RHD6 y su uso en la modulación del desarrollo del pelo radicular en plantas.

Un método para aumentar la longitud y/o la longevidad de pelos radiculares y/o del número de pelos radiculares en una planta que comprende:

aumentar la expresión de un polipéptido relacionado con RHD6 mediante la incorporación de un ácido nucleico heterólogo que codifica un polipéptido relacionado con RHD6 que comprende una secuencia de aminoácidos que tiene al menos un 90 % de identidad de secuencia con la SEC ID Nº: 1

en una célula vegetal mediante transformación, expresión de dicho ácido nucleico heterólogo en las células de dicha planta, y

regeneración de la planta a partir de una o más células transformadas donde la longitud y/o la longevidad de pelos radiculares y/o el número de pelos radiculares están aumentados en relación con las plantas control en las que la expresión del polipéptido relacionado con RHD6 no está aumentada

RHD6 y su uso en la modulación del desarrollo del pelo radicular en plantas Campo de la invención

Esta invención se refiere a la modulación del desarrollo del pelo radicular en plantas.

Antecedentes de la invención

En 199, Schiefelbein y Somerville27 publicaron un artículo describiendo su trabajo con mutantes de Arabidopsis thaliana en un esfuerzo para entender el control genético del desarrollo del pelo radicular. Examinaron raíces de 12. plántulas mutadas de Arabidopsis, lo que condujo a la identificación de más de 4 mutantes afectados en la morfogénesis del pelo radicular. Los mutantes se caracterizaron como pertenecientes a cuatro clases fenotípicas que se produjeron genéticamente a partir de mutaciones recesivas simples en cuatro genes distintos denominados RHD1, RHDP, RHD3 y RHD4. Como resultado del análisis fenotípico de los mutantes y de los dobles mutantes homocigotos, se propuso un modelo para el desarrollo del pelo radicular, incluyendo las fases en las que normalmente se requieren los genes. El producto génico de RHD1 parece ser necesario para una iniciación adecuada de los pelos radiculares, mientras que los productos génicos de RHDS, RHD3 y RHD4 parecen ser necesarios para la elongación normal del pelo. Estos autores llegaron a la conclusión de que los resultados obtenidos demostraban que el desarrollo del pelo radicular en Arabidopsis es factible para un análisis genético y puede demostrar que es un sistema de modelo útil para estudiar los mecanismos moleculares que dirigen la diferenciación celular en plantas.

En 1994, Masucci y Schefelbein7 ampliaron aquellos resultados identificando otro muíante, el muíante rhd6, llegando a la conclusión de que la iniciación del pelo radicular en Arabidopsis thaliana proporciona un modelo para el estudio de la polaridad celular y su papel en la morfogénesis de las plantas. Observaron que los pelos radiculares normalmente emergen en el extremo apical de las células epidérmicas radiculares, lo que implica que estas células están polarizadas. Se caracterizó que el muíante rhd6 mostraba tres defectos: (a) una reducción en el número de pelos radiculares, (b) un desplazamiento basal general en la zona de emergencia del pelo radicular, y (c) una frecuencia relativamente alta de células epidérmicas con múltiples pelos radiculares. Llegaron a la conclusión de que esos defectos implicaban al gen RHD6 en la iniciación del pelo radicular e indican que RHD6 se asocia normalmente con el establecimiento de, o en respuesta a, la polaridad de las células epidérmicas radiculares. También se descubrieron alteraciones similares en la zona de emergencia del pelo radicular, aunque menos extremas, en raíces del mutante arx2, resistente a auxina, etileno y ácido abscísico, y del mutante etrl, resistente al etileno. Los tres fenotipos mutantes de rhd6 se rescataron cuando al medio de cultivo se añadió o bien auxina (ácido indoleacético) o bien un precursor del etileno (ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico). Los fenotipos de raíz de rhd6 pudieron fenocoplarse tratando plántulas de tipo silvestre con un inhibidor de la ruta del etileno (aminoetoxivinilglicina). Estos resultados indican que RHD6 está normalmente involucrado en dirigir la selección o ensamblaje del lugar de iniciación del pelo radicular mediante un proceso que implica auxina y etileno.

Los pelos radiculares desempeñan papeles importantes en la nutrición y captación de agua de las plantas. En la mayor parte de los suelos son Importantes para la captación de fosfato y hierro. En condiciones de sequía, son importantes en la captación de otros nutrientes tales como nitratos. Por lo tanto, la manipulación de rasgos del pelo radicular será Importante en desarrollo de cultivos que puedan extraer nutrientes de una manera eficaz del suelo. Hasta ahora, esto ha sido difícil ya que no se ha Identificado ningún gen con una función limitada al pelo radicular.

El documento EP83572B1 divulga la Identificación, aislamiento, clonación y caracterización del gen CPC de Arabidopsis thaliana, para regular la Iniciación de la formación del pelo radicular, así como plantas transgénicas que sobreexpresan el gen CPC. El gen CPC no es responsable de los fenotipos mutantes rhd descritos anteriormente. Esto se confirma, por ejemplo, en el documento US661749, así como en el documento EP83572B1 en sí.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un método para aumentar la longitud y/o longevidad de los pelos radiculares y/o el número de pelos radiculares en una planta que comprende:

aumentar la expresión de un pollpéptido relacionado con RHD6 incorporando un ácido nucleico heterólogo que codifica un polipéptido relacionado con RHD6 que comprende una secuencia de aminoácidos que tiene al menos un 9 % de identidad de secuencia con SEC ID N°: 1 en una célula de planta mediante transformación, expresando dicho ácido nucleico heterólogo en las células de dicha planta y regenerando la planta a partir de una o más células transformadas donde la longitud y/o longevidad de los pelos radiculares y/o el número de pelos radiculares está aumentado en relación a plantas control en las que la expresión del polipéptido relacionado con RHD6 no está aumentada. Se encontró que la sobreexpresión de los genes ROOT HAIR DEFECTIVE 6 (RHD6) (PELO RADICULAR DEFECTUOSO 6) en plantas alteraba el desarrollo del pelo radicular, por ejemplo dando lugar a plantas con mayor número de pelos radiculares así como con una longitud y/o longevidad aumentadas.

Además, la sobreexpresión de una familia de genes distinta (genes ROOT HAIR DEFECTIVE SJX LIKE1 (RSL),

SIMILARES A PELO RADICULAR DEFECTUOSO 6) produce un efecto similar. La modulación de la expresión de estos genes (denominados en conjunto "genes relacionados con RHD6") en plantas puede ser útil, por ejemplo, en la manipulación de rasgos del pelo radicular en varios grupos de especies de plantas (incluyendo cultivos) para mejorar su capacidad de extraer nutrientes del suelo.

También se describe y aísla un gen relacionado con el gen ROOT HAIR DEFECTIVE 6 (RHD6).

Los genes relacionados con RHD6 incluyen tanto los genes ROOT HAIR DEFECTIVE 6 (RHD6) como los genes ROOT HAIR DEFECTIVE RIX LIKE1 (RSL1), y homólogos funcionales de los mismos, como se describe en el presente documento. Los genes relacionados con RDH6 incluyen genes capaces de complementar la mutación rhd6 en plantas.

También se describe un gen aislado que codifica una secuencia de aminoácidos codificada por el gen relacionado con RHD6 o un producto génico que es suficientemente homólogo con este para permitir, en la producción del mismo en una célula mutante rhd6 una complementación funcional de dicha mutación. Además se describe un producto aislado de la expresión de un gen relacionado con RHD6 aislado.

Además se describe un polinucleótido aislado el cual codifica un producto génico que comprende una secuencia de aminoácidos mostrada en las SEC ID Nos: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 a 26, 28, 3, 32, 34, 36, 38, 4, 42, 44, 46, 48, 5, 52,

54, 56, 58, 6, 62, 64, 66, 68, 7, 72, 74, 76, 78, 8, 82, 84, 86, 88, 9, 92, 94, 96, 98, 1, 12, 14, 16, 18, 11,

112 y 114.

Además se describe un polinucleótido aislado que tiene al menos un 4 % de identidad de secuencia de ácido nucleico con una o más de las SEC ID Nos: 2, 4, 6, 8, 1, 12, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53,

55, 57, 59, 61, 63, 65, 67, 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93, 95, 97, 99, 11, 13, 15, 17, 19, 11,

113 y 115.

También se describen construcciones de expresión, células de plantas y plantas o progenie de plantas, incluyendo semillas, que comprenden un gen o polinucleótido relacionado con RHD6 aislado descrito en el presente documento.

También se describe un método para modular el desarrollo del pelo radicular en una planta que comprende: aumentar la expresión de un polipéptido relacionado con RHD6 en las células de dicha planta en relación con

plantas control.

Un polipéptido relacionado con RHD6 puede comprender, por ejemplo, una secuencia de aminoácidos mostrada en las SEC ID Nos: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 a 26, 28, 3, 32, 34, 36, 38, 4, 42, 44, 46, 48, 5, 52, 54, 56, 58, 6, 62, 64, 66, 68, 7, 72, 74, 76, 78, 8, 82, 84, 86, 88, 9, 92, 94, 96, 98, 1, 12, 14, 16, 18, 11, 112 y 114.

También se describe un método para mejorar la tolerancia de una planta a condiciones deficientes en nutrientes que

comprende:

aumentar la expresión de un polipéptido relacionado con RHD6 en las células de dicha planta en relación con las

plantas control.

Además se describe un método para aumentar la producción de un compuesto fitoquímico... [Seguir leyendo]

1. Un método para aumentar la longitud y/o la longevidad de pelos radiculares y/o del número de pelos radiculares en una planta que comprende:

aumentar la expresión de un polipéptido relacionado con RHD6 mediante la Incorporación de un ácido nucleico heterólogo que codifica un polipéptido relacionado con RHD6 que comprende una secuencia de aminoácidos que tiene al menos un 9 % de identidad de secuencia con la SEC ID N°: 1

en una célula vegetal mediante transformación, expresión de dicho ácido nucleico heterólogo en las células de

dicha planta, y

regeneración de la planta a partir de una o más células transformadas donde la longitud y/o la longevidad de pelos radiculares y/o el número de pelos radiculares están aumentados en relación con las plantas control en las que la expresión del polipéptido relacionado con RHD6 no está aumentada.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dicho polipéptido relacionado con RHD6 comprende la SEC ID N°: 1.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la planta tiene tolerancia aumentada en condiciones deficientes en nutrientes en relación con las plantas control.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3 en el que las condiciones deficientes en nutrientes se seleccionan del grupo que consiste en condiciones deficientes en nitrato, deficientes en fosfato o deficientes en hierro.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la planta tiene una producción o una secreción aumentadas de un compuesto fitoquímico segregado por las raíces en relación con las plantas control.

6. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 1-5 en el que el ácido nucleico heterólogo comprende una secuencia de nucleótidos que tiene al menos un 9 % de identidad de secuencia con una cualquiera de la SEC ID N°: 2.

7. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en el que el ácido nucleico heterólogo está unido operativamente a un promotor.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 en el que el promotores un promotor constitutivo.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 en el que el promotores un promotor específico de raíces.

1. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 en el que el promotor es un promotor inducible.

11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 en el que el ácido nucleico heterólogo está comprendido en un vector.

12. Un método de acuerdo con una reivindicación anterior en el que la planta es una planta agrícola seleccionada del grupo que consiste en Lithospermum erythrorhizon, Taxus spp, tabaco, curcubitáceas, zanahoria, hortalizas del género Brassica, melón, plantas del género Capsicum, vid, lechuga, fresa, semillas oleaginosas del género Brassica, remolacha azucarera, trigo, cebada, maíz, arroz, semillas de soja, guisante, sorgo, girasol, tomate, patata, pimiento, crisantemo, clavel, linaza, cáñamo y centeno.