medioambiental se selecciona de entre precipitaciones elevadas, precipitaciones reducidas o sequía, y en el que el gen ERECTA o la variante alélica del mismo o la región que codifica para proteínas del mismo comprende una secuencia de nucleótidos que presenta una identidad de secuencia global de por lo menos 55% con por lo menos 20 nucleótidos de longitud de cualquiera de las SEC ID nº: 1, 3, 5, 7, 9, 11 a 19 ó 21 a 44 o una secuencia complementaria a las mismas.

21. Procedimiento para aumentar el peso de semilla o de grano en una planta que comprende mejorar el nivel de expresión en dicha planta de un gen ERECTA o variante alélica del mismo o región que codifica para proteínas del mismo que comprende una secuencia de nucleótidos que presenta una identidad de secuencia global de por lo

menos 55% con por lo menos 20 nucleótidos de longitud de cualquiera de las SEC ID nº: 1, 3, 5, 7, 9, 11 a 19 ó 21 a 44 o una secuencia complementaria a las mismas.

22. Procedimiento según la reivindicación 20 ó 21, en el que el nivel de expresión se mejora introduciendo un gen 5 ERECTA o una variante alélica del mismo o la región que codifica para proteínas del mismo en una planta

23. Procedimiento según la reivindicación 22, en el que el gen ERECTA o la variante alélica o región que codifica para proteínas comprende una secuencia de nucleótidos seleccionada de entre el grupo constituido por:

10 (a) una secuencia que presenta una identidad de por lo menos 55% con una secuencia seleccionada de entre el grupo constituido por SEC ID nº: 1, SEC ID nº: 3, SEC ID nº: 5, SEC ID nº: 7, SEC ID nº: 9, SEC ID nº: 11, SEC ID nº:12, SEC ID nº: 13, SEC ID nº: 14, SEC ID nº: 15, SEC ID nº: 16, SEC ID nº: 17, SEC ID nº: 18, SEC ID nº: 19, SEC ID nº: 21, SEC ID nº: 22, SEC ID nº: 23, SEC ID nº: 24, SEC ID nº: 25, SEC ID nº: 26, SEC ID nº: 27, SEC ID nº: 28, SEC ID nº: 29, SEC ID nº: 30, SEC ID nº: 31, SEC ID nº: 32, SEC ID nº: 33, SEC ID nº: 34, SEC ID nº: 35,

15 SEC ID nº:36, SEC ID nº: 37, SEC ID nº: 38; SEC ID nº: 39, SEC ID nº: 40, SEC ID nº: 41, SEC ID nº: 42, SEC ID nº: 43 y SEC ID nº:44; y

(b) una secuencia que codifica para una secuencia de aminoácidos que presenta una identidad de por lo menos

55% con una secuencia de aminoácidos seleccionada de entre el grupo constituido por SEC ID nº: 2, SEC ID nº: 4, 20 SEC ID nº: 6, SEC ID nº: 8, SEC ID nº: 10, SEC ID nº: 12, SEC ID nº: 20 y SEC ID nº: 45.