GENES INVOLUCRADOS EN LA TOLERANCIA AL ESTRÉS POR EL MEDIO AMBIENTE.

Genes involucrados en la tolerancia al estrés por el medio ambiente La presente invención se relaciona con biología molecular, en particular biología molecular de plantas. En particular, la invención se relaciona con mejoras de la productividad de cultivos de plantas útiles. Una de las limitaciones principales de la productividad de los cultivos es el efecto de las condiciones de estrés del medio ambiente en el crecimiento y desarrollo de la planta. Una meta importante de la biología molecular es la identificación y aislamiento de genes que pueden proporcionar resistencia o tolerancia a tal estrés. Para la agricultura, la creación de plantas transgénicas que contienen tales genes proporciona el potencial para mejorar la resistencia o tolerancia al estrés de las plantas. La sequía, la carga salina, y el congelamiento son tensiones que provocan efectos adversos en el crecimiento de las plantas y la productividad de los cultivos. La respuesta fisiológica a estas tensiones surge de cambios en la expresión génica celular. La expresión de un número de genes ha demostrado que se induce por estas tensiones (Zhu et al., 1997; Shinozaki et al., 1996; Thomashow, 1994). Los productos de estos genes se pueden clasificar en dos grupos: aquellos que protegen directamente contra el estrés del medio ambiente y aquellos que regulan la expresión génica y la transducción de señal en la respuesta al estrés. El primer grupo incluye proteínas que funcionan probablemente al proteger las células de la deshidratación, tal como las enzimas requeridas para la biosíntesis de diversos osmoprotectores, proteínas abundantes en la embriogenia tardía (LEA), proteínas anticongelantes, chaperones, y enzimas de desintoxicación (Shinozaki et al., 1997, Ingram et al., 1996, Bray et al., 1997). El segundo grupo de productos de gen incluye factores de transcripción, proteínas quinasas, y enzimas involucradas en el metabolismo de fosfoinositida (Shinozaki et al., 1997). También se da un repaso de los métodos conocidos para mejorar la tolerancia al estrés en las plantas en Holmberg & Bülow, (1998). Se necesitan definitivamente estudios adicionales para dar una idea de los mecanismos implicados en la respuesta de la planta a las condiciones de estrés del medio ambiente. El estudio de las plantas adaptadas de forma natural a disecación extrema ha llevado a la hipótesis que la información genética para las condiciones de tolerancia al estrés del medio ambiente existe en todas las plantas mayores. En los glicofitos, esta información solo se expresaría en semillas y granos de polen que experimentan un proceso de disecación. La inducción de osmotolerancia en las plantas es muy importante para la productividad de cultivo: 30 a 50 % de la tierra bajo irrigación se afecta actualmente por la salinidad. Diversas evidencias también demuestran que las condiciones moderadas al estrés del medio ambiente a través de la estación de crecimiento tienen un impacto negativo en el crecimiento de la planta y la productividad de cultivo. Por ejemplo se sabe que incluso limitaciones menores en la disponibilidad del agua provocan un índice fotosintético reducido. Lluvias impredecibles, aumento de la salinidad en el suelo al inicio y al final de la estación de crecimiento resultan frecuentemente en crecimiento de la planta y productividad de cultivo reducidos. Estos factores ambientales comparten por lo menos un elemento de estrés y que es el déficit de agua o deshidratación. La sequía es un problema significativo en la agricultura de hoy. Durante los últimos 40 años, por ejemplo, la sequía representó el 74 % de pérdidas totales de cultivos de maíz en los Estados Unidos. Para sostener la productividad bajo condiciones medio ambientales adversas, es importante proporcionar cultivos con una base genética para hacer frente al déficit de agua, por ejemplo mediante la reproducción de mecanismos de tolerancia y retención de agua en cultivos ya que estos pueden crecer y producir bajo estas condiciones adversas. Es un objetivo de la presente invención proporcionar nuevos genes de planta, más particularmente genes de planta que proporcionan el potencial de mejorar las condiciones de tolerancia al estrés osmótico en las plantas. También es un objetivo de la presente invención proporcionar polipéptidos codificados mediante dichos nuevos genes de planta. Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar métodos para producir plantas con condiciones mejoradas de tolerancia o resistencia al estrés osmótico con base en dichos nuevos genes. También es un objeto de la presente invención proporcionar ácidos polinucleicos recombinantes que comprenden dichos nuevos genes. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar células de planta y plantas transformadas con dichos nuevos genes. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar células de planta y plantas con condiciones mejoradas de tolerancia o resistencia al estrés osmótico. 2   La presente invención proporciona materia objeto como se establece en uno y todos los (i) a (xv) adelante: (i) Un ácido polinucleico aislado como se identifica por: (a) SEQ ID NO 73, o la hebra complementaria de la misma; (b) secuencias de ácido polinucleico que hibridan a la secuencia definida en (a); o, (c) secuencias de ácido polinucleico que se degeneran como resultado del código genético para la secuencia de ácido polinucleico definida en (a) o (b); en donde el ácido polinucleico de (a) a (c) codifica un polipéptido de la SEQ ID NO: 74. (ii) Un polipéptido aislado que tiene la secuencia de la SEQ ID NO 74. (iii) Un método para producir una planta con tolerancia o resistencia mejorada al estrés osmótico, dicho método comprende introducir transitoriamente en una célula de planta un ADN recombinante aislado que comprende: - un ácido polinucleico de o como se define en (i), y - un promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico está en la misma unidad transcripcional y bajo el control de dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico se expresa en una cantidad efectiva para conferir tolerancia o resistencia mejorada al estrés osmótico. (iv) Un método para producir una planta con tolerancia o resistencia mejorada al estrés osmótico, dicho método comprende introducir establemente en una célula de planta un ADN recombinante aislado que comprende: - un ácido polinucleico de o como se define en (i), y - un promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico está en la misma unidad transcripcional y bajo el control de dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico se expresa en una cantidad efectiva para conferir tolerancia o resistencia mejorada al estrés osmótico. (v) Un ácido polinucleico recombinante que comprende: un ácido polinucleico de acuerdo con o como se define en (i), y, un promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico está en la misma unidad transcripcional y bajo el control de dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta. (vi) El ácido polinucleico recombinante de (v) en donde dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta es un promotor constitutivo. (vii) El ácido polinucleico recombinante de (v) en donde dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta es un promotor específico de tejido o de órgano o que puede inducir estrés. (viii) El ácido polinucleico recombinante de (v) en donde dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta es el promotor 35S de CaMV. (ix) Una célula anfitriona recombinante transformada con y que comprende el ácido polinucleico recombinante de (v). (x) una célula de planta transformada con y que comprende un ácido polinucleico recombinante de (v). (xi) una planta que consiste esencialmente de células de planta de (x). (xii) Un callo que consiste esencialmente de células de planta de (x). (xiii) Una parte cosechable, órgano, tejido o material de propagación de una planta de (xi), que comprende el ácido polinucleico recombinante de (v). 3   (xiv) El uso de un ácido polinucleico recombinante de (v) para producir plantas transgénicas. (xv) Una composición que comprende una secuencia de ácido polinucleico de o como se define en (i). La materia objeto proporcionada por la invención así pertenece específicamente a la divulgación, descripción y enseñanza de la presente especificación. La presente especificación también describe un método para obtener ácidos polinucleicos que comprenden las secuencias codificantes y/o genes involucrados en el estrés del medio ambiente en las plantas, que comprende la preparación de una colección de cADN que comprende las secuencias... [Seguir leyendo]

(a) SEQ ID NO 73, o la hebra complementaria de la misma; (b) secuencias de ácidos polinucleicos que hibridan a la secuencia definida en (a); o, (c) secuencias de ácidos polinucleicos que se degeneran como resultado del código genético para la secuencia de ácido polinucleico definida en (a) o (b); en donde el ácido polinucleico de (a) a (c) codifica un polipéptido de la SEQ ID NO: 74. 2. Un polipéptido aislado que tiene la secuencia de la SEQ ID NO 74. 3. Un método para producir una planta con tolerancia o resistencia mejorada al estrés osmótico, dicho método comprende introducir transitoriamente en una célula de planta un ADN recombinante aislado que comprende: - un ácido polinucleico de o como se define en la reivindicación 1, y - un promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico está en la misma unidad transcripcional y bajo el control de dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico se expresa en una cantidad efectiva para conferir tolerancia o resistencia mejorada al estrés osmótico. 4. Un método para producir una planta con tolerancia o resistencia mejorada al estrés osmótico, dicho método comprende introducir establemente en una célula de planta un ADN recombinante aislado que comprende: - un ácido polinucleico de o como se define en la reivindicación 1, y - un promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico está en la misma unidad transcripcional y bajo el control de dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico se expresa en una cantidad efectiva para conferir tolerancia o resistencia mejorada al estrés osmótico. 5. Un ácido polinucleico recombinante que comprende: un ácido polinucleico de acuerdo con o como se define en la reivindicación 1, y, un promotor heterólogo que se puede expresar en la planta, por lo que dicho ácido polinucleico está en la misma unidad transcripcional y bajo el control de dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta. 6. El ácido polinucleico recombinante de la reivindicación 5 en donde dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta es un promotor constitutivo. 7. El ácido polinucleico recombinante de la reivindicación 5 en donde dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta es un promotor específico de tejido o de órgano o que puede inducir estrés. 8. El ácido polinucleico recombinante de la reivindicación 5 en donde dicho promotor heterólogo que se puede expresar en la planta es el promotor 35S de CaMV. 9. Una célula anfitriona recombinante transformada con y que comprende el ácido polinucleico recombinante de la reivindicación 5. 10. Una célula de planta transformada con y que comprende un ácido polinucleico recombinante de la reivindicación 5. 11. Una planta que consiste esencialmente de células de planta de la reivindicación 10. 12. Un callo que consiste esencialmente de células de planta de la reivindicación 10. 264   13. Una parte cosechable, órgano, tejido o material de propagación de una planta de la reivindicación 11, que comprende el ácido polinucleico recombinante de la reivindicación 5. 14. El uso de un ácido polinucleico recombinante de la reivindicación 5 para producir plantas transgénicas. 15. Una composición que comprende una secuencia de ácidos polinucleicos de o como se define en la reivindicación 1.   FIGURA 1 A 266   FIGURA 1B 267   FIGURA 2 268   FIGURA 3 269     FIGURA 6 271   FIGURA 7 272   FIGURA 8 273   FIGURA 9 274   FIGURA 10   276   277   278   FIGURA 13 279   FIGURA 14