Producción de semillas híbridas.

Un casete de expresión que comprende:

(a) un primer promotor génico que es un promotor específico de tapetum,

de antera, de estambre y/o de polen;

(b) un gen interruptor que codifica un producto capaz de interrumpir la fertilidad masculina, operablementeenlazado al primer promotor génico;

(c) un segundo promotor génico que es un promotor específico floral de ovario, de óvulos, de pistilo, de estilo, deestigma, de aparato transmisor y/o de placenta, opcionalmente enlazado operablemente a una o mássecuencias potenciadoras de la traducción o intrónicas;

(d) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad femenina, operablementeenlazado al segundo promotor génico;

(e) un tercer promotor génico que es inducible mediante la aplicación de un inductor químico exógeno,opcionalmente enlazado operablemente a una o más secuencias potenciadoras de la traducción o intrónicas; y

(f) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad masculina, operablementeenlazado al tercer promotor génico.

Producción de semillas híbridas La presente invención se refiere a métodos para preparar semillas híbridas.

En particular, la presente invención se refiere al control molecular de la esterilidad en plantas de cosechas. Tal esterilidad masculina y femenina en plantas se puede usar en la preparación de semillas híbridas a partir de cosechas que son naturalmente autopolinizadoras.

La presente invención también se refiere a casetes de expresión para la incorporación en plantas, y al uso de tales casetes de expresión en un sistema restaurador de la esterilidad masculina/femenina.

Las plantas híbridas que se hacen crecer a partir de semillas híbridas se benefician de los efectos heteróticos de cruzar dos trasfondos genéticos distintos. La producción de semillas híbridas depende de la capacidad para controlar la autopolinización y asegurar la polinización cruzada de plantas progenitoras masculinas y femeninas.

Existe un número de métodos para controlar la fertilidad del polen. Por ejemplo, en el caso de maíz, que tiene flores masculinas y femeninas separadas, el control de la fertilidad del polen se logra retirando físicamente la inflorescencia o borla masculina, antes del desprendimiento del polen, evitando así la autopolinización.

Sin embargo, la inmensa mayoría de las cosechas importantes tienen órganos reproductivos funcionales tanto masculinos como femeninos en la misma flor. En este caso, la retirada de los órganos productores de polen es muy laborioso y caro. El uso de productos químicos (gametocidas) , particularmente en trigo, maíz (maíz) y arroz, para exterminar o bloquear la producción de polen produce esterilidad masculina transitoria, pero el uso de tales productos químicos es caro. También son un problema la fiabilidad de los productos químicos y su duración de acción.

Existe un considerable interés en desarrollar sistemas de control del polen basándose en mecanismos genéticos que produzcan esterilidad masculina. Hay dos tipos generales: a) esterilidad masculina nuclear, provocada por el fallo de la producción de polen debido a uno o más genes nucleares, y b) esterilidad masculina citoplásmica (CMS) , en la que la producción de polen se bloquea debido a un defecto en un gen en la mitocondria. Los ejemplos de sistemas de esterilidad que usan mecanismos genéticos se describen en los documentos EP412006, WO9627673, EP412911, WO96113588, WO94125593 y EP344029.

Los sistemas nucleares actualmente disponibles se basan en la introducción de un rasgo de esterilidad masculina en una planta progenitora, seguido de la introducción de un gen de la restauración de la fertilidad como resultado de polinización cruzada con otra planta para producir plantas híbridas fértiles. El sistema Paladin, que se describe en el documento WO96/01799, es diferente, y se basa en una separación durante la producción de genes de semillas híbridas que, cuando se expresan juntos en otra planta, tienen un efecto citotóxico, conduciendo a la esterilidad masculina.

El arroz y el trigo son plantas que se autopolinizan y tienen pequeñas flores hermafroditas, y de esta manera el enfoque de la eliminación de la borla adoptado para la producción de semillas híbridas en el maíz no es aplicable. La retirada manual de las anteras es difícil y consume tiempo. Además, el polen del trigo es relativamente pesado y es viable sólo durante un periodo de tiempo corto, raras veces permaneciendo viable durante más de 30 minutos. Por lo tanto, la técnica de plantación usada en la producción de maíz híbrido, es decir, plantar el progenitor masculino en un bloque separado físicamente del progenitor femenino (el estéril masculino) y permitir la polinización por el viento, no funciona bien en el trigo o el arroz. Los progenitores masculinos y femeninos para estas cosechas han de ser interplantados para asegurarse la polinización cruzada. Puesto que las semillas híbridas necesitan comprender más de 95% de híbridos, es necesario eliminar las semillas que se producen de la autopolinización del progenitor masculino, o es necesario hacer que el progenitor masculino sea incapaz de autofertilizarse, y por lo tanto sea incapaz de producir semillas no híbridas. Claramente, la interplantación de las plantas progenitoras significa que la primera opción es difícil excepto que las plantas masculinas sean susceptibles a cierto tratamiento químico al que el progenitor femenino es tolerante, por ejemplo tratamiento con herbicidas.

Nuestra Solicitud de Patente Internacional nº PCT/GB90/00110 (WO90/08830) describe una cascada de secuencias génicas que expresan una proteína que interrumpe la biosíntesis de polen viable en una planta progenitora femenina. En este caso, sin embargo, sólo una de las plantas progenitoras, es decir, el progenitor masculino, es estéril, para minimizar la autopolinización de la planta femenina, y esta planta femenina se cruza con una planta progenitora masculina fértil para producir semillas híbridas fértiles. Sin embargo, no hay ninguna descripción en la bibliografía de un método para producir semillas híbridas en el que ambas plantas progenitoras sean incapaces de autopolinizarse.

La presente invención se refiere a un método mediante el cual se pueden producir semillas híbridas que busca superar los problemas asociados actualmente con la producción de semillas híbridas, particularmente con la producción de semillas híbridas de trigo y arroz.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un casete de expresión que comprende:

(a) una primera secuencia promotora génica que es un promotor específico de tapetum, de antera, de estambre y/o de polen;

(b) un gen interruptor que codifica un producto capaz de interrumpir la fertilidad masculina, operablemente enlazado al primer promotor génico;

(c) una segunda secuencia promotora génica que es un promotor específico floral de ovario, de óvulos, de pistilo, de estilo, de estigma, de aparato transmisor y/o de placenta, opcionalmente enlazado operablemente a una o más secuencias potenciadoras de la traducción o intrónicas;

(d) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad femenina, operablemente enlazado a la segunda secuencia promotora génica;

(e) un tercer promotor génico que es inducible mediante la aplicación de un inductor químico exógeno, opcionalmente enlazado operablemente a una o más secuencias potenciadoras de la traducción o intrónicas; y

(f) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad masculina, operablemente enlazado a la tercera secuencia promotora génica.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un casete de expresión que comprende:

(a) un primer promotor génico que es un promotor específico floral de ovario, de óvulos, de pistilo, de estilo, de estigma, de aparato transmisor y/o de placenta,

(b) un gen interruptor que codifica un producto capaz de interrumpir la fertilidad femenina, enlazado operablemente al primer promotor génico;

(c) un segundo promotor génico que es un promotor específico del tapetum, de antera, de estambre y/o de polen, opcionalmente enlazado operablemente a una o más secuencias potenciadoras o intrónicas;

(d) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad masculina, enlazado operablemente al segundo promotor génico;

(e) un tercer promotor génico que es inducible mediante la aplicación de un inductor químico exógeno, opcionalmente enlazado operablemente a una o más secuencias potenciadoras o intrónicas; y

(f) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad femenina, enlazado operablemente al tercer promotor génico.

Se proporciona un método para producir semillas híbridas, que comprende:

(a) incorporar un casete de expresión según el primer aspecto de la presente invención en una primera planta para generar una planta progenitora femenina hemicigota, aplicar un inductor químico exógeno a la planta progenitora femenina, permitiendo de ese modo que la planta progenitora femenina se autopolinice, obtener semillas de dicha planta progenitora femenina, y seleccionar una planta progenitora femenina, que se hace crecer a partir de dichas semillas, que es homocigota para dicho casete de expresión.

(b) incorporar un casete de expresión según un segundo aspecto de la presente invención en una segunda planta para generar una planta progenitora masculina hemicigota, aplicar un inductor químico exógeno a la planta progenitora masculina, permitiendo... [Seguir leyendo]

1. Un casete de expresión que comprende:

(a) un primer promotor génico que es un promotor específico de tapetum, de antera, de estambre y/o de polen;

(b) un gen interruptor que codifica un producto capaz de interrumpir la fertilidad masculina, operablemente enlazado al primer promotor génico;

(c) un segundo promotor génico que es un promotor específico floral de ovario, de óvulos, de pistilo, de estilo, de estigma, de aparato transmisor y/o de placenta, opcionalmente enlazado operablemente a una o más secuencias potenciadoras de la traducción o intrónicas;

(d) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad femenina, operablemente enlazado al segundo promotor génico;

(e) un tercer promotor génico que es inducible mediante la aplicación de un inductor químico exógeno, opcionalmente enlazado operablemente a una o más secuencias potenciadoras de la traducción o intrónicas; y

(f) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad masculina, operablemente enlazado al tercer promotor génico.

2. Un casete de expresión que comprende:

(a) un primer promotor génico que es un promotor específico floral de ovario, de óvulos, de pistilo, de estilo, de estigma, de aparato transmisor y/o de placenta,

(b) un gen interruptor que codifica un producto capaz de interrumpir la fertilidad femenina, enlazado operablemente al primer promotor génico;

(c) un segundo promotor génico que es un promotor específico del tapetum, de antera, de estambre y/o de polen, opcionalmente enlazado operablemente a una o más secuencias potenciadoras o intrónicas;

(d) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad masculina, enlazado operablemente al segundo promotor génico;

(e) un tercer promotor génico que es inducible mediante la aplicación de un inductor químico exógeno, opcionalmente enlazado operablemente a una o más secuencias potenciadoras o intrónicas; y

(f) un gen restaurador que codifica un producto capaz de restaurar la fertilidad femenina, enlazado operablemente al tercer promotor génico.

3. Un casete de expresión según la reivindicación 1 o reivindicación 2, en el que el gen interruptor codifica un producto que es barnasa o trehalosa fosfato fosfatasa (TPP) .

4. Un casete de expresión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el tercer promotor génico es el promotor Alc A o el promotor GST-27.

5. Tejido vegetal transformado que comprende uno o más de los casetes de expresión de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Una planta, cuyo genoma comprende el casete de expresión de la reivindicación 1.

7. Una planta, cuyo genoma comprende el casete de expresión de la reivindicación 2.

8. Una planta según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en la que dicha planta se selecciona del grupo que consiste en trigo, arroz, maíz, tomate, girasol, remolacha, cánola, algodón, haba de soja y otros vegetales.

9. Una planta según la reivindicación 6, en la que dicha planta es homocigota para el casete de expresión de la reivindicación 1.

10. Una planta según la reivindicación 7, en la que dicha planta es homocigota para el casete de expresión de la reivindicación 2.