Una planta de girasol que comprende en su genoma al menos una copia de al menos un gen endógeno que comprende un polinucleótido correspondiente a la subunidad mayor de la acetohidroxiácido-sintasa (AHASL),

en que dicho polinucleótido AHASL codifica una proteína AHASL1 resistente al herbicida imidazolinona que comprende la secuencia aminoacídica expuesta en SEQ ID NO: 2 o una planta de girasol de la progenie de esta y en que dicha planta o la progenie de esta presentan un aumento de la resistencia a al menos un herbicida de imidazolinona en comparación con una planta de girasol natural

Plantas de girasol resistentes a herbicidas, polinucleótidos que codifican proteínas correspondientes a la subunidad mayor de la acetohidroxiácido-sintasa resistentes a herbicidas y procedimientos de uso.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere al campo de la biotecnología agrícola, en particular a plantas de girasol resistentes a herbicidas y a nuevas secuencias polinucleotídicas que codifican proteínas correspondientes a la subunidad mayorde la acetohidroxiácido-sintasa de girasol naturales y resistentes a herbicidas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La acetohidroxiácido-sintasa (AHAS; EC 4.1.3.18, también conocida como acetolactato-sintasa o ALS) es la primera enzima que cataliza la síntesis bioquímica de los aminoácidos de cadena ramificada valina, leucina eisoleucina (Singh (1999) "Biosynthesis of valine, leucine and isoleucine", en Plant Amino Acid, Singh, B. K., ed., Marcel Dekker Inc. Nueva York, Nueva York, EE. UU., págs. 227-247) . La AHAS es el sitio de acción de cincofamilias de herbicidas estructuralmente diversas que incluyen las sulfonilureas (Tan y col. (2005) Pest Manag. Sci. 61:246-57; Mallor y -Smith y Retzinger (2003) Weed Technology 17:620-626; LaRossa y Falco (1984) Trends Biotechnol. 2:158-161) , las imidazolinonas (Shaner y col. (1984) Plant Physiol. 76:545-546) , las triazolopirimidinas (Subramanian y Gerwick (1989) "Inhibition of acetolactate synthase by triazolopyrimidines", en Biocatalysis inAgricultural Biotechnology, Whitaker, J. R. y Sonnet, P. E. eds., ACS Symposium Series, American ChemicalSociety, Washington, D. C., págs. 277-288) , los pirimidiniloxibenzoatos (Subramanian y col. (1990) Plant Physiol. 94:239-244) y las sulfonilaminocarboniltriazolinonas (Tan y col. (2005) Pest Manag. Sci. 61:246-57; Mallor y -Smith y Retzinger (2003) Weed Technology 17:620-626) . Los herbicidas de imidazolinona y sulfonilurea se usanampliamente en la agricultura moderna debido a su eficacia a dosis de aplicación muy bajas y a su relativa falta detoxicidad para los animales. Al inhibir la actividad de la AHAS, estas familias de herbicidas impiden el crecimiento y desarrollo posterior de las plantas susceptibles, incluidas muchas especies de malas hierbas. Varios ejemplos deherbicidas de imidazolinona disponibles comercialmente son PURSUIT® (imazetapir) , SCEPTER® (imazaquín) yARSENAL® (imazapir) . Algunos ejemplos de herbicidas de sulfonilurea son clorsulfurón, metsulfurón-metilo, sulfometurón-metilo, clorimurón-etilo, tifensulfurón-metilo, tribenurón-metilo, bensulfurón-metilo, nicosulfurón, etametsulfurón-metilo, rimsulfurón, triflusulfurón-metilo, triasulfurón, primisulfurón-metilo, cinosulfurón. amidosulfurón, flazasulfurón, imazosulfurón, pirazosulfurón-etilo y halosulfurón.

Debido a su alta eficacia y baja toxicidad, los herbicidas de imidazolinona se prefieren para aplicaciónmediante pulverización por encima de una amplia área de vegetación. La capacidad de pulverizar un herbicida porencima de una amplia área de vegetación disminuye los costes asociados con el establecimiento y mantenimientodel cultivo y disminuye la necesidad de la preparación del sitio antes del uso de estos compuestos químicos. Lapulverización por encima de una especie tolerante deseada también resulta en la capacidad de conseguir el máximopotencial de rendimiento de la especie deseada debido a la ausencia de especies competidoras. Sin embargo, lacapacidad de usar estas técnicas de pulverización por encima depende de la presencia de especies resistentes aimidazolinona de la vegetación deseada en el área de la pulverización.

Entre los principales cultivos agrícolas, algunas especies leguminosas como la soja son naturalmenteresistentes a los herbicidas de imidazolinona, debido a su capacidad de metabolizar rápidamente los compuestosherbicidas (Shaner y Robinson (1985) Weed Sci. 33:469-471) . Otros cultivos como el maíz (Newhouse y col. (1992) Plant Physiol. 100:882-886) y arroz (Barret y col. (1989) Crop Safeners for Herbicides, Academic Press, Nueva York, EE. UU., págs. 195-220) son ligeramente susceptibles a los herbicidas de imidazolinona. La sensibilidad diferencial alos herbicidas de imidazolinona depende de la naturaleza química del herbicida concreto y del metabolismodiferencial del compuesto desde una forma tóxica a una forma no tóxica en cada planta (Shaner y col. (1984) Plant Physiol. 76:545-546; Brown y col. (1987) Pestic. Biochem. Physiol. 27:24-29) . Otras diferencias relativas a la fisiología de la planta, como la absorción y la translocación, pueden desempeñar también un papel importante en lasensibilidad (Shaner y Robinson (1985) Weed Sci. 33:469-471) .

Se han producido con éxito plantas resistentes a imidazolinonas, sulfonilureas, triazolopirimidinas ypirimidiniloxibenzoatos mediante mutagénesis de semillas, microsporas, polen y callo en Zea mays, Arabidopsis thaliana, Brassica napus (es decir, colza) , Glycine max, Nicotiana tabacum, remolacha azucarera (Beta vulgaris) yOr y za sativa (Sebastian y col. (1989) Crop Sci. 29:1403-1408; Swanson y col. (1989) Theor. Appl. Genet. 78:525530; Newhouse y col. (1991) Theor. Appl. Genet. 83:65-70; Sathasivan y col. (1991) Plant Physiol. 97:1044-1050; Mourand y col. (1993) J. Heredity 84:91-96; Wright y Penner (1998) Theor. Appl. Genet. 96:612-620; patente de losEE. UU. n° 5.545.822) . En todos los casos, la resistencia se debió a un único gen nuclear parcialmente dominante.Previamente también se habían aislado cuatro plantas de trigo resistentes a imidazolinona después de la mutagénesis de semillas de Triticum aestivum L. cv. Fidel (Newhouse y col. (1992) Plant Physiol. 100:882-886) . Losestudios de heredabilidad confirmaron que la resistencia se debía a un único gen parcialmente dominante. Sobre labase de estudios alélicos, los autores concluyeron que las mutaciones en las cuatro líneas identificadas se localizaban en el mismo locus. Uno de los genes de resistencia del cultivar Fidel se designó FS-4 (Newhouse y col. (1992) Plant Physiol. 100:882-886) .

Las poblaciones de plantas de origen natural de las que se ha descubierto que son resistentes a herbicidasde imidazolinona y/o sulfonilurea también se han usado para el desarrollo de líneas de mejora de girasol resistentesa herbicidas. Recientemente se han desarrollado dos líneas de girasol resistentes a un herbicida de sulfonilureamediante el uso de germoplasma originario de una población silvestre de girasol común (Helianthus annuus) comofuente del carácter de resistencia al herbicida (Miller y Al-Khatib (2004) Crop Sci. 44:1037-1038) . Previamente, White y col. ( (2002) Weed Sci. 50:432-437) habían descrito que algunos individuos de una población silvestre de girasolcomún de Dakota del Sur (EE. UU.) presentaban resistencia cruzada a un herbicida de imidazolinona y un herbicida de sulfonilurea. El análisis de una porción de la región codificante de los genes de la subunidad mayor de la acetohidroxiácido-sintasa (AHASL) de individuos de esta población reveló una mutación puntual que resultaba enuna sustitución del aminoácido Ala por Val en la proteína AHASL de girasol, que corresponde a Ala205 en la proteína AHASL natural de Arabidopsis thaliana (White y col. (2003) Weed Sci. 51:845-853) . Previamente, Al-Khatib y Miller (2000) Crop Sci. 40:869) describieron la producción de cuatro líneas de mejora de girasol resistentes a imidazolinona.

El modelado por ordenador de la conformación tridimensional del complejo inhibidor de la AHAS predicevarios aminoácidos en la cavidad propuesta de unión del inhibidor como sitios en los que la inducción de mutacionesprobablemente confiera resistencia selectiva a imidazolinonas (Ott y col. (1996) J. Mol. Biol. 263:359-368) . De hecho, las plantas de tabaco producidas con algunas de estas mutaciones diseñadas racionalmente en los sitios de uniónpropuestos de la enzima AHAS han mostrado resistencia específica a una única clase de herbicidas (Ott y col. (1996) J. Mol. Biol. 263:359-368) .

También se ha descrito la resistencia de plantas a herbicidas de imidazolinona en numerosas patentes. Laspatentes de los EE. UU. nos 4.761.373, 5.331.107, 5.304.732. 6.211.438, 6.211.439 y 6.222.100 describen en general el uso de un gen modificado de AHAS para producir resistencia a herbicidas en plantas y desvelanespecíficamente ciertas líneas de maíz resistentes a imidazolinona. La patente de los EE. UU. n° 5.013.659 desvelaplantas que muestran resistencia a herbicidas debido a mutaciones en al menos un aminoácido en una o másregiones conservadas. Las mutaciones descritas en ese documento codifican resistencia cruzada paraimidazolinonas y sulfonilureas o resistencia... [Seguir leyendo]

1. Una planta de girasol que comprende en su genoma al menos una copia de al menos un gen endógeno que comprende un polinucleótido correspondiente a la subunidad mayor de la acetohidroxiácido-sintasa (AHASL) , en que dicho polinucleótido AHASL codifica una proteína AHASL1 resistente al herbicida imidazolinona que comprende lasecuencia aminoacídica expuesta en SEQ ID NO: 2 o una planta de girasol de la progenie de esta y en que dichaplanta o la progenie de esta presentan un aumento de la resistencia a al menos un herbicida de imidazolinona encomparación con una planta de girasol natural.

2. La planta de girasol de la reivindicación 1, en que dicha planta presenta un aumento de la resistencia a al menos un herbicida seleccionado del grupo que consta de los herbicidas de sulfonilurea y los herbicidas de triazolopirimidina.

3. La planta de girasol de la reivindicación 1 ó 2, en que dicho polinucleótido AHASL resistente a herbicidascomprende la secuencia nucleotídica expuesta en SEQ ID NO: 1.

4. La planta de girasol de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en que dicha proteína AHASL resistente a herbicidas comprende además al menos un miembro seleccionado del grupo que consta de: (a) una leucina en laposición del aminoácido 559 o en una posición equivalente respecto a la secuencia aminoacídica expuesta en SEQID NO: 12 y (b) uno cualquiera de asparragina, treonina, fenilalanina o valina en la posición del aminoácido 638 o enuna posición equivalente respecto a la secuencia aminoacídica expuesta en SEQ ID NO: 12.

5. Una semilla de la planta de girasol de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en que dicha semillacomprende en su genoma al menos una copia de dicho polinucleótido AHASL.

6. Una planta de girasol de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende lascaracterísticas de resistencia a herbicidas de imidazolinona de la línea GM40 o GM1606, en que una muestra desemilla de cada línea se ha depositado, respectivamente, con el número de depósito de patente ATCC PTA-6716 y el número de depósito de patente PTA-7606, en que dicha planta (a) es de la progenie de la línea GM40 o GM1606;

(b) es un mutante, recombinante o derivado manipulado genéticamente de la línea GM40 o GM1606 o (c) es unaplanta de la progenie de al menos una cualquiera de las plantas de (a) o (b) .

7. Una semilla de la planta de girasol de la reivindicación 6, en que dicha semilla comprende lascaracterísticas de resistencia a herbicidas de imidazolinona de la línea GM40 o GM1606.

8. Un procedimiento para el control de las malas hierbas en la proximidad de una planta de girasol, en quedicho procedimiento comprende la aplicación de una cantidad eficaz de un herbicida de imidazolinona o una mezclade un herbicida de imidazolinona, un herbicida de sulfonilurea y/o un herbicida de triazolopirimidina a las malashierbas y a la planta de girasol, en que dicha planta de girasol es una planta de girasol de acuerdo con unacualquiera de las reivindicaciones 1-4 o 6.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en que dicho herbicida de imidazolinona se selecciona del grupo que consta de: ácido 2- (4-isopropil-4-metil-5-oxo-2-imidazolin-2-il) nicotínico, ácido 2- (4-isopropil-4-metil-5-oxo-2imidazolin-2-il) -3-quinolinocarboxílico, ácido 5-etil-2- (4-isopropil-4-metil-5-oxo-2-imidazolin-2-il) nicotínico, ácido 2- (4isopropil-4-metil-5-oxo-2-imidazolin-2-il) -5- (metoximetil) nicotínico, ácido 2- (4-isopropil-4-metil-5-oxo-2-imidazolin-2-il) 5-metilnicotínico y una mezcla de 6- (4-isopropil-4-metil-5-oxo-2-imidazolin-2-il) -m-toluato de metilo y de 2- (4isopropil-4-metil-5-oxo-2-imidazolin-2-il) -p-toluato de metilo y mezclas de estos.

10. El procedimiento de la reivindicación 8, en que dicho herbicida de sulfonilurea se selecciona del grupo queconsta de: clorsulfurón, metsulfurón-metilo, sulfometurón-metilo, clorimurón-etilo, tifensulfurón-metilo, tribenurónmetilo, bensulfurón-metilo, nicosulfurón, etametsulfurón-metilo, rimsulfurón, triflusulfurón-metilo, triasulfurón, primisulfurón-metilo, cinosulfurón. amidosulfurón, flazasulfurón, imazosulfurón, pirazosulfurón-etilo, halosulfurón y mezclas de estos.

11. Una semilla de la planta de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 o 6, en que dicha semilla se trata conun herbicida de imidazolinona inhibidor de la AHAS o una mezcla de un herbicida de imidazolinona, un herbicida de sulfonilurea y/o un herbicida de triazolopirimidina.

12. Un procedimiento para combatir la vegetación no deseada que comprende la puesta en contacto de una semilla de la planta de cualquiera de las reivindicaciones 1-4 o 6 antes de la siembra y/o después de la pregerminación con un herbicida de imidazolinona inhibidor de la AHAS o una mezcla de un herbicida de imidazolinona, un herbicida de sulfonilurea y/o un herbicida de triazolopirimidina.