Mejoramiento Genético Inverso.

Método para producir de manera eficaz plantas homocigotas a partir de una planta de partida heterocigota,

que comprende: a) proporcionar una planta de partida heterocigota;

b) permitir que la planta de partida produzca células haploides a la vez que evita o suprime al menos parcialmente la aparición de recombinación con el fin de obtener un número limitado de células haploides genéticamente diferentes;

c) crear plantas homocigotas a partir de las células haploides obtenidas de ese modo; y

d) seleccionar las plantas que tienen el conjunto deseado de cromosomas.

Mejoramiento Genético Inverso Campo de la invención Esta invención se refiere a un método para producir de manera eficaz plantas homocigotas a partir de una planta de partida heterocigota. La invención se refiere en particular a la utilización de este método en fitomejoramiento para producir líneas parentales para la producción de descendencia híbrida.

Antecedentes de la invención El fitomejoramiento es uno de los logros más antiguos del hombre. Comenzó cuando domesticó plantas haciéndolas crecer en condiciones controladas y seleccionando aquellos tipos que proporcionaban una fuente fiable de alimentos. La característica más importante que contribuye al alto rendimiento de muchas nuevas variedades es su naturaleza híbrida. El ejemplo más espectacular es el maíz híbrido, que se introdujo por primera vez en cantidades significativas en 1932 y representa en la actualidad aproximadamente 95% de la superficie cultivada de maíz en los Estados Unidos. Actualmente están disponibles variedades híbridas en cultivos tales como sorgo, remolacha azucarera, girasol, cebolla, semillas de ricino, colza, puerro, pepino, tomate, espinaca, melón, pimiento, zanahoria, repollo, coliflor, brécol, rábano, berenjena, etc., en hongos, tales como setas, y en animales, tales como aves de corral y peces.

J. Sneep y A. Hendriksen (1979, Pudoc, Centre for Agricultural Publishing and Documentation Wageningen) , ilustra varios métodos para el fitomejoramiento que se han aplicado con éxito durante las últimas décadas y que dan como resultado variedades que se cultivan hoy en día. En el Capítulo "Current breeding methods", J. Sneep y A. Hendriksen (1979) (más arriba, páginas 104-233) , describen técnicas generales de mejoramiento genético, pero también las tecnologías de mejoramiento genético específicas para numerosos cultivos, tales como patata, remolacha azucarera, maíz, girasol, etc.

En general, las selecciones se realizan a partir de una colección de plantas que pueden derivar de semillas procedentes del mercado (variedades comerciales) , accesos de bancos de genes, variedades locales, etc. A partir de esta colección, se seleccionan las "mejores" plantas y se cruzan acuerdo con la técnica. Así tradicionalmente, se obtienen mediante mejoramiento genético líneas puras o poblaciones homogéneas.

El fitomejoramiento tiene el objetivo de producir variedades mejoradas de cultivos basándose en la explotación de la variación genética, que existe en el germoplasma de una especie vegetal. La variación genética se obtiene tradicionalmente al cruzar dos plantas genéticamente diferentes para crear una progenie híbrida. El genotipo de una planta de la progenie es el resultado de la combinación de los genotipos de los gametos masculino y femenino, que a través de la fusión dan como resultado un cigoto, a partir del cual se desarrolla en última instancia la planta de la progenie. Los gametos se forman por generación gametofítica durante el ciclo de vida de una planta y por lo tanto la variación genética de los gametos se refleja en los genotipos de los gametofitos. Los gametofitos se diferencian a partir de esporas, que son producidas por la generación esporofítica durante el ciclo de vida de la planta. Las esporas se producen a partir de células diferenciadas en los órganos reproductores de una planta a través de un proceso de división celular especializado denominado meiosis.

Durante la meiosis la segregación cromosómica y la recombinación son los procesos que causan una reclasificación independiente y la generación de nuevas combinaciones de los factores genéticos de un genoma diploide en un genoma haploide de los gametofitos. El genotipo de una planta de la progenie es la combinación de los genotipos de un gameto masculino y uno femenino, que se fusionan para formar un nuevo esporofito. Por lo tanto, se puede considerar que la meiosis es un proceso fundamental durante el ciclo de vida de cualquier organismo vivo para crear variabilidad genética.

Esta variabilidad se utiliza para obtener plantas deseadas con nuevas propiedades. A menudo, la combinación de las diferentes propiedades de los dos progenitores en un híbrido es más ventajosa que una planta homocigota (parental) . La producción de tales híbridos es sin embargo bastante complicada. En el caso de los híbridos F1, varias supuestas líneas parentales se vuelven primero homocigotas, p. ej., por medio de muchas generaciones de endogamia y selección y, posteriormente, se cruzan en varias combinaciones para estudiar su capacidad de combinación. Las mejores combinaciones y sus respectivas líneas parentales son posteriormente retenidas y dan lugar a una variedad comercial de la F1.

Sin embargo, la forma normal de obtención de híbridos deseables requiere mucho tiempo puesto que se tienen que producir en primer lugar las líneas parentales homocigotas y después se tiene que seleccionar la combinación deseada de dos de estas líneas parentales homocigotas. Este proceso requiere varias generaciones.

También en el caso de los animales, como por ejemplo, animales de granja, tales como ganado vacuno, cerdos, peces, tales como el salmón y hongos, tales como los setas, pueden ser deseables los híbridos, pero, ya que los animales tardan más tiempo en alcanzar la madurez sexual y reproducirse, se requiere aún más tiempo para producir líneas homocigotas y seleccionar la mejor combinación de esas para producir un híbrido. Los ejemplos de los animales para los cuales puede ser útil la invención incluyen la trucha arco iris y peces de acuario, tales como el pez cebra.

Compendio de la invención Por lo tanto, un primer objeto de la presente invención es proporcionar un método alternativo para proporcionar líneas parentales homocigotas para la producción de híbridos.

Un segundo objeto de la invención es el uso de este método para proporcionar aún más flexibilidad en la combinación de rasgos parentales deseables en la descendencia heterocigota.

De acuerdo con la invención, se encontró sorprendentemente que es posible lo contrario del mejoramiento genético tradicional, es decir, partir de la planta heterocigota para producir líneas parentales homocigotas. Las líneas parentales homocigotas pueden reconstituir la planta o animal heterocigoto original mediante cruzamiento, si se desea, incluso en una gran cantidad. Una planta heterocigota individual se puede convertir sorprendentemente en una variedad heterocigota (híbrido F1) sin necesidad de propagación vegetativa, pero como resultado del cruzamiento de 2 líneas homocigotas derivadas de la planta seleccionada original.

La presente invención se refiere de ese modo a un método para producir eficazmente plantas homocigotas a partir de una planta de partida heterocigota, que comprende:

a) proporcionar una planta de partida heterocigota;

b) permitir que la planta de partida produzca células haploides, mientras se evita al menos parcialmente o se suprime la aparición de recombinación con el fin de obtener un número limitado de células haploides genéticamente diferentes;

c) crear plantas homocigotas a partir de las células haploides obtenidas de este modo; y

d) seleccionar las plantas que tienen el conjunto deseado de cromosomas.

En una realización preferida de la invención se evita al menos parcialmente o se suprime la recombinación en contraste con las situaciones en las que la planta de partida se selecciona por su incapacidad para experimentar recombinación tras la formación de las células haploides.

Al prevenir o suprimir la recombinación se puede limitar o incluso evitar la variación normal que surge en cada cruce natural. Como resultado de lo mismo, se reduce considerablemente el número de células haploides que tienen diferentes conjuntos de cromosomas. Debido a esto, se pueden identificar con bastante facilidad la célula u organismo regenerados a partir de allí con el conjunto deseado de cromosomas.

Cuando se duplica el conjunto de cromosomas de tal célula u organismo regenerados a partir de allí surge una célula u organismo homocigoto. Tal organismo se puede utilizar después en cruces con otro organismo homocigoto producido de la misma manera a partir del mismo organismo donador para producir un organismo híbrido.

El "conjunto deseado de cromosomas" puede ser uno de diversas variantes. En caso de que se vaya a producir el híbrido de partida original los dos organismos homocigotos producidos de acuerdo con la invención deben tener juntos el conjunto exacto de cromosomas del organismo de partida. Esto se consigue cuando ambos progenitores tienen el mismo conjunto de cromosomas que los gametos que formaron el híbrido. Sin embargo, también es posible que la nueva... [Seguir leyendo]

1. Método para producir de manera eficaz plantas homocigotas a partir de una planta de partida heterocigota, que comprende:

a) proporcionar una planta de partida heterocigota;

b) permitir que la planta de partida produzca células haploides a la vez que evita o suprime al menos parcialmente la aparición de recombinación con el fin de obtener un número limitado de células haploides genéticamente diferentes;

c) crear plantas homocigotas a partir de las células haploides obtenidas de ese modo; y

d) seleccionar las plantas que tienen el conjunto deseado de cromosomas.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la prevención o supresión de la recombinación se consigue interfiriendo con uno o más genes diana implicados en la recombinación.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el gen diana está implicado en roturas de la doble cadena.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el gen diana se selecciona del grupo que consiste en SPO11, MER1, MER2, MRE2, MEI4, REC102, REC104, REC114, MEK1/MRE4, RED1, HOP1, RAD50, MRE11, XRS2.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el gen diana está implicado en el emparejamiento de cromosomas y/o el intercambio de cadenas.

6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el gen diana se selecciona del grupo que consiste en RHD54/TID1, DMC1, SAE3, RED1, HOP1, HOP2, REC8, MER1, MRE2, ZIP1, ZIP2, MEI5, RAD51, RAD52, RAD54, RAD55, RAD57, RPA, SMC3, SCC1, MSH2, MSH3, MSH6, PMS1, SOLODANCERS, HIM6, CHK2.

7. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el gen diana está implicado en el proceso de recombinación meiótica.

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el gen diana se selecciona del grupo que consiste en SGS1, MSH4, MSH5, ZIP1 y ZIP2.

9. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2-8, en donde la interferencia con el gen diana consiste en evitar la transcripción del mismo.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la transcripción se evita por medio de oligonucleótidos de ARN, oligonucleótidos de ADN o moléculas de ARNi dirigidos contra el promotor del gen diana.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la transcripción se evita por medio de la expresión de un factor de transcripción que actúa negativamente que actúa sobre el promotor del gen diana.

12. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2-8, en donde la interferencia con el gen diana consiste en desestabilizar el ARNm o el transcrito del gen diana.

13. Método de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el ARNm del gen diana se desestabiliza por medio de moléculas de ácido nucleico que son complementarias al ARNm o transcrito del gen diana seleccionados del grupo que consiste de ARN antisentido, moléculas de ARNi, moléculas de Silenciamiento Génico Inducido por Virus (VIGS) , moléculas co-supresoras, oligonucleótidos de ARN u oligonucleótidos de ADN.

14. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2-8, en donde la interferencia con el gen diana consiste en la inhibición del producto de expresión del gen diana.

15. Método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el producto de expresión del gen diana es inhibido por medio de uno o más productos de expresión de uno o más constructos de ácido nucleico negativos dominantes.

16. Método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el producto de expresión del gen diana es inhibido por medio de la expresión (en exceso) de uno o más supresores de que interactúan con el producto del gen diana.

17. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-16, en donde la etapa de creación de plantas homocigotas a partir de las células haploides obtenidas de ese modo se lleva a cabo por medio de la técnica de dobles haploides.

18. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-16, en donde la etapa de creación de plantas homocigotas a partir de las células haploides obtenidos de ese modo se lleva a cabo por medio de la restitución de la segunda división.

19. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-16, en donde la etapa de creación de plantas

homocigotas a partir de las células haploides obtenidas de ese modo se lleva a cabo por medio de auto-polinización de la planta que contiene las células haploides para producir una población de semillas, utilizando la genotipificación molecular para identificar las semillas homocigotas entre la población y haciendo crecer las plantas a partir de las semillas homocigotas así identificadas.

20. Uso del método de acuerdo con la reivindicación 1-19 para la fabricación de líneas parentales para la producción 10 de semillas híbridas F1.