Secuencia promotora y construcción génica para aumentar el rendimiento de cosechas en tomates.

Secuencia promotora del gen SP3D, capaz de dirigir la transcripción de un gen SP3D situado aguas abajo queestá unido operativamente a dicha secuencia promotora,

en la que la secuencia procede de una especie de la familiade las solanáceas que tiene un índice simpodial de 2, para reducir el índice simpodial en plantas que tienen uníndice simpodial de 3 o más, en la que dicha secuencia promotora comprende una secuencia de nucleótidos quetiene al menos 95% de identidad, preferiblemente al menos 99% de identidad con los nucleótidos 1251 a 1874 de lasecuencia de nucleótidos mostrada en la Figura 2 y en la que dicha secuencia promotora comprende un resto de CAen una posición de 62-61 nucleótidos aguas arriba del codón de iniciación de dicho gen SP3D.

Secuencia promotora y construcción génica para aumentar el rendimiento de cosechas en tomates.

La presente invención se refiere a una secuencia promotora que, cuando está unida operativamente a un gen de la planta aguas abajo (en dirección 3') en una planta, es capaz de aumentar el rendimiento de la cosecha en dicha planta, en particular, en el tomate. La invención se refiere además a plantas de la familia de las solanáceas, en particular, a las plantas de tomate (Solanum lycopersicum) , que comprende dicha secuencia promotora unida operativamente a dicho gen de la planta aguas abajo, a métodos para obtener dichas plantas y a las plantas que se pueden obtener por tales métodos.

El tomate (Solanum lycopersicum, también llamado Lycopersicon esculentum) es una planta de la familia de las solanáceas. Es una planta perenne de corta duración, que se cultiva como una planta anual, y una especie próxima a la patata. El fruto (es decir, el tomate) es una baya de colores brillantes (generalmente de color rojo, debido al pigmento licopeno) comestible, de 1-2 cm de diámetro en las plantas silvestres, comúnmente mucho más grande en las formas cultivadas. La planta se cultiva actualmente en todo el mundo por sus frutos comestibles, que son las principales hortalizas frescas del mercado en todo el mundo.

El hábito de crecimiento de las plantas de tomate se clasifica comúnmente como determinado o indeterminado. Esta clasificación depende de la capacidad del sistema de brote para el crecimiento simpodial continuo. Las variedades de cultivo indeterminadas (cuando el meristemo apical crece indefinidamente y surgen flores del meristemo axilar) producen sistemas ramificados que crecen indefinidamente, mientras que las variedades de cultivo determinadas (donde el meristemo apical se convierte en flores terminales) producen sistemas ramificados con progresivamente menos nodos hasta que el brote termina con dos inflorescencias y desarrolla la forma de un arbusto. Este cambio en la arquitectura de la planta se debe a una mutación en el gen de autopoda (abreviadamente SP por la expresión inglesa SELF-PRUNING) (Pnueli et al., Development 125: 1979-1989, 1998) y ha sido un desarrollo importante para esta cosecha, debido a que los tipos determinados pueden ser cosechados mecánicamente, y por tanto se utilizan principalmente para la industria de transformación, mientras que los tipos indeterminados se cultivan generalmente en invernaderos y se utilizan en el mercado de productos frescos.

Fridman et al., (Mol. Genet. Genomics, 266: 821-826, 2002) han demostrado previamente que la introgresión de un alelo de S. pennellii de un locus de un carácter cuantitativo (abreviadamente QTL por la expresión quantitative trait locus) llamado PW9-2-5 en un antecedente de sp/sp S. esculentum da como resultado un crecimiento semideterminado con 2 hojas entre los racimos (designado como SPI = 2) . Dichos autores sugirieron que el gen SP9D de S. penellii, SP9Dpen, es el gen candidato para el cambio de la arquitectura de la planta y también el llamado contenido sólido sólido (abreviadamente SSC por la expresión inglesa Solid Solid Content) o el índice de refracción (que está relacionado indirectamente con el sabor) . El gen SP9D pertenece a la familia de genes CETS (CENTRORA-DIALIS, Flor Terminal) y se cree que esta familia de genes desempeña un papel clave en la determinación de la arquitectura de la planta (Carmel-Goren, Plant Mol. Biol. 52: 1215-1222, 2003) .

S. lycopersicum tiene seis miembros de la familia de genes CETS, llamados SP, distribuidos en cinco cromosomas diferentes: SP2I, SP3D, SP5G, SP6A y SP9D, en donde los nombres se dan de acuerdo con el orden de posición (Pan et al, , Genetics 155: 309-322, 2000) . El sexto miembro, SP, se encuentra en el cromosoma 6, orden de posición E, y se sabe que es el gen que altera el tomate en un fenotipo determinado (sp/sp) / indeterminado (SP/-) . Las relaciones filogenéticas agrupaban SP3D, SP5G y SP6A con el gen FT de Arabidopsis. Los SP9D y SP está agrupados con TFL-1 de Arabidopsis y SP2I está en la misma rama con la Madre del Tiempo de Floración (abreviadamente MFT por la expresión Mother of Flowering Time) de Arabidopsis (Carmel-Goren et al., supra) . A pesar de las relaciones filogenéticas entre los genes, los perfiles de expresión difieren. Por lo tanto, la expresión de SP5G se ha encontrado predominantemente en cotiledones, mientras que SP3D se expresa principalmente en los órganos florales con baja expresión en las hojas de órganos vegetativos. Para SP6A no se ha encontrado hasta ahora ninguna expresión. SP9D se expresa principalmente en el ápice de los brotes y tiene una alta expresión en las raíces, mientras que SP2I se expresa en todos los órganos estudiados. A pesar de estos perfiles de expresión se conoce poco sobre su función con SP como excepción.

Durante las últimas décadas, la reproducción de tomates indeterminados se centró principalmente en el rendimiento, resistencia a las enfermedades y aspectos de calidad del fruto, tal como la maduración y el sabor uniformes. Se han conseguido mejoras en el rendimiento gracias a los nuevos métodos de producción, mejora de la gestión de plagas y variedades que estén mejor adaptadas a los nuevos métodos de producción, pero las ganancias en rendimiento se han hecho más pequeñas. Nuevas variedades con 5 o 15 frutos más por planta dieron un aumento en el rendimiento del 2-4%.

El desarrollo de variedades con mayor rendimiento se vio obstaculizado por la falta de conocimiento sobre los aspectos que determinan el rendimiento de los tomates. Xiao (2004; ISHS Acta Horticulturae 654 (International Workshop on models for plant growth and control of product quality in horticultural production) ) y Heuvelink (2005; ISHS Acta Horticulturae 691 (International Conference on sustainable greenhouse systems -greensys2004; 43-50) ) simularon que una variedad de tomates con dos hojas entre racimos en lugar de las tres hojas convencionales desplazaría hacia la asimilación hacia los frutos, dando como resultado mayores rendimientos cuando se mantiene el índice del área foliar (abreviadamente LAI por la expresión inglesa Leaf Area Index) . Dichos autores validaron los datos simulados mediante la eliminación de una de cada dos hojas y manteniendo el LAI por encima de 3. Como simularon, el rendimiento aumentó en aproximadamente 10%.

Las variedades cultivadas con dos hojas entre los racimos no son conocidas, sin embargo, hay variedades silvestres del tomate con dos hojas entre los racimos, es decir, que tienen un índice simpodial = 2 (SPI = 2) , tales como Solanum neorickii, Solanum chmielewskii, Solanum chilense, Solanum peruvianum, y Solanum pennellii. La propiedad de un índice simpodial de 2 es recesiva para el índice simpodial de 3 en tomates cultivados de híbridos F1 del cruzamiento entre especies con S. penellii (Pnueli et al., 1998, supra) . Sin embargo, no se conoce hasta la fecha la base genética de SPI = 2,

A medida que la población mundial sigue creciendo, la demanda de hortalizas frescas, tales como tomates, es cada vez mayor en todo el mundo. Por lo tanto, existe una continua necesidad de medios y métodos para mejorar el rendimiento de hortalizas, tales como el tomate.

El objeto de la presente invención es proporcionar nuevos medios y métodos para aumentar el rendimiento de cosechas en plantas de la familia de las solanáceas.

El objeto de la presente invención, en particular, es proporcionar nuevos medios y métodos para aumentar el rendimiento de cosechas de tomate, S. lycopersicum. Estos objetos se consiguen por los medios y métodos descritos en las reivindicaciones adjuntas.

Estos objetos se consiguen por los medios y los métodos descritos en las reivindicaciones anexas.

Específicamente, estos objetos se consiguen proporcionando una secuencia promotora SP3D, que es capaz de dirigir la transcripción de un gen SP3D aguas abajo que está unido operativamente a dicha secuencia promotora, en donde la secuencia promotora procede de una especie de la familia de las solanáceas, que tiene un índice simpodial de 2, para la reducción del índice simpodial en plantas que tienen un índice simpodial de 3 o más.

La secuencia promotora comprende un resto de CA en una posición de los nucleótidos 62-61 aguas arriba (es decir, en las posiciones -62 y -61 nt) del codón de iniciación de dicho gen SP3D.

En la investigación que ha conducido a la presente invención, se identificó un nuevo gen de la familia de genes CETS que da lugar a SPI = 2. Por lo tanto, la línea de introgresión 49015-2 que contenía una inserción 1a716 en S. pennellii del cromosoma 3 demostró que daba un índice simpodial de 2. Basándose en la localización en el mapa y el fenotipo se llegó... [Seguir leyendo]

1. Secuencia promotora del gen SP3D, capaz de dirigir la transcripción de un gen SP3D situado aguas abajo que está unido operativamente a dicha secuencia promotora, en la que la secuencia procede de una especie de la familia de las solanáceas que tiene un índice simpodial de 2, para reducir el índice simpodial en plantas que tienen un índice simpodial de 3 o más, en la que dicha secuencia promotora comprende una secuencia de nucleótidos que tiene al menos 95% de identidad, preferiblemente al menos 99% de identidad con los nucleótidos 1251 a 1874 de la secuencia de nucleótidos mostrada en la Figura 2 y en la que dicha secuencia promotora comprende un resto de CA en una posición d.

6. 61 nucleótidos aguas arriba del codón de iniciación de dicho gen SP3D.

2. Secuencia promotora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la secuencia promotora precede de una especie de la familia de las solanáceas seleccionada del grupo que consiste en Solanum pennellii, Solanum neorickii, Solanum chmielewskii, Solanum chilense y Solanum peruvianum.

3. Secuencia promotora de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que la secuencia promotora procede de S. pennellii y consiste en la secuencia de nucleótidos de los nucleótidos 1251 a 1874 de la secuencia de nucleótidos mostrada en la Figura 2.

4. Construcción génica que comprende una secuencia promotora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y una secuencia de cDNA de un gen SP3D de planta.

5. Construcción génica de acuerdo con la reivindicación 4, en la que la secuencia de cDNA comprende una secuencia de nucleótidos que tiene al menos 75% de identidad, preferiblemente al menos 85% de identidad, más preferiblemente al menos 90% de identidad, incluso más preferiblemente al menos 95 de identidad y lo más preferiblemente al menos 99 % de identidad con la secuencia de cDNA de SP3Dpen mostrada en la Figura 3.

6. Construcción génica de acuerdo con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en la que la secuencia de cDNA consiste en la secuencia de nucleótidos mostrada en la Figura 3.

7. Método para proporcionar plantas de la familia de las solanáceas que tienen un índice simpodial reducido, que comprende introducir en el genoma de dichas plantas una secuencia promotora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en unión operativa con un gen SP3D aguas abajo o introducir en dichas plantas una construcción génica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, de tal manera que el índice simpodial de la planta con la secuencia promotora o la construcción génica se reduzca hasta un índice simpodial de 2 en comparación con la planta sin dicha secuencia promotora o construcción génica.

8. Método para aumentar el rendimiento de las cosechas en una planta de la familia de las solanáceas que tienen un índice simpodial de 3 o más, que comprende introducir en el genoma de dicha planta una secuencia promotora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en unión operativa con un gen SP3D aguas abajo o introducir en dicha planta una construcción génica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6.

9. Método de acuerdo con la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el que la planta se selecciona del grupo que consiste en S. habrochaites, S. cheesmaniae, S. pimpinellifolium y S. lycopersicum, preferiblemente en el que la planta es S. lycopersicum.

10. Planta obtenible por el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que tiene una construcción génica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, de tal manera que el índice simpodial de la planta con la construcción génica se reduzca hasta un índice simpodial de 2 en comparación con la planta sin dicha construcción génica.

FIG. 7

Campo maestro Genotipo SPI Nº de hojas 1 racimo Nº de frutos Peso de fruto (g) Nº de frutos Kg totales Frutos/ racimo

15751 SP3Dpen/SP3Dpen 2, 4 5, 8 107 57 14 6, 0 7, 6

15753 SP3Dpen/SP3Desc 5, 8 5, 8 92 56 14 5, 0 6, 6

15769 SP3Desc/SP3Desc 7, 5 7, 5 56 59 9 9 6, 7