Sorgo resistente a herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa.

Un híbrido de sorgo en el que el germoplasma de dicho híbrido de sorgo confiere resistencia a la inhibiciónpor uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa a niveles de dicho uno o más herbicidas que normalmenteinhibirían el crecimiento de un híbrido de sorgo,

en el que dicho germoplasma de dicho híbrido de sorgoque confiere resistencia a la inhibición por uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa, comprende:

(i) una secuencia que tiene una homología de al menos 90% con la SEQ ID NO: 1, siempre que dicha secuenciacomprenda una sustitución de nucleótidos de guanina sustituida con citosina en la posición 220 en comparacióncon la SEQ ID NO: 1: o

(ii) mutaciones en el gen de acetil-CoA-carboxilasa como las encontradas en ATCC Nº PTA-8033 o ATCC NºPYA-8034.

Sorgo resistente a herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa La presente solicitud reivindica prioridad de la solicitud provisional de patentes de Estados Unidos Nº 60/880.125 presentada el 12 de enero de 2007.

Campo de la invención La presente invención proporciona composiciones y métodos para producir plantas de cultivo que sean resistentes a los herbicidas. En particular, la presente invención proporciona plantas de sorgo, tejidos vegetales y semillas de plantas que contienen genes y proteínas alterados de acetil-CoA-carboxilasa (ACC) que son resistentes a la inhibición por herbicidas que inhiben normalmente la actividad de la proteína ACC.

Antecedentes de la invención El sorgo es el segundo grano de cereales para piensos más importante cultivado en Estados Unidos. La producción es económicamente fundamental para granjas situadas en zonas de escasa pluviosidad debido a la capacidad del sorgo para tolerar la sequía y el calor. Tanto las industrias ganaderas como de bio-energía utilizan sorgo como sustrato energético, convirtiéndolo así en un cultivo versátil.

A nivel mundial, el sorgo es el quinto grano de cereal en importancia. Como tolera tanto la sequía como el calor, esfácilmente el grano para piensos más ampliamente cultivado en las regiones semiáridas del África subsahariana y en la región peninsular central seca de la India. Como tal, el sorgo se utiliza para consumo humano en la mayoría de las regiones más secas del mundo, convirtiéndose por ello en un cultivo alimentario fundamentalmente importante en estos lugares.

El desarrollo de resistencia a herbicidas en las plantas ofrece ventajas significativas de producción y económicas; en este sentido, el uso de herbicidas inhibidores de controlar malas hierbas o plantas en los cultivos se ha convertido en una práctica casi universal. Sin embargo, la aplicación de dichos herbicidas también puede dar como resultado la muerte o la reducción del crecimiento de la planta de cultivo deseada, haciendo que el tiempo y el método de aplicación de herbicidas sean críticos o en algunos casos inviables.

De particular interés para los agricultores es el uso de herbicidas con mayor potencia, eficacia de amplio espectro para malas hierbas y rápida degradación en el suelo. Las plantas, los tejidos vegetales y las semillas con resistencia a estos compuestos proporcionarían una solución atractiva al permitir la utilización de herbicidas inhibidores de controlar el crecimiento de malas hierbas, sin riesgo de daño al cultivo. Una de dichas clases de herbicidas de amplio espectro son los compuestos que inhiben la actividad de la enzima acetil-CoA-carboxilasa (ACC) en una planta. Estos herbicidas están incluidos en las familias químicas ariloxifenoxipropionato (FOP) y ciclohexanodiona (DIM) . Por ejemplo, el sorgo es sensible a muchos herbicidas inhibidores de ACC que tienen como objetivo las especies monocotiledóneas, haciendo que el uso de estos herbicidas inhibidores de controlar las malas hierbas gramíneas sea casi imposible.

Se ha encontrado que ciertas especies de malas hierbas gramíneas presentan una sensibilidad alterada a los herbicidas FOP y DIM. Una especie de gramínea, la cola de zorra (A. myosuroides [Huds.]) , es una de las principales malas hierbas gramíneas en Europa. Se han encontrado varias mutaciones en el genoma de algunas plantas de cola de zorra que le confieren resistencia a algunos, pero no a todos, los herbicidas FOP y DIM (Délye, et al., 2005, Plant Phys. 137:794-806; Délye, et al., 2002, Theor. Appl. Genet. 104:1114-1120) . Se encontraron hallazgos similares en malas hierbas gramíneas mutantes como ballico anual (L. rigidum [Gaud.]; Délye, et al., 2002, Pest Manag. Sci. 58:474-478) , almorejo (S. viridis [L. Beauv.]; Zhang and Devine, 2000, Weed Sci. Soc. Am. 40:33; Délye, et al., 2002, Planta 214:421-427) y avena loca (A. fatua [L.]; Christoffers et al., 2002, Genome 45:1049-1056) . Un híbrido de maíz resistente a los herbicidas (DK592 de Dekalb) tiene una mutación en la enzima ACC similar a la encontrada en las malas hierbas gramíneas (Zagnitko et al., 2001, Proc. Natl. Acad. Sci. 98:6617-22) .

Debido a la importancia del sorgo como planta de cultivo en el ámbito mundial, lo que se necesita son híbridos de sorgo que sean resistentes a los efectos inhibidores de los herbicidas inhibidores de ACC, permitiendo con ello un mayor rendimiento de los cultivos cuando se usan estos herbicidas inhibidores de controlar las malas hierbas gramíneas.

Sumario de la invención En la presente memoria se describen composiciones y métodos para producir variedades cultivadas de sorgo que son resistentes a los herbicidas. En particular, en la presente memoria se describen plantas de sorgo, tejidos vegetales y semillas de plantas que contienen genes y proteínas alterados de acetil-CoA-carboxilasa (ACC) que son resistentes a la inhibición por herbicidas que inhiben normalmente la actividad de la proteína ACC.

El sorgo cultivado [Sorghum bicolor (L.) Moench] es sensible a muchos herbicidas que inhiben la ACC que tienen como objetivo las especies de malas hierbas monocotiledóneas o gramíneas. Sin embargo, como se describe en la presente memoria se encontró un genotipo de sorgo que presenta tolerancia a los herbicidas inhibidores de ACC. El análisis genético ha identificado diferencias genéticas dentro de un germoplasma de sorgo silvestre que da como resultado un fenotipo de resistencia a herbicidas inhibidores de ACC.

Las realizaciones de la presente invención son como se definen en las reivindicaciones.

En particular, la presente invención se refiere a un híbrido de sorgo en el que el germoplasma de dicho híbrido de sorgo confiere resistencia a la inhibición por uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa a niveles de dichos uno o más herbicidas que inhibirían normalmente el crecimiento de un híbrido de sorgo, en el que dicho germoplasma de dicho híbrido de sorgo que confiere resistencia a la inhibición por uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa comprende:

(i) una secuencia que tiene una homología de al menos 90% con la SEQ ID NO:1, siempre que dicha secuencia comprenda una sustitución de nucleótidos de guanina sustituida con citosina en la posición 220 en comparación con la SEQ ID NO:1; o

(ii) mutaciones en el gen de acetil-CoA-carboxilasa como las encontradas en ATCC Nº PTA-8033 o ATCC Nº PYA-8034.

La presente invención se refiere también a un método para controlar malas hierbas en la proximidad del híbrido de sorgo de la invención, que comprende:

a) proporcionar uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa como se definen en una cualquiera de las reivindicaciones,

b) aplicar dicho uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa a un campo que contiene dicho híbrido de sorgo, y

c) controlar las malas hierbas en la proximidad de dicho híbrido de sorgo tal que el crecimiento de las malas hierbas se vea afectado adversamente por la aplicación de dicho uno o más herbicidas y el crecimiento de dicho híbrido de sorgo no se vea afectado adversamente.

La presente invención se refiere también a un método para producir una línea de plantas de híbrido de sorgo resistente a uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa, que comprende:

a) identificar un germoplasma que confiere dicha resistencia a los herbicidas, en el que dicho germoplasma resistente a los herbicidas procede de un híbrido de sorgo de la invención resistente a herbicidas; y

b) introducir dicho germoplasma en una línea de plantas de sorgo de élite por transformación.

La presente invención se refiere también a un método para la identificación de líneas de plantas de sorgo resistentes a herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa, que comprende:

a) suministrar una muestra de ácido nucleico a partir de una planta de sorgo, en el que dicha muestra de ácido nucleico comprende:

(i) una secuencia que tiene una homología de al menos 90% con la SEQ ID NO:1, siempre que dicha secuencia comprenda una sustitución de nucleótidos de guanina sustituida con citosina en la posición 220 en comparación con la SEQ ID NO:1; o

(ii) mutaciones en el gen de acetil-CoA-carboxilasa como las encontradas en ATCC Nº PTA-8033 o ATCC Nº PYA-8034,

b) proporcionar cebadores de amplificación para amplificar una región de una planta de sorgo que corresponde a un gen de acetil-CoA-carboxilasa presente en dicha muestra de ácidos nucleicos,

c) aplicar dichos cebadores de amplificación a dicha muestra de ácidos nucleicos, de tal modo que se produzca la amplificación de dicha región de dicho gen de acetil-CoA-carboxilasa,... [Seguir leyendo]

1. Un híbrido de sorgo en el que el germoplasma de dicho híbrido de sorgo confiere resistencia a la inhibición por uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa a niveles de dicho uno o más herbicidas que normalmente inhibirían el crecimiento de un híbrido de sorgo, en el que dicho germoplasma de dicho híbrido de sorgo que confiere resistencia a la inhibición por uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa, comprende:

(i) una secuencia que tiene una homología de al menos 90% con la SEQ ID NO: 1, siempre que dicha secuencia comprenda una sustitución de nucleótidos de guanina sustituida con citosina en la posición 220 en comparación con la SEQ ID NO: 1: o

(ii) mutaciones en el gen de acetil-CoA-carboxilasa como las encontradas en ATCC Nº PTA-8033 o ATCC Nº PYA-8034.

2. El híbrido de sorgo de la reivindicación 1, en el que dicho uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA- carboxilasa son ariloxifenoxipropionatos.

3. El híbrido de sorgo de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha resistencia a la inhibición por uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa se introduce en dicho germoplasma de dicho híbrido de sorgo por transgénesis de genes heterólogos.

4. El híbrido de sorgo de la reivindicación 1, en el que dicha secuencia comprende la SEQ ID NO: 1, siempre que dicha secuencia comprenda una sustitución de nucleótidos de guanina sustituida con citosina en la posición 220 en comparación con la SEQ ID NO: 1.

5. Un método para controlar malas hierbas en la proximidad del híbrido de sorgo de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende:

a) proporcionar uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa, como se han definido en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

b) aplicar dicho uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa a un campo que contiene dicho híbrido de sorgo, y

c) controlar las malas hierbas en la proximidad de dicho híbrido de sorgo de tal modo que el crecimiento de las malas hierbas se vea afectado adversamente por la aplicación de dicho uno o más herbicidas y el crecimiento de dicho híbrido de sorgo no se vea afectado adversamente.

6. El método de la reivindicación 5, en el que dicho híbrido de sorgo es creado por la incorporación de un gen heterólogo que comprende una o más mutaciones para conferir resistencia a uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa.

7. Un método para producir una línea de planta de híbrido de sorgo resistente a uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa, que comprende:

a) identificar un germoplasma que confiere dicha resistencia a los herbicidas, en el que dicho germoplasma resistente a los herbicidas procede de un híbrido de sorgo resistente a los herbicidas de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4; y

b) introducir dicho germoplasma en una línea de plantas de sorgo de élite por transformación de genes heterólogos.

8. El método de la reivindicación 7, en el que dicho germoplasma resistente a los herbicidas comprende resistencia a uno o más herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa y resistencia a uno o más compuestos de uno o más grupos de herbicidas que no son herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa.

9. Un método para identificar líneas de plantas de sorgo resistentes a herbicidas inhibidores de acetil-CoAcarboxilasa, que comprende:

a) suministrar una muestra de ácidos nucleicos de una planta de sorgo, en el que dicha muestra de ácidos nucleicos comprende:

(i) una secuencia que tiene al menos una homología del 90% con la SEQ ID NO: 1, siempre que dicha secuencia comprenda una sustitución de nucleótidos de guanina sustituida con citosina en la posición 220 en comparación con la SEQ ID NO: 1, o

(ii) mutaciones en el gen de acetil-CoA-carboxilasa como las encontradas en ATCC Nº PTA-8033 o ATCC Nº PYA-8034,

b) proporcionar cebadores de amplificación para amplificar una región de una planta de sorgo correspondiente a un gen de acetil-CoA-carboxilasa presente en dicha muestra de ácidos nucleicos,

c) aplicar dichos cebadores de amplificación a dicha muestra de ácidos nucleicos de tal modo que se produzca dicha amplificación de dicha región de dicho gen de acetil-CoA-carboxilasa, y

d) identificar plantas de sorgo resistentes a herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa basándose en la presencia de una o más mutaciones que confieren resistencia a herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa presentes en dicha muestra de ácidos nucleicos amplificado.

10. Una semilla, tejido vegetal o parte de planta del híbrido de sorgo de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que dicha semilla, tejido de planta o parte de planta comprende:

(i) una secuencia que tiene una homología de al menos 90% con la SEQ ID NO: 1, siempre que dicha secuencia comprenda una sustitución de nucleótidos de guanina sustituida con citosina en la posición 220 en comparación con la SEQ ID NO: 1, o (ii) mutaciones en el gen de acetil-CoA-carboxilasa como las encontradas en ATCC Nº PTA-8033 o ATCC Nº PYA-8034.

11. El híbrido de sorgo de la reivindicación 2, en el que dichos herbicidas inhibidores de acetil-CoA-carboxilasa se seleccionan del grupo que consiste en: clodinafop-propargilo, cihalofop-butilo, diclofop-metilo, fenoxaprop-P-etilo, fluazifop-P-butilo, haloxifop-etoxietilo, haloxifop-etotilo, haloxifop-R-metilo, propaquizafop, quizalofop-P-etilo, quizalofop-P-tefurilo y sus combinaciones.