Uso de una secuencia de ácido nucleico que codifica una proteína que tiene la secuencia de SEQ ID NO:

3 o una proteína al menos 70% idéntica a la SEQ ID NO: 3, o una proteína ortóloga para la generación de plantas transgénicas que tienen una combinación de dos o más de los fenotipos seleccionados del grupo que consiste en: tolerancia a la sequía mejorada, resistencia a enfermedades mejorada y estructura de raíces mejorada

Campo de la invención

La presente invención se refiere al uso de una secuencia de ácido nucleico para la generación de plantas transgénicas que tienen tolerancia a la sequía mejorada y a un método para la generación de plantas transgénicas con tolerancia a la sequía mejorada.

Antecedentes de la invención

Las plantas constantemente enfrentan factores de estrés ambiental que afectan su supervivencia. Los factores de estrés biótico y abiótico adversos pueden reducir el crecimiento y la productividad de las plantas de cultivo. Dado que la tolerancia al estrés biótico y abiótico tiene un impacto directo sobre la productividad de la planta (rendimiento y calidad del producto), se han estudiado ampliamente mecanismos para conferir o mejorar la tolerancia al estrés y se han descrito diversos abordajes para conferir tolerancia al estrés ambiental en la técnica. Sin embargo, aunque los mecanismos más estudiados se refieren a interacciones relativas al estrés biótico o abiótico, en la naturaleza las plantas resisten y responden a múltiples factores de estrés.

Se ha estimado que los factores de estrés ambiental provocan una reducción en el rendimiento del cultivo de hasta 70% en comparación con el rendimiento en condiciones favorables (Boyer, Science 218, 443-448, 1982). Por consiguiente, la estabilidad de los cultivos con respecto a cambios en los factores ambientales es uno de los rasgos más valorados para la reproducción. Sin embargo, la reproducción tradicional se ve restringida por la complejidad de los rasgos de tolerancia al estrés, la baja varianza genética de los componentes de rendimiento y la falta de técnicas de selección eficientes. Por consiguiente, puede ser útil seguir genes específicos que codifican componentes de tolerancia al estrés en la reproducción mediante selección asistida por marcadores, así como también mediante plantas manipuladas genéticamente para ser más tolerantes al estrés.

Entre las complejidades de las reacciones al estrés ambiental en las plantas de cultivo, el uso del modelo simple de Arabidopsis ofrece una oportunidad para un análisis genético preciso de las vías de reacción al estrés comunes a la mayoría de las plantas. La importancia del modelo de Arabidopsis es evidente en ejemplos recientes de mejora de la tolerancia a la sequía, sal y congelación (Jaglo-Ottosen et al., Science 280, 104-106, 1998; Kasuga et al., Nat. Biotechnol. 17, 287-291, 1999) mediante el uso de genes identificados en Arabidopsis. Estos genes son factores de transcripción de la familia ERF/AP2 que regula la expresión de varios genes corriente abajo que confieren resistencia al estrés en distintas plantas heterólogas.

Uno de los estreses ambientales más graves que las plantas tienen que soportar a nivel mundial es el estrés por sequía o estrés por deshidratación. Cuatro décimos de las tierras del mundo destinadas a la agricultura se encuentran en regiones áridas o semiáridas. Además, también las plantas cultivadas en regiones con precipitaciones relativamente altas pueden sufrir episodios de sequía durante la estación de crecimiento. Muchas regiones destinadas a la agricultura, especialmente en países en desarrollo, tienen sistemáticamente pocas lluvias y dependen del riego para mantener los rendimientos. El agua es escasa en muchas regiones y su valor aumentará sin dudas con el calentamiento global, resultando en una necesidad aun mayor de plantas de cultivo tolerantes a la sequía que mantengan los niveles de rendimiento (o incluso que tengan rendimientos mayores) y la calidad del rendimiento en condiciones de poca disponibilidad de agua. Se ha estimado que para producir 1 kg de algodón son necesarios aproximadamente 15.000 litros de agua en la agricultura de regadío, mientras que para 1 kg de arroz son necesarios 4.000 litros. Mejorar o manipular la tolerancia de las plantas de cultivo a episodios cortos o prolongados de sequía y reducir las necesidades de agua de la agricultura de regadío es claramente un objetivo importante.

Si bien la reproducción (por ejemplo, asistida por marcadores) para la tolerancia a la sequía es posible y se está aplicando para una variedad de especies de cultivos (principalmente en cereales tales como maíz, arroz de secano, trigo, sorgo, mijo perla, pero también en otras especies tales como caupí, guandú y alubia Phaseolus), la misma es extremadamente difícil y tediosa porque la tolerancia o resistencia a la sequía es un rasgo complejo, determinado por la interacción de muchos loci e interacciones gen-ambiente. Por consiguiente, se buscan genes únicos, dominantes, que confieran o mejoren la tolerancia a la sequía y que puedan transferirse fácilmente a variedades de cultivos y líneas de reproducción de alto rendimiento. La mayor parte del agua se pierde a través de las hojas, por la transpiración, y muchos abordajes transgénicos se han centrado en modificar la pérdida de agua por medio del cambio de las hojas. Por ejemplo WO00/73475 describe la expresión de una enzima málica C4 NADP+ del maíz en células epidérmicas y células oclusivas del tabaco que, de acuerdo con la divulgación, aumenta la eficiencia del uso del agua de la planta modulando la apertura estomatal. Otros abordajes implican, por ejemplo, la expresión de osmoprotectores tales como azúcares (por ejemplo, enzimas biosintéticas de trehalosa) en plantas para aumentar la tolerancia al estrés hídrico, ver por ejemplo WO99/46370. Otros abordajes se han centrado en cambiar la arquitectura de las raíces de las plantas.

A la fecha, otro abordaje prometedor para mejorar la tolerancia a la sequía es la sobreexpresión de genes CBF/DREB (DREB se refiere a unión a elemento de respuesta a la deshidratación; unión DRE) que codifican varios factores de transcripción AP2/ERF (factor de respuesta a etileno) (WO98/09521). La sobreexpresión de las proteínas CBF/DREB1 en Arabidopsis resultó en un aumento en la tolerancia a la congelación (también denominada como tolerancia a la deshidratación inducida por congelación) (Jaglo-Ottosen et al., Science 280, 104-106, 1998; Liu et al., Plant Cell 10, 1391-1406, 1998; Kasuga et al., Nat. Biotechnol. 17, 287-291, 1999; Gilmour et al. Plant Physiol. 124, 1854-1865, 2000) y mejoró la tolerancia de las plantas recombinantes a la deshidratación provocada por déficit hídrico o exposición a salinidad alta (Liu et al., 1998, supra; Kasuga et al., 1999, supra). Otro factor de transcripción CBF, CBF4, se ha descrito como una regulador de la adaptación a la sequía en Arabidopsis (Haake et al. 2002, Plant Physiology 130, 639-648).

WO 2004/031349 describe un factor de transcripción denominado G1753, que tiene la secuencia SEQ ID NO: 3, tal como se describe a continuación en la presente. Esta referencia también describe plantas de cultivo transgénicas que comprenden una secuencia de ácido nucleico que codifica una proteína que tiene la secuencia SEQ ID NO: 3. De acuerdo con esta referencia, G1753 puede usarse para crear formas enanas de plantas ornamentales y para alterar la señalización de azúcar en plantas.

A pesar de la disponibilidad de algunos genes que se ha demostrado que mejoran la tolerancia a la sequía en una cantidad de especies vegetales, tales como Brassicaceae y Solanaceae, existe la necesidad de identificar otros genes con la capacidad de conferir o mejorar la tolerancia a la sequía cuando se expresan en plantas de cultivo. En una realización, la presente invención proporciona el uso de un gen para la generación de plantas transgénicas que tienen una combinación de dos o más de los siguientes fenotipos: tolerancia a la sequía mejorada, resistencia a enfermedades mejorada y estructura de raíces mejorada.

Los estreses bióticos, como los patógenos (bacterias, hongos, virus) o plagas (insectos, nematodos), son los más comunes y normalmente varios mecanismos protegen a las plantas de la mayoría de estas amenazas. No obstante, en ciertos casos, las plantas exhiben una reacción susceptible a patógenos o plagas específicos y se consideran huéspedes para esos patógenos o plagas. La interacción huésped-patógeno ha sido caracterizada por el concepto gen por gen, donde genes específicos de la planta huésped y un patógeno/plaga interactúan para exhibir una reacción susceptible o resistente. Aunque la genética molecular de tales interacciones se ha caracterizado en los últimos años, el uso de tales genes de resistencia simples ha enfrentado dificultades por la mutabilidad versátil del sistema patógeno que produce la diversidad para superar a los genes de resistencia. En general los genes de resistencia pertenecen a pocas clases generales... [Seguir leyendo]

1. Uso de una secuencia de ácido nucleico que codifica una proteína que tiene la secuencia de SEQ ID NO: 3 o una proteína al menos 70% idéntica a la SEQ ID NO: 3, o una proteína ortóloga para la generación de plantas transgénicas que tienen una combinación de dos o más de los fenotipos seleccionados del grupo que consiste en:

5 tolerancia a la sequía mejorada, resistencia a enfermedades mejorada y estructura de raíces mejorada.

2. Un método para la generación de plantas transgénicas que tienen una combinación de dos o más de los fenotipos seleccionados del grupo que consiste en: tolerancia a la sequía mejorada, resistencia a enfermedades mejorada y estructura de raíces mejorada, que comprende insertar en el genoma de la planta un gen quimérico que comprende una secuencia reguladora de la transcripción activa en células vegetales unida operativamente a una secuencia de ácido nucleico que codifica una proteína que tiene la secuencia de SEQ ID NO: 3 o una proteína al menos 70% idéntica a la SEQ ID NO: 3, o una proteína ortóloga.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde dicha secuencia reguladora de la transcripción se selecciona del grupo que consiste en: un promotor constitutivo, un promotor inducible, un promotor específico de tejido y un promotor regulado por el desarrollo.

4. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, en donde dicha secuencia reguladora de la transcripción es un promotor inducible por estrés.

5. Un método de acuerdo con cualesquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde la secuencia de ácido nucleico codificante tiene la secuencia de SEQ ID NO: 1.