Procedimientos para potenciar la tolerancia a la sequía en plantas y procedimientos de los mismos.

Una planta tolerante a la sequía que tiene insertada en el genoma de sus células un ADN recombinante quecodifica una proteína que comprende un dominio de choque frío y que tiene al menos el 80 % de identidad sobre lalongitud entera de las SEC ID Nº:

1, 2, 63 ó 65, en la que la expresión de dicha proteína confiere tolerancia a lasequía a dicha planta en comparación con una planta no transformada de la misma especie, siendo la sequíasimulada dando a las plantas un 95 % o menos de agua que a una planta de control y determinando diferencias enel vigor, el crecimiento, el tamaño o la longitud de las raíces.

Procedimientos para potenciar la tolerancia a la sequía en plantas y procedimientos de los mismos Campo de la invención La presente invención se refiere a la tolerancia a la sequía en plantas. Específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento de aumento de la tolerancia a la sequía de plantas que expresan una proteína (s) de choque frío dentro de las células de dicha planta.

Antecedentes La producción de semillas y frutos son industrias comerciales de múltiples billones de dólares y fuentes primarias de ingreso para numerosos estados en los Estados Unidos y para muchos países en todo el mundo. Semillas comercialmente valiosas incluyen, por ejemplo, canola, semillas de algodón y semillas de girasol, que son apreciadas para el aceite vegetal que puede prensarse a partir de la semilla. Las semillas de plantas leguminosas tales como guisantes, judías y lentejas también son comercialmente valiosas ya que son ricas en proteínas, consistiendo las sojas, por ejemplo, en 40-45 % de proteína y 18 % de grasas y aceites. Además, el café es un cultivo valioso preparado a partir de semillas secadas y tostadas de plantas de Coffea arabica, mientras que el chocolate se prepara a partir de la semilla o “judía” del cacao. Similarmente, muchos frutos y semillas son comercialmente valiosos, que incluyen, por ejemplo, maíz, arroz, trigo, cebada y otros cereales, frutos secos, legumbres, tomates y frutas cítricas. Por ejemplo, las semillas de maíz se preparan en muchos artículos de comida o artículos usados en la cocina tales como tortillas para tacos, aceite de maíz, tortillas, copos de maíz, harina de maíz y muchos otros. El maíz también se usa como material de partida en muchos procedimientos de producción que incluyen, pero no se limitan a, producción de pienso y etanol.

La producción de semillas y frutos están ambos limitados inherentemente debido al estrés biótico y abiótico. La soja (Glycine max) , por ejemplo, es una especie de cultivo que sufre la pérdida de germinación de semilla durante el almacenamiento y no logra germinar cuando las temperaturas de la tierra son frías (Zhang y col., Plant Soil 188: (1997) ) . Esto también es cierto en maíz y otras plantas de importancia agronómica. La mejora de la tolerancia al estrés abiótico en plantas sería una ventaja agronómica para los productores, permitiendo el crecimiento y/o germinación creciente en frío, sequía, inundación, calor, estrés por UV, aumentos de ozono, lluvia ácida, polución, estrés por sales, metales pesados, tierras mineralizadas y otros estreses abióticos. El estrés biótico, tal como infección fúngica y vírica, también produce grandes pérdidas de cultivos en el mundo.

El cultivo tradicional (cruce de alelos específicos de un genotipo en otro) se ha usado durante siglos para aumentar la tolerancia al estrés biótico, tolerancia al estrés abiótico y rendimiento. El cultivo tradicional está limitado inherentemente al número limitado de alelos presentes en las plantas parentales. Esto limita a su vez la cantidad de variabilidad genética que puede añadirse de este modo. La biología molecular ha permitido que los inventores de la presente invención busquen poco a poco genes que mejorarán la tolerancia al estrés en plantas. Los presentes inventores buscaron determinar cómo otros organismos reaccionan a y toleran condiciones estresantes. Las proteínas de choque frío son parte de un sistema usado por bacterias y otros organismos para sobrevivir a condiciones de frío y estresantes.

El documento WO 90/09447 desvela una proteína de choque frío A de E. coli y contempla el uso de esa proteína para proteger cosechas del daño por heladas.

Los inventores propusieron que la disposición de genes que codifican las proteínas de choque frío, y proteínas relacionadas con ellas, en plantas y que las expresan aumentaría la tolerancia al estrés por frío, sequía, calor, agua, y a otro estrés abiótico de plantas, además de tolerancia al estrés fúngico, vírico y otro estrés biótico de plantas. También creen que usando genes que son homólogos a proteínas de choque frío, o tienen similitud de secuencias, también aumentaría la tolerancia al estrés biótico y abiótico.

La presente invención es útil para agricultores para limitar sus pérdidas debidas al estrés por sequía.

Resumen de la invención La presente invención proporciona una planta que expresa una proteína de choque frío (Csp) en las células de la planta. La expresión de esta csp conduce a una mayor tolerancia a la sequía dentro de dicha planta. Por tanto, la invención proporciona

(1) una planta tolerante a la sequía que tiene insertada en el genoma de sus células un ADN recombinante que codifica una proteína que comprende un dominio de choque frío y que tiene al menos el 80 % de identidad sobre la longitud entera de las SEC ID Nº: 1, 2, 63 ó 65, en el que la expresión de dicha proteína confiere la tolerancia a la sequía a dicha planta en comparación con una planta no transformada de la misma especie, siendo la sequía simulada dando a las plantas un 95 % o menos de agua que a una planta de control y determinando diferencias en el vigor, crecimiento, tamaño o longitud de las raíces;

(2) un procedimiento de producir una planta que tiene tolerancia a la sequía potenciada, que comprende insertar

en el genoma de una célula o células de planta un ADN recombinante que codifica una proteína que comprende un dominio de choque frío y que tiene al menos el 80 % de identidad sobre la longitud entera de las SEC ID Nº: 1, 2, 63 ó 65, y seleccionar plantas que presentan la tolerancia a la sequía potenciada como se define en (1) anteriormente; y

(3) el uso de un ADN recombinante que codifica una proteína que comprende un dominio de choque frío y que tiene al menos el 80 % de identidad sobre la longitud entera de las SEC ID Nº: 1, 2, 63 ó 65, para producir una planta que tiene tolerancia a la sequía potenciada como se define en (1) anteriormente.

En una realización, un polinucleótido que codifica una csp es expresado por un promotor operativamente ligado que funciona en plantas, y un terminador que funciona en plantas.

Más especialmente, tal molécula de ADN recombinante comprende, en la dirección 5' a 3', un primer polinucleótido de ADN que comprende un promotor que funciona en plantas, operativamente ligado a un segundo polinucleótido de ADN que codifica una proteína de choque frío, operativamente ligada a un polinucleótido de ADN de terminación de la transcripción de 3' que proporciona un sitio de poliadenilación. El primer polinucleótido de ADN es frecuentemente ventajosamente heterólogo al segundo polinucleótido de ADN. La molécula de ADN recombinante puede tener un intrón insertado entre el primer polinucleótido de ADN y el segundo polinucleótido de ADN. En la molécula de ADN recombinante, el segundo polinucleótido de ADN puede codificar una proteína que comprende el motivo en SEC ID Nº: 3.

En la molécula de ADN recombinante, el promotor está seleccionado del grupo que consiste en promotores inducibles, promotores constitutivos, promotores regulados temporales, promotores regulados por el desarrollo, promotores preferidos por tejido, promotores potenciados por el frío, promotores específicos para frío, promotores potenciados por el estrés, promotores específicos para el estrés, promotores inducibles por la sequía, promotores inducibles por deficiencia de agua y promotores específicos para tejido.

Las células vegetales y las plantas contienen en su genoma moléculas de ADN recombinante como se describe e incluyen los propágulos y la progenie producidas a partir de las mismas. Las plantas incluyen, pero no se limitan a, plantas de cultivo, monocotiledóneas y dicotiledóneas. Más específicamente, éstas podrían incluir soja, maíz, canola, arroz, algodón, cebada, avena, hierbas de césped, algodón y trigo.

Un procedimiento de la invención comprende las etapas de a) insertar en el genoma de una célula o células de planta una molécula de ADN recombinante que comprende ADN que codifica una proteína de choque frío, b) obtener una célula o células de planta transformada, c) regenerar plantas a partir de dicha (s) célula (s) de planta transformada; y d) seleccionar plantas que presentan el rasgo potenciado.

En la invención se seleccionan plantas que presentan tolerancia a la sequía potenciada.

La planta de la invención también incluye propágulos que contienen las moléculas de ADN recombinante anteriores, cuando se plantan o se hace que germinen de otro modo, y un campo de plantas germinadas a partir de dichos propágulos, por ejemplo, cuando tales propágulos son semillas.... [Seguir leyendo]

1. Una planta tolerante a la sequía que tiene insertada en el genoma de sus células un ADN recombinante que codifica una proteína que comprende un dominio de choque frío y que tiene al menos el 80 % de identidad sobre la longitud entera de las SEC ID Nº: 1, 2, 63 ó 65, en la que la expresión de dicha proteína confiere tolerancia a la sequía a dicha planta en comparación con una planta no transformada de la misma especie, siendo la sequía simulada dando a las plantas un 95 % o menos de agua que a una planta de control y determinando diferencias en el vigor, el crecimiento, el tamaño o la longitud de las raíces.

2. La planta de la reivindicación 1, en la que dicha proteína es una proteína de choque frío bacteriana.

3. La planta de la reivindicación 1, en la que dicha proteína tiene al menos el 90 % de identidad sobre la longitud entera de las SEC ID Nº: 1, 2, 63 ó 65.

4. La planta de la reivindicación 3, en la que dicha proteína tiene una secuencia de aminoácidos de la SEC ID Nº: 1, 2, 63 ó 65.

5. La planta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dicha planta es

(i) una planta de maíz; o

(ii) una planta de soja; o

(iii) una planta de algodón; o

(iv) una planta de trigo; o

(v) una planta de cebada; o

(vi) una planta de canola.

6. Un procedimiento de producción de una planta que tiene tolerancia a la sequía potenciada que comprende insertar en el genoma de una célula o células de planta un ADN recombinante que codifica una proteína que comprende un dominio de choque frío y que tiene al menos el 80 % de identidad sobre la longitud entera de las SEC ID Nº: 1, 2, 63 ó 65, y seleccionar plantas que presentan la tolerancia a la sequía potenciada como se define en la reivindicación 1.

7. Uso de un ADN recombinante que codifica una proteína que comprende un dominio de choque frío y que tiene al menos el 80 % de identidad sobre la longitud entera de las SEC ID Nº: 1, 2, 63 ó 65 para producir una planta que tiene tolerancia a la sequía potenciada como se define en la reivindicación 1.