Plantas que tienen rasgos potenciados relacionados con el rendimiento y/o mayor resistencia al estrés abiótico y un procedimiento para fabricar las mismas.

Un procedimiento para aumentar el rendimiento en plantas en condiciones de deficiencia de nitrógeno respecto a las plantas de control,

que comprende introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo NAP-1, en el que el polipéptido de tipo NAP-1 comprende un dominio de NAP, en el que dicho polipéptido de tipo NAP-1 tiene una identidad de secuencia de al menos 80% o más con el polipéptido de tipo NAP-1 representado por la SEC ID Nº 2 y, además, en el que dicho polipéptido de tipo NAP-1 tiene sustancialmente la misma actividad biológica y funcional que la SEC ID Nº 2.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/051225.

Solicitante: BASF PLANT SCIENCE GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: HATZFELD,YVES, FRANKARD,VALERIE, SANZ MOLINERO,ANA ISABEL, REUZEAU,CHRISTOPHE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A01H5/00 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A01 AGRICULTURA; SILVICULTURA; CRIA; CAZA; CAPTURA; PESCA.A01H NOVEDADES VEGETALES O PROCEDIMIENTOS PARA SU OBTENCION; REPRODUCCION DE PLANTAS POR TECNICAS DE CULTIVO DE TEJIDOS.Plantas con flores, es decir, angiospermas.
  • C12N15/82 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA.C12N MICROORGANISMOS O ENZIMAS; COMPOSICIONES QUE LOS CONTIENEN (biocidas, productos que repelen o atraen a los animales nocivos, o reguladores del crecimiento de los vegetales, que contienen microorganismos virus, hongos microscópicos, enzimas, productos de fermentación o sustancias obtenidas por o extraídas de microorganismos o sustancias animales A01N 63/00; preparaciones de uso médico A61K; fertilizantes C05F ); PROPAGACION,CULTIVO O CONSERVACION DE MICROORGANISMOS; TECNICAS DE MUTACION O DE INGENIERIA GENETICA; MEDIOS DE CULTIVO (medios para ensayos microbiológicos C12Q 1/00). › C12N 15/00 Técnicas de mutación o de ingeniería genética; ADN o ARN relacionado con la ingeniería genética, vectores, p. ej. plásmidos, o su aislamiento, su preparación o su purificación; Utilización de huéspedes para ello (mutantes o microorganismos modificados por ingeniería genética C12N 1/00, C12N 5/00, C12N 7/00; nuevas plantas en sí A01H; reproducción de plantas por técnicas de cultivo de tejidos A01H 4/00; nuevas razas animales en sí A01K 67/00; utilización de preparaciones medicinales que contienen material genético que es introducido en células del cuerpo humano para tratar enfermedades genéticas, terapia génica A61K 48/00; péptidos en general C07K). › para células vegetales.

PDF original: ES-2485384_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Plantas que tienen rasgos potenciados relacionados con el rendimiento y/o mayor resistencia al estrés abiótico y un procedimiento para fabricar las mismas La presente invención se refiere en general al campo de la biología molecular y se refiere a un procedimiento para potenciar varios rasgos relacionados con el rendimiento, económicamente importantes y mayor resistencia al estrés abiótico en plantas. Más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento para potenciar los rasgos relacionados con el rendimiento en plantas cultivadas en condiciones de deficiencia de nitrógeno respecto a la planta control modulando la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo 1 de la proteína del ensamblaje del nucleosoma (de tipo NAP1) . La presente invención también se refiere a plantas que tienen expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo NAP1, en el que las plantas tienen rasgos potenciados relacionados con el rendimiento respecto a las plantas control. También se divulga en el presente documento ácidos nucleicos codificados por YEP desconocidos hasta ahora y construcciones que comprenden los mismos, útiles en la realización de los procedimientos de la invención.

La población mundial en crecimiento y el suministro menguante de tierra arable disponible para agricultura está estimulando la investigación hacia el incremento de la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para mejoras de cultivos y horticultura usan técnicas de siembra selectivas para identificar plantas que tengan características deseables. No obstante, dichas técnicas selectivas tienen varios inconvenientes, es decir, estas técnicas normalmente son muy laboriosas y dan lugar a plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre pueden hacer que el rasgo deseable se pase de las plantas parentales Los avances en biología molecular han permitido que la humanidad modifique el plasma germinal de los animales y las plantas. La modificación genérica de las plantas abarca el aislamiento y la manipulación de material genético (normalmente en forma de ARN o ARN) y la posterior introducción de dicho material genético en uAn planta. Dicha tecnología tiene la capacidad de liberar cultivos o plantas que tengan varios rasgos económicos, agronómicos u hortícolas mejorados. Un rasgo de interés económico concreto es el mayor rendimiento. El rendimiento normalmente se define como el producto mensurable de valor económico de un cultivo. Esto puede definirse en términos de cantidad y/o calidad.

El rendimiento depende directamente de varios factores, por ejemplo, del número y tamaño de los órganos, de la arquitectura de la planta (p. ej., el número de ramas) , de la producción de semillas, de la senescencia de la hoja y más. El desarrollo de las raíces, la absorción de nutrientes, la tolerancia al estrés y el vigor temprano también pueden ser factores importantes para determinar el rendimiento. Por lo tanto, optimizar los factores mencionados anteriormente puede contribuir a incrementar el rendimiento de una cosecha.

El rendimiento de semillas es un rasgo particularmente importante, ya que las semillas de muchas plantas son importantes para la nutrición de seres humanos y animales. Cosechas tales como maíz, arroz, trigo, canola y soja representan más de la mitad del aporte calórico total de los seres humanos, ya sea a través del consumo directo de las propias semillas o a través del consumo de productos alimenticios generados con semillas procesadas. También son una fuente de azúcares, aceites y muchos tipos de metabolitos usados en procedimientos industriales. Las semillas contienen un embrión (la fuente de nuevos vástagos y raíces) y un endospermo (la fuente de nutrientes para el crecimiento del embrión durante la germinación y durante el crecimiento temprano de las plántulas) . El desarrollo de una nueva semilla implica muchos genes y requiere la transferencia de metabolitos desde las raíces, las hojas y los tallos hasta la semilla en crecimiento. El endospermo, en particular, asimila los precursores metabólicos de carbohidratos, aceites y proteínas y los sintetiza como macromoléculas de almacenamiento para engordar el grano.

La biomasa de la planta es rendimiento para cultivos de forraje como la alfalfa, ensilaje y heno. Se han usado muchas aproximaciones para los cultivos de granos. Entre los principales se encuentran las estimaciones del tamaño de la planta. El tamaño de la planta se puede medir de muchos modos dependiendo de la especie y su estado de desarrollo, pero incluyen el peso total de la planta, el peso seco de la planta encima del suelo, el peso fresco de la planta encima del suelo, el área de la hoja, el volumen del tallo, la altura de la planta, el diámetro de la roseta, la longitud de la hoja, la longitud de la raíz, la masa de la raíz, el número de brotes y el número de hojas. Muchas especies mantienen una proporción conservada entre el tamaño de diferentes partes de la planta en un estadio del desarrollo dado. Estas relaciones alométricas se usan para extrapolar desde una de estas medidas del tamaño a la otra (p. ej., Tittonell et al 2005 Agric Ecosys & Environ 105: 213) . El tamaño de la planta en una etapa del desarrollo temprana normalmente se correlacionará con el tamaño de la planta más tarde en el desarrollo. Una planta más grande con un área de la hoja más grande normalmente absorberá más luz y dióxido de carbono que una planta más pequeña y, por tanto, probablemente ganará mayor peso durante el mismo periodo (Fasoula & Tollenaar 2005 Maydica 50:39) . Esto se añade a la potencial continuación del microambiente o la ventaja genética que la planta tenía que alcanzar el mayor tamaño inicialmente. Existe un fuerte componente genético para el tamaño de la planta y el índice de crecimiento (p. ej., ter Steege et al 2005 Plant Physiology 139:1078) , y, por tanto, para una gama de diversos genotipos el tamaño de la planta en una condición ambiental es probable que se correlacione con el tamaño en otra (Hittalmani et al 2003 Theoretical Applied Genetics 107:679) . De este modo se usa un ambiente estándar como aproximación para los diversos y dinámicos ambientes que se las cosechas en el campo se encuentran en diferentes localizaciones y tiempos.

El índice de recolección, la relación entre el rendimiento de semillas con respecto al peso seco por encima del suelo es relativamente estable en muchas condiciones ambientales y, de este modo, se puede obtener una muy buena correlación entre el tamaño de la planta y el rendimiento de los granos (por ejemplo, Rebetzke et al., 2002, Crop Science 42: 739. Estos procesos están intrínsecamente relacionados porque la mayor parte de la biomasa del grano depende de la productividad fotosintética presente o almacenada por las hojas y el tallo de la planta (Gardener et al., 1985, Physiology of Crop Plants. Iowa State University Press, pp68 -73) . Por tanto, la selección del tamaño de la planta, incluso en etapas tempranas de desarrollo, se ha utilizado como un indicador del rendimiento potencial futuro (por ejemplo, Tittonell et al., 2005, Agric Ecosys & Environ 105: 213) . Cuando se analiza el impacto de las diferencias genéticas sobre la tolerancia al estrés, la capacidad para estandarizar las propiedades del suelo, la temperatura, la disponibilidad de agua y de nutrientes y la intensidad de la luz es una ventaja intrínseca del invernadero o de los ambientes con cámaras de crecimiento de plantas en comparación con el campo. Sin embargo, las limitaciones artificiales en el rendimiento debido a una pobre polinización provocada por la ausencia de viento o de insectos, o insuficiente espacio para la maduración de la raíz o el desarrollo del follaje, pueden restringir el uso de estos ambientes controlados para analizar las diferencias de rendimiento. Por lo tanto, las mediciones del tamaño de la planta en el desarrollo temprano, en condiciones estándar en una cámara de crecimiento o invernadero, son prácticas estándar para proporcionar una indicación de las ventajas potenciales de rendimiento genético.

Otro rasgo importante para muchos cultivos es el vigor temprano. La mejora del vigor temprano es un importante objetivo de los modernos programas de cultivo del arroz en variedades cultivadas de arroz tanto templados como tropicales. Las raíces largas son importantes para el anclaje apropiado al suelo en arroz sembrado en agua. Cuando el arroz se siembra directamente en campos anegados y cuando las plantas deben emerger rápidamente a través del agua, los vástagos más largos se asocian al vigor. Cuando se practica la siembra en línea, los mesocotilos y los coleóptilos más largos son importantes para una buena... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para aumentar el rendimiento en plantas en condiciones de deficiencia de nitrógeno respecto a las plantas de control, que comprende introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo NAP-1, en el que el polipéptido de tipo NAP-1 comprende un dominio de NAP, en el que dicho polipéptido de tipo NAP-1 tiene una identidad de secuencia de al menos 80% o más con el polipéptido de tipo NAP-1 representado por la SEC ID Nº 2 y, además, en el que dicho polipéptido de tipo NAP-1 tiene sustancialmente la misma actividad biológica y funcional que la SEC ID Nº 2.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo NAP-1 está representado por uno cualquier del ácido nucleico de las SEC ID Nº dadas en la Tabla A o una porción del mismo, o una secuencia capaz de hibridar con uno cualquiera de los ácidos nucleicos de SEC ID Nº dadas en la tabla A.

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicha secuencia de ácido nucleico codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las SEC lD Nº presentadas en la Tabla A.

4. El procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que dicho aumento del rendimiento es aumento de la biomasa y/o aumento del rendimiento de semillas.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicho aumento del rendimiento comprende al menos un incremento del peso total de las semillas y/o un incremento del número de semillas llenas.

6. Procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que dicho ácido nucleico esta unido operablemente a un promotor constitutivo, preferiblemente a un promotor GOS2.

7. Procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo NAP1 es de origen vegetal, preferiblemente de una planta dicotiledónea, adicionalmente preferiblemente de la familia Brassicaceae, más preferentemente del género Arabidopsis, lo más preferentemente del género Arabidopsis thaliana.

8. Uso de una construcción para aumentar el rendimiento en plantas cultivadas en condiciones de deficiencia de nitrógeno con respecto a las plantas de control, en el que dicha construcción comprende

(a) un ácido nucleico que codifica una polipéptido de tipo NAP1 como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3;

(b) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácido nucleico de (a) ; y opcionalmente

(c) una secuencia de terminación de la transcripción,

y en el que una de dichas secuencias control es un promotor constitutivo, preferentemente un promotor GOS2.

9. Uso de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de tipo NAP1 en un procedimiento para aumentar el rendimiento en plantas cultivadas en condiciones de deficiencia de nitrógeno respecto a las plantas de control, en el que dicho polipéptido de tipo NAP1 es como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.

FIGURA 3

FIGURA 3 (continuación)

FIGURA 3 (continuación) FIGURA 3 (continuación) FIGURA 3 (continuación)

FIGURA 3 (continuación)

FIGURA 3 (continuación)

FIGURA 14

FIGURA 24

SEC ID Nº : 377, Triticum aestivum -ADN

SEC ID Nº : 378, Triticum aestivum -proteína SEC ID Nº : 379, Triticum aestivum -ADN

SEC ID Nº : 380, Tritictam aestivum -proteína


 

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