Reproducción casi inversa.

Método para producir una planta homocigótica a partir de una planta heterocigótica que comprende:

a. someter las plantas heterocigóticas a estrés ambiental, donde el estrés ambiental se selecciona deestrés de temperatura, NO2, oxido nitroso N2O, o combinaciones de éstos, o modificar genéticamente laplanta heterocigótica con una construcción genética que permita la interferencia con las funciones génicasinvolucradas en la segunda división de la meiosis, para producir un numero de esporas SDR-O superior alpromedio.

b. regenerar las plantas SDR-O a partir de esporas SDR-O; y

c. producir la planta homocigótica a partir de las plantas SDR-O así obtenidas.

Reproducción casi inversa La presente invención se refiere a un método para producir un organismo no humano homocigoto a partir de un organismo no humano heterocigoto, el cual puede ser cruzado con un organismo homocigoto para obtener un híbrido. La invención se refiere en particular a las plantas.

La mejora vegetal es una de las ocupaciones fundamentales de la humanidad que es de importancia esencial para proporcionar especies domesticadas que alimentan al mundo. La mejora vegetal es consecuentemente antigua y se basó originalmente en la selección y propagación de las plantas que destacaban en los campos de selección locales.

La mejora vegetal moderna depende altamente del conocimiento de la genética y con el apoyo tecnológico de métodos tales como doble haploides (DH) (véase fi . Haploids in Crop Improvement II eds; Palmer C, Keller W, and Kasha K (2005) in: Biotechnology in Agriculture and Forestr y 56 Eds; Nagata T, Lörz H, and Widholm J. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, ISBN 3-500-22224-3) y los marcadores moleculares (véase fi. De Vienne ed. (2003) Molecular Markers in Plant Genetics and Biotechnology. Science publishers Inc. Enfield, NH USA. ISBN 157808-239-0) .

Los mecanismos genéticos durante la reproducción sexual han evolucionado para aumentar la variabilidad genética que aumenta las posibilidades de supervivencia de una especie en un entorno cambiante. La recombinación meiótica, la distribución al azar de cromosomas y el sistema de apareamiento son los principales factores que contribuyen en este aspecto. Sin embargo, en la mejora vegetal estos mecanismos pueden actuar de forma contraproducente, sobre todo en aquellos casos en que plantas genéticamente heterocigóticas se han relacionado con un alto valor agronómico u horticultural. La redistribución de los factores genéticos da como resultado la producción de plantas genéticamente diferentes y por lo tanto plantas heterogéneas y por consecuencia la pérdida de las características comercialmente deseables.

Con el fin de contrarrestar este efecto, están disponibles varias tecnologías para el mejorador vegetal. Una posibilidad es propagar plantas vegetativamente lo que conduce a una conservación completa de su composición genética ya que la multiplicación se produce exclusivamente a través de la mitosis. Para muchas especies de plantas, el cultivo de tejidos in vitro se utiliza para propagar las plantas vegetativamente aunque también se pueden aplicar otros métodos como la producción de esquejes in vivo.

Una desventaja de la propagación vegetativa cuando se compara con la propagación a través de semillas es el hecho de que es un trabajo intensivo y por lo tanto costoso. Además, es difícil almacenar las plantas durante períodos más largos de tiempo que plantean problemas logísticos y los riesgos de infecciones del material vegetal con agentes patógenos, como los virus, son considerablemente mayores en comparación con una situación en la cual el material vegetal se propaga a través de semillas.

Como alternativa, la propagación vegetativa se puede lograr a través de la formación de semillas asexuales, que se conoce generalmente como la apomixis. La apomixis que se produce de forma natural en un número de especies se puede inducir en especies de plantas de propagación sexual por ingeniería genética. Actualmente, sin embargo, los genes responsables de las diferentes etapas de la apomixis i. e. la apomeiosis, la partenogénesis y el desarrollo autónomo del endospermo todavía no se han identificado y pueden interactuar de forma complicada. Por lo tanto, aunque el potencial de la tecnología de apomixis para la mejora vegetal está ampliamente reconocido desde hace ya un largo período de tiempo, el concepto aun no ha sido demostrado.

Como otra alternativa, puede hacerse uso de la tecnología de reproducción inversa como se describe en el documento WO-03017753. La reproducción inversa se basa en la supresión de la recombinación meiótica a través de la ingeniería genética y la posterior producción de plantas doble haploides (DH) derivadas de las esporas que contienen cromosomas paternos sin recombinar. Estos DH difieren con respecto a su composición genética exclusivamente como consecuencia de la distribución al azar de los cromosomas parentales que ocurre durante la meiosis. Por lo tanto, es suficiente con hacer uso de un marcador polimórfico co-dominante por cromosoma para determinar cuál de los DH o de las líneas derivadas de los mismos se deben combinar a través de cruzamiento para reconstruir la composición genética de la planta de partida original. Como tal, la aplicación de la tecnología de reproducción inversa permite la conservación genética de cualquier planta fértil seleccionada a través de semillas incluso si su composición genética es desconocida.

Sin embargo, una desventaja de esta tecnología es el hecho de que la supresión completa de la recombinación meiótica tiene como resultado la ausencia de quiasmas y por tanto de una inadecuada segregación de los cromosomas durante la meiosis I que podría llevar a la aneuploidía de los gametos y por lo tanto reduce la viabilidad. Cuando no se forman quiasmas durante la meiosis I, cada cromosoma independientemente tiene un 50% de probabilidad de desplazarse a cualquiera de los polos. Esto significa que la probabilidad teórica de hacer una espora con un juego cromosómico completo es (½) x donde x representa el número haploide de cromosomas. La frecuencia de gametos equilibrados por lo tanto disminuye al aumentar el número haploide de cromosomas.

Aunque muchas especies de cultivos tienen un número relativamente bajo de cromosomas (p. ej. el pepino tiene 7 cromosomas por genoma haploide y la espinaca tiene sólo 6) también hay especies de importancia económica con un número relativamente alto de cromosomas como el tomate, uno de los mayores cultivos vegetales, que tiene 12 cromosomas por genoma haploide. Esta restricción técnica reduce significativamente la eficiencia de la tecnología de reproducción inversa. Por lo tanto, existe una clara necesidad en la técnica de métodos alternativos que permitan la conservación de la composición genética en la descendencia sexual.

Por tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar un método para conservar la composición genética de un organismo progenitor, en particular, una planta progenitora.

En la investigación que condujo a la presente invención, se encontró sorprendentemente que mediante el uso de las plantas regeneradas a partir de esporas no reducidas, por ejemplo como las que se pueden obtener como resultado de una restitución de la segunda división (SDR) , denominadas "células SDR-O", es posible proporcionar este método. Este método también se puede realizar en otros organismos no humanos además de en las plantas, tales como hongos o peces, y con otras células reproductoras, tales como gametos.

La invención por tanto se refiere a un método para producir una planta homocigótica a partir de una planta heterocigótica, que comprende:

a) someter las plantas heterocigóticas a estrés ambiental, en donde el estrés ambiental se selecciona de entre estrés de temperatura, NO2, óxido nitroso N2O, o combinaciones de éstos, o modificar genéticamente la planta heterocigótica con una construcción genética que permita la intervención con las funciones génicas involucradas en la segunda división de la meiosis, para producir un número de esporas SDR-O superior al promedio;

b) regenerar plantas SDR-O a partir de esporas SDR-O; y

c) producir la planta homocigótica a partir de las plantas SDR-O así obtenidos.

Este método se denominará en este documento "Reproducción Casi Inversa".

Las esporas no reducidas se forman preferentemente como consecuencia de la omisión de la segunda división meiótica. Este fenómeno natural se conoce como restitución de la segunda división o SDR. La SDR puede ocurrir durante la reproducción sexual en las plantas de forma simultánea a eventos meióticos regulares. La tecnología de Reproducción Casi Inversa de la invención utiliza eventos SDR seleccionando específicamente esporas no reducidas que se producen a través de SDR natural o artificial para la regeneración. También se describe que las plantas resultantes, denominadas plantas SDR-O, que son en gran medida homocigóticas, se utilizan para producir DH. Sin embargo, el nivel de homocigosidad en las plantas SDR-O también se puede aumentar a través de la endogamia o de eventos SDR secundarios o de combinaciones de los mismos.

Se pueden utilizar marcadores moleculares que son polimórficos entre los genomas paternos y maternos de la planta de partida para identificar aquellas... [Seguir leyendo]

1. Método para producir una planta homocigótica a partir de una planta heterocigótica que comprende:

a. someter las plantas heterocigóticas a estrés ambiental, donde el estrés ambiental se selecciona de estrés de temperatura, NO2, oxido nitroso N2O, o combinaciones de éstos, o modificar genéticamente la planta heterocigótica con una construcción genética que permita la interferencia con las funciones génicas involucradas en la segunda división de la meiosis, para producir un numero de esporas SDR-O superior al promedio.

b. regenerar las plantas SDR-O a partir de esporas SDR-O; y

c. producir la planta homocigótica a partir de las plantas SDR-O así obtenidas.

2. Método según la reivindicación 1, donde la modificación genética es transitoria.

3. Método según la reivindicación 1, donde la modificación genética es por incorporación estable dentro del genoma de un elemento genético que incrementa el número de eventos de restitución de la segunda división en la planta.

4. Método según la reivindicación 1, donde las plantas homocigóticas se preparan por técnicas de duplicación de haploides o restitución de la segunda división.