Plantas de trigo que exhiben resistencia aumentada a los herbicidas de imidazolinona.

Una planta de trigo que comprende ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples,

en donde la planta de trigo exhibe resistencia incrementada a un herbicida de imidazolinona en comparación con una variedad de tipo salvaje de la planta, y (I) en donde al menos dos de los ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples se seleccionan del grupo constituido por:

a) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 3;

b) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 5;

c) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 4;

d) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 6; y

e) polinucleótidos complementarios para cualquier polinucleótido de a) hasta d);

o (II) en donde dichos al menos dos ácidos nucleicos AHAS mutados comprenden una combinación seleccionada del grupo constituido por: f) combinaciones de (i) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 1 y

(ii) polinucleótidos que comprenden cualquiera de SEQ ID NO: 3 o SEQ ID NO: 5;

g) combinaciones de (i) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 2 y

(ii) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda cualquiera de SEQ ID NO: 4 o SEQ ID NO: 6; y

h) combinaciones de polinucleótidos complementarios para cualquier combinación de polinucleótidos de f) hasta g);

y donde cada uno de los polinucleótidos de a) hasta h) codifica una proteína AHAS.

Plantas de trigo que exhiben resistencia aumentada a los herbicidas de imidazolinona.

REMISIÓN A SOLICITUDES AFINES

Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la Solicitud de Patente Provisional U.S. Núm. de Serie 5 60/311.141, presentada el 9 de agosto de 2001.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general a plantas que exhiben una resistencia incrementada a los herbicidas de imidazolinona. Más específicamente, la presente invención se refiere a plantas de trigo obtenidas por mutagénesis y generación por cruzamiento y transformación que exhiben una resistencia incrementada a los herbicidas de imidazolinona.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La acetohidroxiácido-sintasa (AHAS; EC 4.1.3.18) es la enzima principal que cataliza la síntesis bioquímica de los aminoácidos de cadena ramificada valina, leucina e isoleucina (Singh B. K., 1999 Biosynthesis of valine, leucine and isoleucine en: Singh B. K. (Ed) Plant amino acids. Marcel Dekker Inc. Nueva York, Nueva York., págs. 15 227-247) . AHAS es el sitio de acción de cuatro familias de herbicidas estructuralmente diversos que incluyen las sulfonilureas (LaRossa R. A. y Falco S. C., 1984 Trends Biotechnol 2: 158-161) , las imidazolinonas (Shaner et al; 1984 Plant Physiol 76: 545-546) , las triazolopirimidinas (Subramanian y Gerwick, 1989 Inhibiton of acetolactate synthase by triazolopyrimidines in Whitacker JR, Sonnet PE Biocatalysis in agricultural biotechnology. ACS Symposium Series, American Chemical Society. Washington, D.C., págs. 287-288) , y los pirimidiloxibenzoatos 20 (Subramanian et al., 1990 Plant Physiol 94: 239-244) . Los herbicidas de imidazolinona y sulfonilurea son ampliamente utilizados en la agricultura moderna debido a su eficacia a tasas de aplicación muy bajas y su ausencia relativa de toxicidad en los animales. Por inhibir la actividad de AHAS, estas familias de herbicidas previenen el crecimiento y desarrollo ulteriores de plantas sensibles que incluyen muchas especies de malezas. Varios ejemplos de herbicidas de imidazolinona disponibles comercialmente son PURSUIT® (imazetapir) , SCEPTER® (imazaquin) y

ARSENAL® (imazapir) . Ejemplos de herbicidas de sulfonilurea son clorosulfurón, metsulfurón-metilo, sulfometurónmetilo, clormurón-etilo, tifensulfurón-metilo, tribenurón-metilo, bensulfurón-metilo, nicosulfurón, etametsulfurónmetilo, rimsulfurón, triflusulfurón-metilo, triasulfurón, primisulfurón-metilo, cinosulfurón, amidosulfurón, fluzasulfurón, imazosulfurón, pirazosulfurón-etilo y halosulfurón.

Debido a su alta eficacia y baja toxicidad, los herbicidas de imidazolinona se ven favorecidos para aplicación por

rociado por aspersión desde arriba de una extensa área de vegetación. La posibilidad de pulverizar un herbicida desde arriba de un área extensa de vegetación reduce los costes asociados con el establecimiento y mantenimiento de la plantación y reduce la necesidad de preparación del sitio antes de la utilización de tales productos químicos. La rociado por aspersión desde arriba de una especie tolerante deseada da también como resultado la posibilidad de alcanzar el potencial de rendimiento máximo de la especie deseada debido a la ausencia de especies competitivas.

Sin embargo, la posibilidad de utilizar tales técnicas de rociado por aspersión desde arriba depende de la presencia de especies resistentes a imidazolinona de la vegetación deseada en área a pulverizar.

Entre las cosechas agrícolas principales, algunas especies de leguminosas tales como la soja son naturalmente resistentes a los herbicidas de imidazolinona debido a su capacidad para metabolizar rápidamente los compuestos herbicidas (Shaner y Robinson, 1985 Weed Sci. 33:469-471) . Otras cosechas tales como maíz (Newhouse et al., 40 1992 Plant Physiol. 100:882-886) y arroz (Barrette et al., 1989 Crop Safeners for Herbicides, Academic Press New York, págs. 195-220) son sensibles en cierto grado a los herbicidas de imidazolinona. La sensibilidad diferencial a los herbicidas de imidazolinona depende de la naturaleza química del herbicida particular y el metabolismo diferencial del compuesto desde una forma tóxica a una forma no tóxica en cada planta (Shaner et al., 1984 Plant Physiol. 76:145-546; Brown et al., 1987 Pestic. Biochem. Physiol. 27:24-29) . Otras diferencias fisiológicas de las 45 plantas tales como absorción y translocación juegan también un papel importante en la sensibilidad (Shaner y Robinson, 1985 Weed Sci. 33:469-471) .

Cultivares de cosechas resistentes a imidazolinonas, sulfonilureas y triazolpirimidinas han sido producidos con éxito utilizando semillas, microsporas, polen, y mutagénesis de callo en Zea mays, Arabidopsis thaliana, Brassica napus, Glycine max, y Nicotiana tabacum (Sebastian et al., 1989 Crop Sci. 29:1403-1408; Swanson et al., 1989 Theor. Appl. 50 Genet. 78:525-530; Newhouse et al., 1991 Theor. Appl. Genet. 83:65-70; Sathasivan et al., 1991 Plant Physiol. 97:1044-1050; Mourand et al., 1993 J. Heredity 84:91-96) . En todos los casos, un gen nuclear simple parcialmente dominante confería resistencia. Se aislaron también previamente cuatro plantas de trigo resistentes a imidazolinona después de mutagénesis de semillas de Triticum aestivum L. cv Fidel (Newhouse et al., 1992 Plant Physiol. 100:882886) . Estudios de herencia confirmaron que un solo gen parcialmente dominante confería resistencia. Basándose en estaban localizadas en el mismo locus. Uno de los genes de resistencia del cultivar Fidel se designó FS-4 (Newhouse et al., 1992 Plant Physiol. 100:882-886) .

La modelización basada en computadora de la conformación tridimensional del complejo inhibidor de AHAS predice varios aminoácidos en la bolsa propuesta de fijación de inhibidores como sitios en los que las mutaciones inducidas podrían conferir probablemente resistencia selectiva a las imidazolinonas (Ott et al., 1996 J. Mol. Biol. 263:359-368) . Las plantas de trigo producidas con algunas de estas mutaciones diseñadas racionalmente en los sitios de fijación propuestos de la enzima AHAS han exhibido de hecho resistencia específica a una sola clase de herbicidas (Ott et al., 1996 J. Mol. Biol. 963:359-368) .

Ha sido registrada también resistencia de las plantas a los herbicidas de imidazolinona en cierto número de Patentes. Las Patentes U.S. Núms. 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 AHAS alterado para provocar resistencia a los herbicidas en las plantas, y describen específicamente ciertas líneas de maíz resistentes a imidazolinona. La Patente U.S. Núm. 5.013.659 da a conocer plantas que exhiben resistencia a los herbicidas que poseen mutaciones en al menos un aminoácido en una o más regiones conservadas. Las mutaciones descritas en dicho lugar codifican o bien resistencia cruzada para imidazolinonas y sulfonilureas o resistencia específica a las sulfonilureas, pero no se describe resistencia específica a imidazolinonas. Adicionalmente, la Patente U.S. Núm. 5.731.180 y la Patente U.S. Núm. 5.767.361 dan a conocer un gen aislado que tiene una sustitución de un solo aminoácido en una secuencia de aminoácidos de AHAS de monocotiledóneas de tipo salvaje que da como resultado resistencia específica a imidazolinona.

Hasta la fecha, la técnica anterior no ha descrito plantas de trigo resistentes a imidazolinona que contengan más de un gen AHAS alterado. Tampoco ha descrito la técnica anterior plantas de trigo resistentes a imidazolinona que contengan mutaciones en genomas distintos del genoma del que se deriva el gen FS-4. Por tanto, lo que se precisa en la técnica es la identificación de genes de resistencia a imidazolinona procedentes de genomas adicionales. Se precisan también en la técnica plantas de trigo que exhiban resistencia incrementada a herbicidas tales como imidazolinona y contengan más de un gen AHAS alterado. Se precisan asimismo métodos para controlar el

crecimiento de malezas en la proximidad de tales plantas de trigo. Estas composiciones y métodos permitirían el uso de técnicas de rociado por aspersión desde arriba cuando se aplican herbicidas a áreas que contienen plantas de trigo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona una planta de trigo que comprende ácidos nucleicos AHAS con mutaciones múltiples, en donde la planta de trigo exhibe resistencia incrementada a un herbicida de imidazolinona comparada con una variedad de tipo salvaje de la planta, y (I) en donde al menos dos de los ácidos nucleicos AHAS con mutaciones múltiples se seleccionan del grupo constituido por:

a) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 3;

b) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 5;

c) polinucleótidos... [Seguir leyendo]

1. Una planta de trigo que comprende ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples, en donde la planta de trigo exhibe resistencia incrementada a un herbicida de imidazolinona en comparación con una variedad de tipo salvaje de la planta, y (I) en donde al menos dos de los ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples se seleccionan del grupo constituido por:

a) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 3; b) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 5; c) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 4; d) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 6; y

e) polinucleótidos complementarios para cualquier polinucleótido de a) hasta d) ;

o (II) en donde dichos al menos dos ácidos nucleicos AHAS mutados comprenden una combinación seleccionada del grupo constituido por: f) combinaciones de (i) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 1 y (ii) polinucleótidos que comprenden cualquiera de SEQ ID NO: 3 o SEQ ID NO: 5;

g) combinaciones de (i) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 2 y (ii) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda cualquiera de SEQ ID NO: 4 o SEQ ID NO: 6; y

h) combinaciones de polinucleótidos complementarios para cualquier combinación de polinucleótidos de f) hasta g) ; y 20 donde cada uno de los polinucleótidos de a) hasta h) codifica una proteína AHAS.

2. La planta de trigo de la reivindicación 1, en donde uno de los ácidos nucleicos AHAS mutados comprende una secuencia de polinucleótidos de SEQ ID NO: 1.

3. La planta de trigo de la reivindicación 1, en donde uno de los ácidos nucleicos AHAS mutados comprende una secuencia de polinucleótidos de SEQ ID NO: 3.

4. La planta de trigo de la reivindicación 1, en donde uno de los ácidos nucleicos AHAS mutados comprende una secuencia de polinucleótidos de SEQ ID NO: 5.

5. La planta de trigo de la reivindicación 1, que comprende dos ácidos nucleicos AHAS mutados.

6. La planta de trigo de la reivindicación 1, que comprende tres ácidos nucleicos AHAS mutados.

7. La planta de trigo de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la planta no es transgénica.

8. La planta de trigo de la reivindicación 7, en donde la planta es una progenie generada a partir de la planta de una cualquiera de las líneas Gunner 205, Gunner 208, o Madsen IMI, habiéndose depositado una muestra representativa de la semilla de cada línea respectivamente con la ATCC bajo el Número de Designación en el Depósito de Patentes PTA-4213, PTA-4214, PTA-4255; en donde la planta de la progenie comprende los ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples.

9. Una parte de planta de la planta de trigo de la reivindicación 1, en donde la parte de planta comprende los ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples.

10. Una célula vegetal de la planta de trigo de la reivindicación 1, en donde la célula vegetal comprende los ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples.

11. Una semilla producida por la planta de trigo de la reivindicación 1, en donde la semilla comprende los ácidos 40 nucleicos AHAS mutados múltiples.

12. Una planta de trigo que comprende un ácido nucleico AHAS mutado, en donde la planta de trigo exhibe resistencia incrementada a un herbicida de imidazolinona comparada con una variedad de tipo salvaje de la planta, y en donde el ácido nucleico AHAS mutado se selecciona del grupo constituido por:

a) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 3;

b) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 5; c) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 4; d) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 6; y e) polinucleótidos complementarios para cualquier polinucleótido de a) hasta d) ;

en donde cada uno de los polinucleótidos de a) hasta e) codifica una proteína AHAS.

14. La planta de trigo de la reivindicación 12, en donde el ácido nucleico AHAS mutado comprende una secuencia de polinucleótidos de SEQ ID NO: 5.

15. Una parte de planta de la planta de trigo de la reivindicación 12, en donde la parte de planta comprende el ácido nucleico AHAS mutado.

16. Una célula vegetal de la planta de trigo de la reivindicación 12, en donde la célula vegetal comprende el ácido nucleico AHAS mutado.

17. Una semilla producida por la planta de trigo de la reivindicación 12, en donde la semilla comprende el ácido nucleico AHAS mutado.

18. La planta de trigo de la reivindicación 12, la planta no es transgénica.

19. La planta de trigo de la reivindicación 18, en donde la planta es una progenie generada a partir de la planta de una cualquiera de las líneas Gunner 208, o Madsen IMI, habiéndose depositado respectivamente una muestra representativa de la semilla de cada línea con la ATCC bajo el Número de Designación en el Depósito de Patentes PTA-4214 o PTA-4255; en donde la planta de la progenie comprende el ácido nucleico AHAS mutado.

20. Un ácido nucleico AHAS mutado aislado, en donde el ácido nucleico comprende un polinucleótido 15 seleccionado del grupo constituido por:

a) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 3; b) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 5; c) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 4; d) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 6; y

e) polinucleótidos complementarios para cualquier polinucleótido de a) hasta d) ; en donde cada uno de los polinucleótidos de a) hasta e) codifica una proteína AHAS.

21. El ácido nucleico AHAS mutado aislado de la reivindicación 20, en donde el ácido nucleico comprende un polinucleótido de SEQ ID NO: 3.

22. El ácido nucleico AHAS mutado aislado de la reivindicación 20, en donde el ácido nucleico comprende un 25 polinucleótido de SEQ ID NO: 5.

23. Un método de modificación de la tolerancia de una planta a un herbicida de imidazolinona que comprende modificar la expresión de ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples, en donde al menos dos de los ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples se seleccionan del grupo constituido por:

a) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 3;

b) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 5; c) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 4; d) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 6; y e) polinucleótidos complementarios para cualquier polinucleótido de a) hasta d) ;

o (II) en donde dichos al menos dos ácidos nucleicos AHAS mutados comprenden una combinación seleccionada 35 del grupo constituido por:

f) combinaciones de (i) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 1 y (ii) polinucleótidos que comprenden cualquiera de SEQ ID NO: 3 o SEQ ID NO: 5; g) combinaciones de (i) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 2 y (ii) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda cualquiera de SEQ ID NO: 4 o 40 SEQ ID NO: 6; y h) combinaciones de polinucleótidos complementarios para cualquier combinación de polinucleótidos de f) hasta g) ; y en donde cada uno de los polinucleótidos de a) hasta h) codifica una proteína AHAS.

24. Un método de producción de una planta transgénica que exhibe resistencia incrementada a un herbicida de 45 imidazolinona que comprende:

i) transformar una célula de la planta con uno o más vectores de expresión que comprenden ácidos nucleicos AHAS mutados; y ii) generar a partir de la célula de la planta una planta transgénica con resistencia incrementada a un herbicida de imidazolinona en comparación con una variedad de tipo salvaje de la planta; 50 en donde al menos dos de los ácidos nucleicos AHAS mutados múltiples se seleccionan del grupo constituido por:

a) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 3; 20

b) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 5; c) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 4; d) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 6; y e) polinucleótidos complementarios para cualquier polinucleótido de a) hasta d) ;

o (II) en donde dichos al menos dos ácidos nucleicos AHAS mutados comprenden una combinación seleccionada del grupo constituido por: f) combinaciones de (i) polinucleótidos que comprenden SEQ ID NO: 1 y (ii) polinucleótidos que comprenden cualquiera de SEQ ID NO: 3 o SEQ ID NO: 5; g) combinaciones de (i) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda SEQ ID NO: 2 10 y (ii) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que comprenda cualquiera de SEQ ID NO: 4 o SEQ ID NO: 6; y h) combinaciones de polinucleótidos complementarios para cualquier combinación de polinucleótidos de f) hasta g) ; y en donde cada uno de los polinucleótidos de a) hasta h) codifica una proteína AHAS.

25. Una planta de trigo que comprende, en su locus Als2, un ácido nucleico Imi que codifica un polipéptido IMI que comprende una mutación en el Dominio E que da como resultado una sustitución de serina a asparagina en la proteína IMI en comparación con una proteína AHAS de tipo salvaje, en donde el ácido nucleico Imi confiere a la planta tolerancia incrementada a un herbicida de imidazolinona en comparación con una variedad de tipo salvaje de la planta, y en donde la planta de trigo es una progenie generada a partir de una planta de una cualquiera de las líneas Gunner 208 o Madsen IMI, habiéndose depositado una muestra representativa de semillas de cada línea con la ATCC bajo el Número de Designación en el Depósito de Patentes PTA-4214 o PTA-4255, respectivamente, y dicho ácido nucleico Imi se obtiene con ello a partir de una cualquiera de dichas líneas, respectivamente.

26. La planta de trigo de la reivindicación 25, en donde el ácido nucleico Imi es una secuencia de polinucleótidos Imi2 que codifica un polipéptido que tiene una identidad de al menos 90% con una secuencia entera de aminoácidos 25 de cualquiera de SEQ ID NO: 4 o SEQ ID NO: 6.

27. La planta de trigo de la reivindicación 25, en donde el ácido nucleico Imi es una secuencia de polinucleótidos Imi2 que codifica un polipéptido que tiene una identidad de al menos 95% con una secuencia entera de aminoácidos de cualquiera de SEQ ID NO: 4 o SEQ ID NO: 6.

28. La planta de trigo de la reivindicación 25, en donde el ácido nucleico Imi es una secuencia de polinucleótidos

Imi2 que codifica un polipéptido que tiene una identidad de al menos 99% con una secuencia entera de aminoácidos de cualquiera de SEQ ID NO: 4 o SEQ ID NO: 6.

29. La planta de trigo de la reivindicación 25, en donde el ácido nucleico Imi es una secuencia de polinucleótidos Imi2 que codifica un polipéptido que comprende la secuencia de aminoácidos de cualquiera de SEQ ID NO: 4 o SEQ ID NO: 6.

30. La planta de trigo de la reivindicación 25, en donde el ácido nucleico Imi comprende un polinucleótido de Imi2 que comprende la secuencia de aminoácidos de cualquiera de SEQ ID NO: 3 o SEQ ID NO: 5.

31. La planta de trigo de la reivindicación 25, en donde la planta es una planta recombinante o modificada por ingeniería genética, preparada a partir de una planta de una cualquiera de las líneas Gunner 208, o Madsen IMI, habiéndose depositado una muestra representativa de semilla de cada línea con la ATCC bajo el Número de Designación en el Depósito de Patentes PTA-4214 o PTA-4255, respectivamente.

32. Un ácido nucleico AHAS mutado aislado, en donde el ácido nucleico comprende un polinucleótido a) que se selecciona del grupo constituido por: i) polinucleótidos que codifican cualquier polipéptido que tiene una identidad de al menos 90% con una secuencia entera de aminoácidos representada en cualquiera de SEQ ID NO: 4 o SEQ

ID NO:6, en donde el polipéptido comprende una sustitución de serina a asparagina en el Dominio E comparado con una proteína AHAS de tipo salvaje y en donde el polipéptido confiere resistencia incrementada a imidazolinona a una planta, célula de planta, parte de planta, semilla de planta o tejido de planta cuando el polipéptido se expresa en los mismos; y

ii) polinucleótidos complementarios para los mismos; y 50 b) codifica una proteína AHAS.

33. El ácido nucleico de acuerdo con la reivindicación 32, en donde dicho polipéptido codificado tiene una identidad de al menos 95% con dicha secuencia entera de aminoácidos.

34. El ácido nucleico de acuerdo con la reivindicación 32, en donde dicho polipéptido codificado tiene una

identidad de al menos 99% con dicha secuencia entera de aminoácidos. 21

35. El ácido nucleico de acuerdo con la reivindicación 32, en donde dicho polipéptido codificado comprende la secuencia de aminoácidos de cualquiera de SEQ ID NO: 4 o SEQ ID NO: 6.

36. El ácido nucleico de acuerdo con la reivindicación 32, en donde los polinucleótidos de dicho grupo (i) comprenden la secuencia de cualquiera de SEQ ID NO: 3 o SEQ ID NO: 5.