ES2684994T3 - Método para desarrollar plantas de remolacha azucarera resistentes a herbicidas - Google Patents

Método para desarrollar plantas de remolacha azucarera resistentes a herbicidas Download PDF

Info

Publication number
ES2684994T3
ES2684994T3 ES13819001.2T ES13819001T ES2684994T3 ES 2684994 T3 ES2684994 T3 ES 2684994T3 ES 13819001 T ES13819001 T ES 13819001T ES 2684994 T3 ES2684994 T3 ES 2684994T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
protoplasts
sugar beet
als
inhibitors
cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13819001.2T
Other languages
English (en)
Inventor
Guy Weyens
Marc LEFÈBVRE
Rüdiger Hain
Gerhard Johann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SESVanderHave NV
Original Assignee
SESVanderHave NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SESVanderHave NV filed Critical SESVanderHave NV
Application granted granted Critical
Publication of ES2684994T3 publication Critical patent/ES2684994T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H4/00—Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
    • A01H4/008—Methods for regeneration to complete plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H3/00—Processes for modifying phenotypes, e.g. symbiosis with bacteria
    • A01H3/04—Processes for modifying phenotypes, e.g. symbiosis with bacteria by treatment with chemicals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H4/00—Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8274—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for herbicide resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8274—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for herbicide resistance
    • C12N15/8278—Sulfonylurea

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

Un método para producir una planta de remolacha azucarera mutante que es resistente a uno o más inhibidores de la enzima acetohidroxiácido sintasa (ALS), que comprende las etapas de: - obtener protoplastos a partir de células guardianas en el estoma aisladas de una planta de remolacha azucarera; - aplicar a un cultivo in vitro de dichos protoplastos una composición que comprende uno o más inhibidores de ALS a una concentración que es letal para más del 99% de las células cultivadas in vitro; y - regenerar plantas de remolacha azucarera a partir de las células supervivientes de estas células cultivadas in vitro, en el que dichos protoplastos de células guardianas en el estoma se pre-seleccionan por su capacidad de regenerarse en una planta de remolacha azucarera, en el que dichos protoplastos pre-seleccionados tienen una probabilidad de más de 10% (número de protoplastos en crecimiento:número total de protoplastos en cultivo) de dividirse y regenerarse en un callo viable, en el que callos obtenidos por dichos protoplastos tienen más de 10% (número de brotes productores de callos:número total de callos) de capacidad de desarrollar brotes, y en el que dicho o dichos inhibidores de ALS se aplica o aplican a más de 20 000 000 de dichos protoplastos.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
DESCRIPCION
Método para desarrollar plantas de remolacha azucarera resistentes a herbicidas Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para generar plantas de remolacha azucarera resistentes a herbicidas, por ejemplo inhibidor(es) de la enzima acetohidroxiácido sintasa (ALS).
La presente invención se refiere, además, a las plantas que se obtienen mediante este método.
La remolacha azucarera es un cultivo agrícola importante en las regiones templadas y subtropicales.
En la agricultura moderna, los herbicidas son ampliamente utilizados para controlar la proliferación de malas hierbas.
El desarrollo de plantas de remolacha azucarera resistentes a herbicidas como inhibidores de ALS se puede llevar a cabo mediante el uso de enfoques transgénicos.
De hecho, la introducción de ADN extraño que porta un gen que confiere resistencia a un herbicida se ha realizado con éxito en una diversidad de cultivos de campo, incluida la remolacha azucarera.
El documento WO 95/10178 describe una resistencia inducida por transgénicos al herbicida Bialaphos. El gen que codifica la resistencia se introduce en protoplastos de células protectoras de la remolacha azucarera, después estos protoplastos se regeneran en plantas de remolacha azucarera. Esas plantas son más resistentes a la fosfinotricina química y su derivado glufosinato. Plantas no transformadas no adquirieron resistencia a Bialaphos.
En el mejor de los casos, se regeneraron 28 callos regenerados a partir de 83000 protoplastos; en el peor, 1 callo se regeneró a partir de 190 000 protoplastos. Posteriormente, algunos de estos callos pueden mostrar embriogénesis somática y pueden regenerar plántulas de remolacha azucarera, con una eficiencia del 1% y, una característica muy ventajosa, de hasta el 30%.
Este enfoque, sin embargo, no se utiliza comúnmente en la técnica, que se basa ampliamente en la transformación más directa de callos de explantes obtenidos de órganos de remolacha azucarera tales como embriones y/o discos foliares.
Todavía existe una importante necesidad de desarrollar plantas resistentes a herbicidas, tales como en el cultivo de remolacha azucarera, y ello sin depender de vectores de ADN y/o en la inserción de genes extraños.
Por otro lado, el desarrollo de una planta de remolacha azucarera resistente a herbicida(s), tales como los inhibidores de ALS, teóricamente puede realizarse a través de un cultivo clásico con una planta de remolacha azucarera que contendría un gen de resistencia natural. Sin embargo, un enfoque de este tipo lleva mucho tiempo y, al leal saber y entender de la solicitante, no tuvo éxito, a pesar del hecho de que se documentaron plantas resistentes a los inhibidores de ALS de origen natural, al menos para especies distintas de la remolacha azucarera, incluyendo una diversidad de especies de malas hierbas. Especialmente, es muy poco probable que un doble mutante (es decir, una planta que tiene dos mutaciones en el mismo gen ALS) se produzca en la naturaleza.
La solicitud de patente WO 98/02527 describe un método para la fabricación de planta de remolacha azucarera resistente a algunos inhibidores de ALS, tales como herbicidas de sulfonilurea, que comprende las etapas de exponer a callos de sulfonilurea obtenidos a partir de explantes de B. vulgaris y regenerar plantas de los pocos mutantes espontáneos que puedan crecer en presencia de este herbicida.
Este método proporcionó una planta que tiene una mutación en el gen ALS, en que la prolina en la posición 188 de la enzima ALS codificada (que corresponde a la posición 197 de la enzima ALS de Arabidopsis thaliana) se sustituye por una serina. Sin embargo, este mutante no se utiliza comercialmente, porque los tratamientos con los herbicidas modernos preferidos de sulfonilureas ALS (p. ej., foramsulfuron) exhiben una cierta fitotoxicidad en ensayos de campo a la tasa de dosis necesaria.
La solicitud de patente WO 2012/049268 se basa en el mismo método, excepto que los callos obtenidos de explantes de B. vulgaris están expuestos a foramsulfuron y, por lo tanto, dieron como resultado plantas de remolacha azucarera resistentes a varios inhibidores de ALS, incluido foramsulfuron.
Este método proporcionó una planta que tiene una mutación en el gen ALS, en donde el triptófano en la posición 569 de la enzima ALS codificada (que corresponde a la posición 574 de la enzima ALS de Arabidopsis thaliana) está sustituido por una leucina.
Los ensayos de campo de este homocigoto 569/569 mutante mostraron buena resistencia a foramsulfuron, a yodosulfuron (otro inhibidor de ALS), así como a mezclas de diferentes inhibidores de ALS.
Ambos métodos publicados se benefician de las etapas bien establecidas de aislamiento de callos de explantes
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
individuales tales como embriones. Sin embargo, este es un enfoque lento que implica (i) aislamiento de un gran número de embriones recientes, (ii) su cultivo repetido en medio de cultivo solidificado en agar y (iii) la selección de los callos regenerables utilizando enfoques de selección morfológica.
Se han desarrollado otras estrategias para transferir rasgos genéticos a la remolacha azucarera y éstas se basan en protoplastos de mesófilos (que son diferentes de protoplastos de células guardianas en el estoma) como material de partida (Krens et al., 1990, Theor. App. Genet., vol 79, páginas 390 -396).
Gurel et al. 2008, Critical reviews in Plant Science, 27, 108-140, describe aplicaciones biotecnológicas para la remolacha azucarera. Se describen siete diferentes técnicas de cultivo in vitro. Entre ellas se encuentra el cultivo de protoplastos a partir de células guardianas en el estoma con fines de transformación, o de callos friables a partir de explantes de hipocotilo etiolado, siendo este último mucho más eficiente. Sin embargo, este enfoque que usa protoplastos está asociado a dificultades importantes.
Hall et al. 1997, J. Exp. Botany, 48, 255-263 han utilizado un cultivo de 500000 protoplastos de células guardianas en el estoma para llevar a cabo un experimento de transformación con ADN extraño. La eficiencia de transformación fue superior al 2%. Por otro lado, se informa que el cultivo in vitro de plantas está asociado a un fallo estomático, apuntando a problemas en las células correspondientes y, por lo tanto, a la producción de una gran cantidad de protoplastos de células guardianas en el estoma tales como cantidades necesarias para llevar a cabo un método que implica un evento mutacional.
Sumario de la invención
En un aspecto amplio, la presente invención describe un método para producir una planta de remolacha azucarera mutante que es resistente a un herbicida, que comprende las etapas de:
- obtener protoplastos a partir de células guardianas en el estoma aisladas de una planta de remolacha azucarera;
- aplicar a un cultivo in vitro de estos protoplastos una composición que comprende este herbicida a una concentración que es letal para más del 99% de las células cultivadas in vitro; y
- regenerar plantas de remolacha azucarera a partir de las células supervivientes de estas células cultivadas in vitro,
- posiblemente seleccionar plantas de remolacha azucarera regeneradas que tienen una mutación en el gen que codifica el o los péptidos fijados como objetivo por este herbicida,
en el que estos protoplastos de células guardianas en el estoma se pre-seleccionan por su capacidad para regenerarse en una planta de remolacha azucarera, en el que los protoplastos pre-seleccionados tienen una probabilidad de más de 10% (número de protoplastos en crecimiento:número total de protoplastos en cultivo) de dividirse y regenerarse en un callo viable, en el que callos obtenidos por dichos protoplastos tienen más de 10% (número de brotes productores de callos:número total de callos) de capacidad de desarrollar brotes, y en donde este herbicida se aplica a más de 20 000 000 de estos protoplastos.
El herbicida utilizado en el presente método puede ser un herbicida que no se fija como objetivo al gen ALS.
Los herbicidas preferidos (que no se fijan como objetivo a ALS) se seleccionan del grupo que consiste en:
- Inhibidores de 4-HPPD (tales como mesotriona, isoxaflutol, pirasulfotol, benzobiciclon, benzofenap, pirazolinnato, pirazoxifeno, tembotriona, topramezona, sulcotriona y sulcotrion), inhibidores de la biosíntesis de carotenoides (tales como flurtamona, fluridona, flurocloridona, beflubutamida, norflurazon, picolinafen y diflufenican);
- inhibidores de EPSP sintasa (tales como glifosato o glifosato-trimesio);
- inhibidores de fosfosistema II (tales como fenil-carbamatos, por ejemplo, fenmedifam o desmedifam), piridazinonas (por ejemplo, cloridazona = pirazono), triazinas (por ejemplo, cianazina, remtal, eglinazina- etilo, proglinazina-etilo, ametrina, atrazina, desmetrina, dimetametrina), prometon, prometrina, propazina, simazina, simetrina, terbumetona, terbutilazina, terbutrina, metoprotina), tiazinonas (por ejemplo, metamitrona, metribuzina, hexazinona), uracilos (bromacilo, lenacilo, terbacilo), ureas (dimefurona, isoproturona, linurona, monolinurona, etidimurona, metabenztiazurona, tebutiurona, diurona, fenurona, neburona sidurona, isourona, clorobromurona, clorotolurona, cloroxurona, fluometurona, metobromurona metoxurona, tiazaflurona, monurona, ciclurona, monolinurona), o amicarbazona, solan, propanilo, bentazona, bromoxinilo, ioxinilo, bromofenoxima, piridato, piridafol;
- inhibidores de fosfosistema I (tales como diquat o paraqua);
- inhibidores de la división celular (tales como carbetamida, clorprofam, profam, naproanilida, difennamida,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
napropamida, butenaclor, metazaclor, dietatil-etilo, acetoclor, alaclor, butaclor, propaclor Monsanto, propisoclor, dimetaclor, dimetenamida, metolaclor, pretilaclor, S-metolaclor, petoxamida, tenilclor, anilofos, cafenstrol, indanofan, bromobutida, piperofos, flufenacet, mefenacet, fentrazamida);
- inhibidores del ensamblaje de microtúbulos (tales como propizamida = pronamida, tebutam, clortal-dimetilo = DCPA, flucloralina, pendimetalina, butralina, benefin = benfluralina, etalfluralina, orizalina, trifluralina, prodiamina, dinitramina, butamifos, ditiopir, tiazopir);
- inhibidores de la protoporfirinógeno oxidasa (tales como difeniléteres (acifluorfen-sodio, bifenox, etoxifen- etilo, clornitrofen, fluoroglicofen-etilo, oxifluorfen, clometoxifen, fluordifen, fomesafen, lactofen, nitrofen, aclonifen), N-fenilftalimidas (cinidon-etilo, flumiclorac-pentilo, flumioxazina, flumiclorac-pentilo), oxadiazoles (oxadiargilo, oxadiazono), oxazolidindionas, (pentoxazona), fenilpirazoles (fluazolato, piraflufeno-etilo), pirimidindionas (saflufenacil, benzfendizona, butafenacil), tiadiazoles (tidiazimina, flutiaceto-metilo), triazolinonas (azafenidina, carfentrazona-etil-sulfentrazona), pirazolon, profluazol, flufenpir-etilo);
- inhibidores de la acetil CoA carboxilasa (tales como ariloxifenoxipropionatos (tales como clodinafop- propargilo, cihalofop-butilo, diclofop-metilo, fenoxaprop-P-etilo, fluazifop-P-butilo, haloxifop-etotilo, haloxifop-metilo, haloxifop-P-metilo, propaquizafop, quizalofop-P-etilo o quizalofop-P-tefuril), ciclohexanodionas (tales como aloxidim, butroxidim, cletodim, cicloxidim, profoxidim, setoxidim, tepraloxidim o tralcoxidim) o fenilpirazolina (pinoxaden));
- inhibidores de la síntesis de la pared celular (tales como indaziflam, isoxaben, clortiamida, diclobenil, quinclorac o flupoxam);
- inhibidor de la glutamina sint(et)asa (glufosinato de amonio o bialafos = bilanafos) y
- auxina sintética (tal como TBA, dicamba, cloramben, benazolin-etil 4, diclorprop-P, mecoprop-P, 2,4,5-T (weedar) 2,4-D (Weedar), 2,4-DB (butirol), diclorprop, MCPB, mecoprop, McPA-tioetilo, clomeprop, Agroxone 4, aminopiralid, clopiralid, fluroxipir, halauxifen-metilo, picloram, triclopir, quinclorac o quinmerac),
más preferiblemente del grupo que consiste en inhibidores de 4 HPPD, inhibidores de la biosíntesis de carotenoides, inhibidores de EPSP sintasa, inhibidores de fotosistema II, inhibidores de fotosistema I, inhibidores del ensamblaje de microtúbulos, inhibidores de protoporfirinógeno oxidasa y auxina sintética.
Otro herbicida altamente preferido es un inhibidor de ALS.
Por lo tanto, la presente invención se refiere a un método para producir una planta de remolacha azucarera mutante que es resistente a uno o más inhibidores de la enzima acetohidroxiácido sintasa (ALS), que comprende las etapas de:
- obtener protoplastos a partir de células guardianas en el estoma aisladas de una planta de remolacha azucarera;
- aplicar a un cultivo in vitro de dichos protoplastos una composición que comprende uno o más inhibidores de ALS a una concentración que es letal para (más del 99% (preferiblemente más del 99,9% o incluso más del 99,99%) de) células cultivadas in vitro (pero permitiendo que algunos mutantes escapen); y
- regenerar plantas de remolacha azucarera a partir de las células supervivientes de dichas células cultivadas in vitro, en donde dichos protoplastos de células guardianas en el estoma se seleccionan previamente por su capacidad para regenerarse en una planta de remolacha azucarera, en donde los protoplastos preseleccionados tienen una probabilidad de más de 10% (número de protoplastos en crecimiento:número de protoplastos totales en cultivo) de dividirse y regenerarse en un callo viable, en el que callos obtenidos por dichos protoplastos tienen más de 10% (número de brotes productores de callos:número total de callos) de capacidad de desarrollar brotes, y en donde dicho o dichos inhibidores de ALS se aplican a más de 2 000 000 (preferiblemente más de 10 000 000 o incluso más de 50 000 000 de dichos protoplastos.
Preferiblemente, este método comprende las sub-etapas de aislar protoplastos de células guardianas en el estoma de plantas de remolacha azucarera de diferentes genotipos y medir para cada uno de los genotipos la proporción de dichos protoplastos que crecen cuando dichos protoplastos se ponen en cultivo.
Preferiblemente este método comprende, además, la etapa de secuenciar el genoma de las plantas regeneradas de las células cultivadas in vitro supervivientes, ventajosamente para identificar una mutación en el gen ALS y/o para seleccionar plantas de remolacha azucarera regeneradas que tienen una o más, preferiblemente una, dos o más mutaciones en el gen ALS.
Ventajosamente, remolacha azucarera que tiene una o varias mutaciones en el gen ALS en las posiciones que codifican los aminoácidos seleccionados del grupo que consiste en Glicina 112, Alanina 113, Metionina 115, Arginina 133, Valina 187, Arginina 190, Alanina 196, Fenilalanina 197, Lisina 247, Metionina 346, Histidina 347, Arginina 368, Aspartato 370, Aspartato 371, Arginina 372, Metionina 565, Valina 566, Fenilalanina 573, Serina 648 y Glicina 649,
4
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en Alanina 196, Aspartato 371, Arginina 372, Serina 648 y Glicina 649, se obtiene y/o se selecciona por el método de la presente invención. Otra planta de remolacha azucarera preferida que tiene una mutación de la Prolina en la posición 188 y del Triptófano en la posición 569 se obtiene y/o selecciona por el método de la presente invención.
Preferiblemente, remolacha azucarera que tiene dos o más mutaciones tiene dos mutaciones en un alelo, lo que significa que el péptido codificado alberga dos mutaciones que sinergizan la resistencia hacia inhibidores de ALS (especialmente hacia composiciones que comprenden varios inhibidores de ALS). Un ejemplo de remolacha azucarera más preferida es una remolacha azucarera que tiene una mutación de la Prolina en la posición 188 y del Triptófano en la posición 569 en un alelo (y posiblemente las mismas mutaciones en el segundo alelo, alternativamente, el segundo alelo alberga diferentes mutaciones).
Alternativamente, la remolacha azucarera que tiene dos mutaciones tiene una mutación en cada uno de los alelos.
El método de la presente invención permite regenerar una planta de remolacha azucarera que tiene una mutación en el gen ALS en las posiciones que codifican Prolina 188 y una o más mutaciones en el gen ALS en las posiciones que codifican Glicina 112, Alanina 113, Metionina 115, Arginina 133, Valine 187, Arginina 190, Alanina 196, Fenilalanina 197, Lisina 247, Metionina 346, Histidina 347, Arginina 368, Aspartato 370, Aspartato 371, Arginina 372, Metionina 565, Valina 566, Triptófano 569 (preferiblemente mutado en Glicina), Fenilalanina 573, Serina 648 y Glicina 649. Un ejemplo de remolacha azucarera preferida es un remolacha azucarera que tiene una mutación de la Prolina en la posición 188 y de otra mutación (posiblemente no el triptófano 569 o el Trp569Gly) en el mismo alelo.
El método de la presente invención permite regenerar una planta de remolacha azucarera que tiene una mutación en el gen ALS en la posición que codifica Triptófano 569 (preferiblemente mutada en Leucina) y una o más mutaciones en el gen ALS en las posiciones que codifican Glicina 112, Alanina 113, Metionina 115, Arginina 133, Valina 187, Prolina 188 (preferiblemente mutada en Treonina, Arginina, Leucina, Glutamina o Alanina), Arginina 190, Alanina 196, Fenilalanina 197, Lisina 247, Metionina 346, Histidina 347, Arginina 368, Aspartato 370, Aspartato 371, Arginina 372, Metionina 565, Valina 566, Fenilalanina 573, Serina 648 y Glicina 649.
Un ejemplo de remolacha azucarera preferida es una remolacha azucarera que tiene una mutación del triptófano en la posición 569 y otra mutación (posiblemente no la Prolina 188 o la Pro188Ser) en el mismo alelo.
El método de la presente invención permite regenerar una planta de remolacha azucarera que tiene una o más mutaciones en el gen ALS, en donde dicha una o más mutaciones se selecciona del grupo que consiste en Alanina 113 Prolina 188, Alanina 196, Aspartato 371, Arginina 372, Triptófano 569, Serina 648 y Glicina 649, en donde dicha Alanina 113 está mutada en Valina o Treonina, en donde dicha Prolina 188 está mutada en Treonina, Arginina, Leucina, Glutamina o Alanina, en donde dicha Alanina 196 está mutada en Valina, en donde dicho Aspartato 371 está mutado en Glutamato, en donde dicha Arginina 372 está mutada en Histidina, en donde dicho Triptófano 569 está mutado en Glicina, en donde dicha Serina 648 está mutada en Treonina y en donde dicha Glicina 649 está mutada en Aspartato.
Preferiblemente, la remolacha azucarera que tiene dos o más de estas mutaciones específicas tiene dos mutaciones en un alelo, lo que significa que el péptido codificado alberga dos mutaciones que sinergizan la resistencia hacia inhibidores de aLs (especialmente hacia composiciones que comprenden varios inhibidores de ALS).
El método de la presente invención permite regenerar una planta de remolacha azucarera que tiene una mutación en el gen ALS en la posición que codifica Prolina 188 y una mutación en el gen ALS en la posición que codifica Triptófano 569.
Ventajosamente, este método comprende una etapa preliminar de deducir la concentración del uno o más inhibidores de ALS en la que la composición (que comprende uno o más inhibidores de ALS) es letal para al menos 99% (preferiblemente al menos 99,9% o incluso 99,99%) de las células cultivadas in vitro (aunque permiten el escape de algunos mutantes).
El inhibidor de ALS preferido presente en la composición (dicha composición comprende, además, otro inhibidor de ALS, que es preferiblemente de otra clase que el inhibidor de sulfonilurea ALS, tal como tiencarbazona-metilo) a ser añadido a los protoplastos de células guardianas en el estoma cultivadas in vitro es foramsulfuron, preferiblemente a una concentración de 10-9mol/l a (más preferiblemente) 10-6mol/l.
Otro inhibidor de ALS adecuado presente en la composición a añadir a los protoplastos de células guardianas en el estoma cultivadas in vitro es etoxisulfuron (posiblemente, esta composición comprende, además, otros inhibidores de ALS).
Un aspecto relacionado de la presente invención es una planta de remolacha azucarera mutada obtenible mediante el método de la presente invención, tal como una remolacha azucarera que tiene una mutación en el triptófano 569 y/o en la prolina 188.
Otro aspecto relacionado de la presente invención es una planta de remolacha azucarera mutada que comprende
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
SEQ.ID.NO.3 (o SEQ.ID.NO.4) y/o SEQ.ID.NO.5 (o SEQ.ID.NO:6).
Una planta de remolacha azucarera descrita en esta memoria corresponde al depósito bajo NCIMB 42050 o NCIMB 42051.
La presente invención también está relacionada con tejido o parte de planta (por ejemplo, células guardianas en el estoma o tiras de hojas) o semillas derivadas de la planta mutada de la invención, así como con su uso para la introducción de otro rasgo genético.
La presente invención también está relacionada con el uso de los protoplastos de células guardianas en el estoma (que se regeneran bien) desarrollados en la presente invención para la introducción de otro rasgo genético distinto a la resistencia a inhibidores de ALS.
Descripción detallada de la invención
Los autores de la invención han descubierto que protoplastos de células guardianas en el estoma de remolacha azucarera representan un buen material de partida para inducir resistencia a herbicidas tales como inhibidores de ALS, a pesar del hecho de que la regeneración de una planta de remolacha azucarera de un protoplasto de células guardianas en el estoma es muy difícil, de baja ocurrencia y requiere procesos más largos y más complejos que la regeneración directa a partir de callos obtenidos de explantes, tal como se utiliza habitualmente en la técnica.
De hecho, el callo (los callos) de los explantes es (son) una masa de células no diferenciadas (o desdiferenciadas) que, en condiciones de cultivo apropiadas, se diferenciarán (o se volverán a diferenciar) y regenerarán una planta de remolacha azucarera totalmente funcional. En dicho método, las semillas se recogen en grandes cantidades, luego se esterilizan fácilmente y así se obtienen explantes en grandes cantidades. Un método de este tipo es conveniente, ya que permite realizar una gran parte del trabajo sin las dificultades de un entorno estéril.
Por otro lado, las células guardianas en el estoma tienen una organización bien definida en la planta, y su aislamiento del tejido de la planta da como resultado una o más células individuales, y luego después de un tratamiento en protoplastos individuales.
En el método de la presente invención, las plántulas se deben cultivar in vitro y se deben mantener en condiciones estériles, a continuación se aíslan células guardianas en el estoma de estas plántulas pequeñas y se obtienen protoplastos al tiempo que se mantienen condiciones estériles, luego se induce a estos protoplastos individuales a producir nuevamente su pared de la célula, para crecer primero en micro-callos y luego en una planta de remolacha azucarera.
Se encontró que los protoplastos de las células guardianas en el estoma de la remolacha azucarera eran muy vulnerables, reduciendo el alcance de su aplicación: por ejemplo, la adición de un mutágeno, en lugar de favorecer la aparición de un rasgo genético deseado, era letal para los protoplastos en muchos casos.
En otras palabras, fue completamente inesperado tener éxito en el uso de protoplastos de células guardianas en el estoma como un material de partida para desarrollar una planta de remolacha azucarera que ha adquirido un rasgo genético deseado a través de la mutación.
Además, los autores de la invención han encontrado que la capacidad de división de los protoplastos de células guardianas en el estoma depende mucho de los genotipos de remolacha azucarera: los protoplastos de células guardianas en el estoma de la mayoría de los genotipos exhiben una capacidad muy baja (casi cero) para dividirse (crecer), mientras que los protoplastos de algunos genotipos específicos tienen una capacidad considerable para crecer in vitro.
Los autores de la invención han identificado que el cultivo en medio sólido (medio que contiene polímero, tal como medio que contiene alginato o tipo agarosa) de cantidades muy grandes de estos protoplastos de células guardianas en el estoma, luego la exposición del material cultivado (normalmente en forma de callos regenerados) a herbicidas tales como inhibidor o inhibidores de ALS resultó en la selección de algunas células mutadas que son resistentes a esta molécula de herbicida, a pesar de que, en ausencia de mutágenos añadidos, se sabe que las mutaciones espontáneas son muy raras, y de que el método no puede tomar ventaja de la diversidad genética dentro de una población, en la selección de una planta mutante ya existente que exhibe la resistencia deseada hacia uno o más inhibidores de ALS.
Algunas de estas células mutadas con resistencia adquirida a los herbicidas, tal como la inhibición de ALS, fueron capaces, además, de regenerarse en plantas de remolacha azucarera viables. Aunque los protoplastos son muy difíciles de utilizar en la práctica, el presente método, no obstante, produjo mutantes muy rápidamente estables que adquirieron resistencia frente al herbicida.
El método de la presente invención permite la producción de plantas de remolacha azucarera resistentes a herbicidas (resistentes al inhibidor de aLs) que tienen una o varias mutaciones, incluyendo una o varias mutaciones en la enzima que es el objetivo del herbicida, por ejemplo un inhibidor de ALS (tal como una mutación del gen ALS,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
en donde el gen ALS codifica una proteína ALS que contiene un aminoácido diferente de triptófano en la posición 569 de la proteína ALS, correspondiente a la posición 574 de la ALS de Arabidopsis thaliana), posiblemente además de al menos otra mutación en este gen y/o a otras mutaciones en otros genes.
Un aspecto de la presente invención es, por lo tanto, un método para producir plantas de remolacha azucarera (Beta vulgaris, y también Beta vulgaris marítima ssp) resistente a uno o más inhibidores de ALS, que comprende las etapas de:
- obtener (protoplastos de) células guardianas en el estoma aisladas de una planta de remolacha azucarera (sensible a inhibidores de ALS);
- aplicar a estas células cultivadas in vitro una composición que comprende uno o más inhibidores de ALS a una concentración que es letal para estas células cultivadas in vitro (al menos el 99% de las células (de tipo salvaje) son exterminadas por el inhibidor de ALS, pero algunos mutantes puede escapar del tratamiento); y
regenerar plantas de remolacha azucarera a partir de las células supervivientes.
Este método puede verse como una alternativa a la introducción de un transgén (por ejemplo, descrito en el documento WO 95/10178). Sin embargo, un método basado en la mutación de un gen o genes endógenos es más laborioso en comparación con un enfoque transgénico. De hecho, la introducción de un gen transgénico (mutado) es mucho más rápida, flexible y predecible.
La ausencia de resistencia inducida por transgenes se refiere al hecho de que la resistencia adquirida al o a los inhibidores de ALS no es provocada directamente por la inserción in vitro de un ADN (extraño) en los protoplastos de células guardianas en el estoma (o en las células obtenidas de los mismos) tal como un ADN (extraño) que codifica una proteína que proporciona directamente resistencia al o a los inhibidores de ALS tal como una proteína que reduce localmente la toxicidad del o de los inhibidores de ALS (p. ej., una enzima que degrada el o los inhibidores de ALS o reduce su concentración intracelular), o una proteína ALS que es resistente al o a los inhibidores de ALS, tal como una enzima mutante de ALS que retiene actividad y funcionalidad significativas incluso en presencia de inhibidores.
Sin embargo, la planta obtenida por el método de la invención puede cruzarse adicionalmente con una planta transgénica con el fin de acumular otro rasgo genético en la progenie. La planta (o una parte de la misma), obtenida mediante la presente invención puede utilizarse, además, en un método transgénico posterior para introducir otro rasgo genético (diferente del rasgo genético obtenido en el método de la presente invención).
Posiblemente, este método comprende, además, la etapa de añadir un agente mutágeno al cultivo de los protoplastos de células guardianas en el estoma aisladas.
Agentes mutágenos adecuados son exposición física (tal como rayos UV o rayos X) o exposición a agentes químicos (tal como sulfonato de etil metano (EMS), por ejemplo al 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,2% o incluso al 2,5%). Sin embargo, la viabilidad de los protoplastos se vio afectada negativamente por algunos tratamientos de mutagénesis habitualmente realizados, tales como el tratamiento de más EMS al 0,2%.
Alternativamente, este método, por lo tanto, no comprende la etapa de añadir un agente mutágeno.
En el contexto de la presente invención, un herbicida preferiblemente se refiere a cualquier molécula que, cuando se aplica a una dosis dada, se utiliza para el control de malas hierbas.
Herbicidas preferidos utilizados en el presente método (para desarrollar plantas de remolacha azucarera resistentes a este herbicida) tienen una actividad específica conocida en un péptido (de modo que una única mutación en el gen correspondiente puede conferir resistencia a este herbicida). En otras palabras, los herbicidas preferidos son específicos para un objetivo peptídico (habitualmente inhiben específicamente la actividad de una enzima vegetal) y/o se conoce su péptido diana (para estar en una posición de seleccionar la remolacha azucarera resistente para una mutación en el gen diana).
En el contexto de la presente invención, un inhibidor de ALS se refiere a cualquier molécula que inhiba la función del gen ALS.
Preferiblemente, el o los inhibidores de ALS utilizados en la presente invención no inhiben (sustancialmente) otras enzimas (remolacha azucarera) que la ALS.
Ventajosamente, el o los inhibidores de ALS se seleccionan y utilizan en la presente invención en una concentración en la que se inhibe más del 90% (más del 95%, más del 99%, más del 99,9%) de la función de la enzima ALS de tipo salvaje, pero sustancialmente no afecta la función de las enzimas no relacionadas.
Inhibidores de ALS adecuados (para llevar a cabo el método) se seleccionan del grupo que consiste en herbicidas de sulfonilurea, herbicidas de sulfonilaminocarboniltriazolinona, herbicidas de imidazolinona, herbicidas de
7
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
triazolopirimidina y herbicidas de pirimidinil(tio) benzoato. Ventajosamente, la composición de herbicida comprende al menos un herbicida de sulfonilurea y al menos una triazolopirimidina.
Los inhibidores de ALS preferidos (para llevar a cabo el método) son foramsulfuron, amidosulfuron, tiencarbazona- metil, etoxisulfuron y mezclas de los mismos (especialmente una composición que comprende tiencarbazona-metilo y cualquiera de foramsulfuron o amidosulfuron); sin embargo, el mutante de remolacha azucarera regenerado es ventajosamente resistente frente a varios inhibidores de ALS.
Se pueden utilizar otros inhibidores de ALS (incluyendo mezclas de inhibidores de ALS), y la persona experta conoce qué mutación proporciona una fuerte resistencia a un inhibidor de ALS dado (p. ej., se sabe que la mutación del triptófano en la posición 569 está asociada a resistencia a foramsulfuron); por lo tanto, dada la flexibilidad y la eficacia del presente método, la persona experta puede diseñar plantas de remolacha azucarera que han adquirido varias mutaciones y, por tanto, una resistencia más amplia frente a herbicidas tales como inhibidores de ALS (p. ej., mezclas de inhibidores de ALS).
Más preferiblemente, este método comprende una etapa preliminar de seleccionar un genotipo (línea) de planta de remolacha azucarera por su capacidad de regenerar los protoplastos de células guardianas en el estoma en una planta de remolacha azucarera completamente funcional, y/o el método de la presente invención se lleva a cabo en protoplastos de células guardianas en el estoma aislados de genotipos (líneas) de remolacha azucarera que están bien regenerados.
Una etapa preliminar adecuada (de seleccionar genotipos de plantas de remolacha azucarera por la capacidad de sus protoplastos de células guardianas en el estoma de regenerar las células en una planta de remolacha azucarera) implica la comparación (independientemente de sus posibles características ventajosas tales como rendimiento o resistencia a infecciones parasitarias) de al menos 10 diferentes genotipos de plantas de remolacha azucarera (de diferentes antecedentes genotípicos), preferiblemente al menos 15 genotipos diferentes, o incluso al menos 30 genotipos diferentes, en cuanto a la capacidad de sus protoplastos de células guardianas en el estoma de regenerarse en una planta de remolacha azucarera (mucho más preferiblemente su capacidad de crecer in vitro y/o formar callos), y la selección de un genotipo (línea) que regenera bien para llevar a cabo el método de la presente invención.
En el contexto de la presente invención, protoplastos de células guardianas en el estoma bien regenerativas se refieren a protoplastos que tienen una probabilidad de más del 10% (crecimiento: total) o incluso más del 20% (crecimiento: total) o 50% (crecimiento: total) para dividir y/o crecer y/o regenerarse en callos de remolacha azucarera viables (cuando se cultivan en los medios de cultivo adecuados y sin presión de selección exógena tal como la molécula tóxica/herbicida a aplicar en el método de la presente invención).
Callo (callos) se refiere a una masa de células indiferenciadas. En la técnica, los callos se pueden obtener a partir de explantes tales como embriones o explantes derivados de parénquima a partir de hojas o cotiledones. Sin embargo, en el contexto de la presente invención, los callos son el resultado del crecimiento de protoplastos de células guardianas en el estoma (bien regenerantes).
Los callos obtenidos por estos protoplastos bien regenerantes tienen más del 10% (número de brotes productores de callos : número total de callos; brotes:total), preferiblemente más del 20% (brotes:total) o incluso más del 30% (brotes:total) de capacidad para desarrollar brotes.
Preferiblemente, protoplastos de células guardianas en el estoma de remolacha azucarera que se regeneran bien se refieren a protoplastos que tienen más del 0,1% (planta de remolacha azucarera : número total de protoplastos) (más preferiblemente más del 1%) de capacidad para regenerarse en una planta de remolacha azucarera viable.
En este método, la composición que comprende el herbicida (p. ej., uno o más inhibidores de ALS) se aplica a un cultivo in vitro de más de 20 000 000 de estos protoplastos de células guardianas en el estoma de remolacha azucarera (bien regeneradas).
Preferiblemente, la composición que comprende el uno o más inhibidores de ALS se aplica a un cultivo in vitro de más de 50 000 000 de estos protoplastos de células guardianas en el estoma (bien regenerantes) de remolacha azucarera.
Preferiblemente, al menos 50 000, tal como aproximadamente 100 000, protoplastos de células guardianas en el estoma (bien regenerantes) por mililitro se cultivaron en un medio que contenía polímero (tal como un medio que contenía alginato o agarosa).
Posiblemente, estos protoplastos de células guardianas en el estoma (bien regenerantes) de remolacha azucarera se cultivan durante al menos aproximadamente una semana (preferiblemente aproximadamente 3 semanas y/o menos de 4 semanas) en medio que contiene polímero (alginato), antes de la aplicación de la composición que comprende el (uno o más) inhibidor(es) de ALS (tales como foramsulfuron y posiblemente tiencarbazona-metilo).
Preferiblemente, este método comprende, además, la etapa de comparar el crecimiento de la célula guardiana en el
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
estoma mutada y el crecimiento de células guardianas en el estoma de tipo salvaje (y/o no tratadas previamente y/o aún no tratadas con herbicida) en un medio que no comprende inhibidor de aLs, y posiblemente de seleccionar mutante(s) que mantengan al menos el 75% del crecimiento, preferiblemente al menos el 90% del crecimiento de la célula de tipo salvaje correspondiente.
Preferiblemente, o además, este método comprende, además, la etapa de comparar el crecimiento y/o el rendimiento de la remolacha azucarera regenerada a partir de la célula mutada y el crecimiento y/o el rendimiento de remolacha azucarera del tipo salvaje (y/o no tratada previamente y/o aún no tratado por el inhibidor de ALS) en ensayos de invernadero y en condiciones agronómicas sin inhibidor de ALS alguno, y posiblemente de seleccionar plantas de remolacha azucarera resistentes a inhibidores de ALS que mantengan al menos el 75% del crecimiento y/o rendimiento, preferiblemente al menos el 90% del crecimiento y/o del rendimiento de la remolacha azucarera de tipo salvaje.
Preferiblemente, este método comprende, además, la etapa de secuenciar las plantas regeneradas a partir de los protoplastos supervivientes y/o identificar una o varias mutaciones que están (pueden estar) asociadas a la resistencia al herbicida (p. ej., uno o más inhibidores de ALS).
En el contexto de la presente invención, el término "mutación" se refiere preferiblemente a un (único) cambio en la secuencia de nucleótidos que codifica el péptido fijado como objetivo por el herbicida (p. ej., la proteína ALS) que provoca un cambio en el aminoácido correspondiente, de modo que la planta resultante ha adquirido cierta resistencia al herbicida, tales como los inhibidores de ALS.
En otras palabras, en el contexto de la presente invención, "mutación" se entiende preferiblemente como equivalente a una "mutación puntual" que permite cierta resistencia al herbicida (el inhibidor de ALS). Por consiguiente, "varias mutaciones" se refieren preferiblemente, en la presente invención, a (una pila de) múltiples mutaciones puntuales, provocando cada una de las mutaciones puntuales un cambio del aminoácido codificado con el fin de proporcionar cierta resistencia a un herbicida (p. ej., un inhibidor de ALS y/o un herbicida no es un inhibidor de ALS). Por lo tanto, preferiblemente, en el contexto de la presente invención 'mutación' no comprende cambios en la secuencia de nucleótidos que no modifican la proteína codificada (tal como un cambio en el tercer aminoácido de un triplete codificante), cambio en aminoácidos que no se asocian con resistencia a herbicidas (tal como un inhibidor de ALS), ni cambios simultáneos múltiples en la secuencia de nucleótidos.
Ventajosamente, esta etapa de identificación de la o las mutaciones asociadas a la resistencia frente al (uno o más) inhibidores de ALS (preferiblemente una o dos mutaciones en el gen ALS) está acoplada al desarrollo de cebadores oligonucleotídicos que se extienden por esta mutación.
Ventajosamente, esta etapa de identificación de la o las mutaciones en el gen ALS es seguida por mediciones de la actividad enzimática (in vitro) de la proteína codificada por los genes ALS de tipo salvaje y por los mutados.
Preferiblemente, estas mediciones enzimáticas de la enzima ALS de tipo salvaje y de la enzima ALS mutada se realizan en presencia de uno o más inhibidores de ALS (a una o a varias concentraciones con el fin de derivar una curva de inhibición).
Posiblemente, estas medidas enzimáticas de la enzima de tipo salvaje y de la enzima mutada se realizan (adicionalmente) en ausencia de inhibidores de ALS (para comparar la actividad enzimática de la enzima mutada, preferiblemente en ausencia del inhibidor de ALS, la enzima mutada mantiene al menos el 50% de la actividad de la enzima de tipo salvaje, más preferiblemente al menos el 75%, aún más preferiblemente al menos el 90%, al menos el 95% o incluso al menos el 99%).
Preferiblemente, el método de la presente invención comprende una etapa de comparar composiciones que comprenden uno o más inhibidores de ALS a diferentes concentraciones, y deducir la concentración a la que el inhibidor de ALS, y/o inhibidor de ALS en una formulación especial dentro de esta composición, es/son letales para un cultivo in vitro de la de protoplastos de células guardianas en el estoma aislado de la planta de remolacha azucarera (tales como protoplastos de células guardianas en el estoma cultivadas en alginato durante al menos una semana).
Por ejemplo, esta etapa de deducir la concentración a la cual (uno o más) inhibidores de ALS es/son letales para el protoplasto de células guardianas en el estoma aisladas de la planta de remolacha azucarera se realiza en un cultivo in vitro de los protoplastos de células guardianas en el estoma aislados de la planta de remolacha azucarera de tipo salvaje (y/o sin tratamiento previo y/o aún no tratado por el inhibidor de ALS).
En el contexto de la presente invención, la concentración letal de la composición que comprende (uno o más) inhibidores de ALS se refiere a una concentración suficiente para matar al menos 99%, preferiblemente al menos 99,9%, más preferiblemente al menos 99,99% de las células cultivadas (aún permitiendo que algunos mutantes escapen de este tratamiento).
Alternativamente, o además, esta etapa de deducir la concentración a la que el (uno o más) inhibidores de ALS es o son letales para un cultivo in vitro de protoplastos de células guardianas en el estoma aisladas de la planta de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
remolacha azucarera se realiza (adicionalmente) en un cultivo in vitro de células guardianas en el estoma mutadas (en células que han adquirido una mutación en el gen ALS y que son resistentes al o a los inhibidores de ALS).
La comparación de la concentración letal del inhibidor de ALS (en una composición que comprende este inhibidor de ALS) sobre las células no tratadas previamente y sobre las mutadas se expresa ventajosamente como una relación (o como varias relaciones, una relación por cada inhibidor de ALS ensayado).
Preferiblemente, para un inhibidor de ALS, la concentración letal en células no tratadas previamente es 50 veces menor que la concentración letal en células mutadas, más preferiblemente, la concentración letal en células no tratadas previamente es 200 veces menor que la concentración letal en célula(s) mutada(s), aún más preferentemente, la concentración letal en la o las células no tratadas previamente es 1000 veces menor que la concentración letal en la o las células mutadas.
El herbicida (utilizado en el método de la presente invención) puede ser una mezcla (de inhibidores) que comprende al menos un inhibidor de ALS, tal como foramsulfuron.
Posiblemente, el inhibidor de ALS utilizado en el método de la invención es una mezcla de inhibidores de ALS, tales como una sulfonilurea (p. ej., foramsulfuron) y otro inhibidor de ALS seleccionado del grupo que consiste en yodosulfuron, amidosulfuron y tiencarbazona-metilo.
Preferiblemente, el inhibidor de ALS utilizado en el método de la invención es (o comprende) foramsulfuron, tal como foramsulfuron aplicado a un cultivo in vitro de protoplastos de una semana de edad (o a tres semanas de edad) (más particularmente al cultivo in vitro que comprende callos regenerados a partir de estos protoplastos cultivados) en medio que contiene alginato y mantenido durante el cultivo in vitro de las células a una concentración de 10_9-10"6 mol/l (o 10'9-10'6 mol/l).
Un aspecto relacionado de la presente invención es una planta de remolacha azucarera mutada, obtenible mediante este método (por ejemplo cuando este método comprende el uso de uno o más herbicidas (no inhibidores de ALS) o el uso de uno o más inhibidores de ALS, o comprende el uso de un inhibidor de ALS y no siendo un herbicida un inhibidor de ALS).
Por lo tanto, un aspecto de la presente invención es una remolacha azucarera (obtenible mediante el método de la presente invención) que tiene una o varias mutaciones en el gen ALS en las posiciones que codifican los aminoácidos seleccionados del grupo que consiste en Glicina 112, Alanina 113, Metionina 115, Arginina 133, Valina 187, Arginina 190, Alanina 196, Fenilalanina 197, Lisina 247, Metionina 346, Histidina 347, Arginina 368, Aspartato
370, Aspartato 371, Arginina 372, Metionina 565, Valina 566, Fenilalanina 573, Serina 648 y Glicina 649.
Una remolacha azucarera preferida (que puede obtenerse mediante el método de la presente invención) tiene una o varias mutaciones en el gen ALS en las posiciones que codifican los aminoácidos seleccionados del grupo que consiste en Alanina 113 (p. ej., Valina o Treonina mutada), Prolina 188 mutada en Treonina, Arginina, Leucina, Glutamina o Alanina, Alanina 196 (p. ej., mutada en Valina), Aspartato 371 (p. ej., mutado en glutamato), Arginina 372 (p. ej., mutada en Histidina), Triptófano 569 mutado en Glicina, Serina 648 (p. ej., mutada en Treonina) y Glicina 649 (p. ej., mutada en Aspartato).
Un aspecto relacionado de la presente invención es una planta de remolacha azucarera mutada (o una célula de planta de remolacha mutada tal como una célula guardiana en el estoma mutada aislada de remolacha azucarera) que comprende una mutación en el gen ALS, en donde el triptófano en la posición 569 en la enzima ALS codificada (correspondiente a la posición 574 en la enzima ALS de Arabidopsis thaliana) está sustituida con otro aminoácido (tal como una leucina) y posiblemente otra (una o varias) mutación, preferiblemente otra (una o varias) mutación en el gen ALS, tal como una mutación que provoca una sustitución de aminoácidos adicional en el gen ALS.
Otra planta de remolacha azucarera preferida es una que tenga una mutación del Triptófano en Leucina en la posición 569 y una o varias mutaciones en el gen ALS en las posiciones que codifican los aminoácidos seleccionados del grupo que consiste en Glicina 112, Alanina 113, Metionina 115, Arginina 133, Valina 187, Arginina 190, Alanina 196, Fenilalanina 197, Lisina 247, Metionina 346, Histidina 347, Arginina 368, Aspartato 370, Aspartato
371, Arginina 372, Metionina 565, Valina 566, Fenilalanina 573, Serina 648 y Glicina 649.
Una remolacha azucarera preferida (obtenible mediante el método de la presente invención) tiene una mutación de Triptófano en mutación de Leucina en la posición 569 y una o varias mutaciones en el gen ALS en las posiciones que codifican los aminoácidos seleccionados del grupo que consiste en Alanina 113 (p. ej., mutado en Valina o Treonina), Prolina 188 mutada en Treonina, Arginina, Leucina, Glutamina o Alanina, Alanina 196 (p. ej., mutada en Valina), Aspartato 371 (p. ej., mutado en Glutamato), Arginina 372 (p. ej., mutada en Histidina), Serina 648 (p. ej., mutada en Treonina) y Glicina 649 (p. ej., mutada en Aspartato).
Esta planta de remolacha azucarera mutada es resistente a uno o varios inhibidores de ALS utilizados, tales como una sulfonilurea (p. ej., foramsulfuron) y ventajosamente a otro u otros inhibidores de ALS, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en yodosulfuron, amidosulfuron y tiencarbazona-metilo.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Un aspecto relacionado de la presente invención es una planta de remolacha azucarera mutada (o una célula de planta de remolacha azucarera mutada tal como una célula guardiana en el estoma mutada, aislada de remolacha azucarera) que comprende una mutación en el gen ALS, en donde la prolina en la posición 188 en la enzima ALS codificada (correspondiente a la posición 197 en la enzima ALS de Arabidopsis thaliana) está sustituida con otro aminoácido (tal como una serina).
Alternativamente, una planta de remolacha azucarera preferida (obtenible mediante el método de la presente invención) tiene una mutación de la Prolina en Serina en la posición 188 y una o varias mutaciones en el gen ALS en las posiciones que codifican los aminoácidos seleccionados del grupo que consiste en Glicina 112, Alanina 113, Metionina 115, Arginina 133, Valina 187, Arginina 190, Alanina 196, Fenilalanina 197, Lisina 247, Metionina 346, Histidina 347, Arginina 368, Aspartato 370, Aspartato 371, Arginina 372, Metionina 565, Valina 566, Fenilalanina 573, Serina 648 y Glicina 649.
Una remolacha azucarera preferida (obtenible mediante el método de la presente invención) tiene una mutación de Prolina en Serina en el gen ALS en la posición 188 y una o más mutaciones del gen ALS en las posiciones que codifican Alanina 113 (p. ej., mutada en Valina o Treonina), Aspartato 371 (p. ej., mutado en glutamato), Arginina 372 (p. ej., mutada en Histidina), Triptófano 569 mutado en Glicina, Serina 648 (p. ej., mutada en Treonina) y Glicina 649 (p. ej., mutada en Aspartato).
Otro aspecto relacionado de la presente invención es una planta de remolacha azucarera mutada (o una célula de planta de remolacha azucarera mutada tal como una célula guardiana en el estoma mutada, aislada de remolacha azucarera) que comprende una mutación de triptófano en la posición 569 en la enzima ALS y una mutación de prolina en la posición 188 en la enzima ALS, así como posiblemente otra (una o varias) mutación, preferiblemente otra (una o varias) mutación en el gen ALS.
Preferiblemente, (un alelo de) el gen de ALS de esta planta de remolacha azucarera mutada corresponde a SEQ. ID. NO: 3 o SEQ. ID. NO: 5.
Ventajosamente, la planta de remolacha azucarera mutada de la presente invención comprende SEQ. ID. NO: 3 (en un alelo) y SEQ. ID. NO: 5 (en el segundo alelo).
Posiblemente, la planta de remolacha azucarera mutada de la presente invención comprende SEQ. ID. NO: 3 (en un alelo) y SEQ. ID. NO: 1 o SEQ. ID. NO: 7 (en el segundo alelo).
Otro aspecto relacionado de la presente invención es un fragmento de nucleótidos (de al menos 20 o al menos 25 nucleótidos consecutivos, pero de menos de 200 nucleótidos consecutivos, preferiblemente de menos de 50 nucleótidos consecutivos) que cubre la una o más mutaciones; posiblemente, este fragmento es para uso como cebador o sonda (que incluye una sonda de nucleótidos que está marcada, además, p. ej., mediante un resto no nucleotídico o utilizando radiactividad, o una sonda marcada con una secuencia de ácido nucleico extraña al gen ALS de la remolacha azucarera).
Todavía otro aspecto relacionado de la presente invención es el uso de este fragmento de nucleótidos que se extiende por la mutación para la selección asistida por marcador de plantas de remolacha azucarera que tienen una resistencia frente a la molécula tóxica (herbicida).
Ejemplos
Ejemplo Comparativo
Debido a que la remolacha azucarera mutada se generó satisfactoriamente en la técnica (p. ej., en el documento WO 98/02527) tras la adición de herbicida ALS a callos que son explantes de remolacha azucarera salvaje, los autores de la invención seleccionaron en primer lugar el genotipo (línea) de remolacha azucarera derivado de la línea del documento WO 98/02527 y protoplastos aislados de sus células guardianas en el estoma.
Varios millones de estos protoplastos (en promedio, aproximadamente 2 a aproximadamente 5 millones y hasta 11 millones por experimento, en total, herbicida ALS se aplicó a aproximadamente 150 millones de protoplastos) se aislaron como en el documento WO 95/10178, colocado en medio de cultivo que comprende alginato, y se trató con medio de cultivo MS que comprende 10-9a 10-6mol/l de foramsulfuron.
Los autores de la invención han regenerado entonces la remolacha azucarera, siguiendo el protocolo tal como se describe en el documento WO 95/10178, y observaron que solo unos pocos callos sobrevivieron al inhibidor de ALS. Sin embargo, con una excepción, ninguno de estos callos regenerados era capaz de convertirse en una planta de remolacha azucarera. La única planta de remolacha azucarera regenerada no mostró mutación en el gen ALS (que codifica la enzima objetivo de foramsulfuron).
Por lo tanto, esta línea de remolacha azucarera, cuya línea parental se mostró, sobre la base de la exposición directa de callos (de un explante) a un herbicida, para adquirir resistencia a este herbicida inducida por la mutación, no fue útil para el mismo propósito, cuando el método implica protoplastos de células guardianas en el estoma.
5
10
15
20
25
30
35
Ejemplo 1 Selección de genotipos (líneas) de remolacha azucarera para protoplastos bien regenerados
Los autores de la invención han comparado varios genotipos de plantas de remolacha azucarera en cuanto a su capacidad de regeneración a partir de protoplastos de células guardianas en el estoma.
Los autores de la invención han encontrado genotipos que tienen aproximadamente 0,01% (o incluso menos) de capacidad para regenerarse y varios genotipos que tienen (mucho) más de 0,1% de capacidad para regenerarse.
Los autores de la invención han establecido, además, una distinción entre el crecimiento de los protoplastos (su capacidad de crecer y dividirse in vitro), la capacidad de los callos crecidos de formar brotes y la proporción de callos en crecimiento para regenerar una planta.
Tabla 1: Comparación de algunos genotipos de remolacha azucarera
Genotipo
Protoplastos/ Gramo Porcentaje de células en crecimiento Porcentaje de formación de brotes Porcentaje de plantas obtenidas
F06R38309
1500000 0,02 55,67 3,43
F06R38313
500000 0,04 0,14 0,00
F06R38323
1000000 0,19 0,49 10,81
F07R38836
500000 0,26 10,51 0,73
REL1
1000000 0,07 70,00 44,00
Aunque los valores que reflejan la capacidad de un protoplasto de células guardianas en el estoma para regenerarse en una planta de remolacha entera, cuando se tomaron en conjunto fueron mayores para la línea celular "Rel1", esta línea celular se consideró no suficientemente útil para ejecutar la presente invención.
Los autores de la invención han llegado a la conclusión, además, de que el parámetro "porcentaje de células en crecimiento" es mucho más importante para ejecutar la presente invención que los otros parámetros.
Los autores de la invención han seleccionado un genotipo que tiene más de 0,25% de protoplastos de células guardianas en el estoma que pueden crecer in vitro.
Ejemplo 2 Tratamiento con herbicidas de protoplastos
Los autores de la invención han aplicado el mismo enfoque que en el ejemplo comparativo, pero basándose en protoplastos de células guardianas en el estoma que crecen bien (por ejemplo identificado como en el Ejemplo 1, también pueden utilizarse plantas depositadas como NCIMB 42050 o NCIMB 42051, así como otras plantas de remolacha azucarera que tienen una alta proporción de protoplastos de células guardianas en el estoma en crecimiento).
En total, se trataron aproximadamente 68 millones de protoplastos de células guardianas en el estoma en buen estado de crecimiento con una composición de herbicida ALS que comprende foramsulfuron hasta 10-6M.
Los autores de la invención obtuvieron 46 callos.
Varias plantas regeneradas muestran una mutación en el gen diana, el gen ALS: en cada caso una mutación en el codón para triptófano en la posición 569 (W569L, que corresponde al triptófano en la posición 574 en Arabidopsis thaliana). Los dos alelos de los genes ALS de este mutante son codificados por SEQ. ID. NO: 3 y SEQ. ID. NO: 7. Otros callos crecidos fueron secuenciados y tienen mutaciones en el gen ALS (incluyendo mutaciones en otras posiciones), pero no se regeneraron en una planta.
Por lo tanto, los autores de la invención concluyen que el método de la presente invención es muy útil para desarrollar plantas que tienen mutaciones desarrolladas que provocan resistencia a un herbicida, especialmente dado que este método no implica el uso de ADN extraño y/o la introducción de vectores de ADN que codifican elementos genéticos que ya se sabe que confieren resistencia a los inhibidores de ALS, y arrojó resultados positivos en solo unos pocos meses.
Los autores de la invención repitieron luego este método y aplicaron adicionalmente un mutágeno (al 0,05% a 0,2%) a los protoplastos con el fin de aumentar el número de mutaciones.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Ejemplo 3 Tratamiento con inhibidor de ALS de remolachas azucareras
Los autores de la invención compararon el comportamiento de remolachas azucareras regeneradas que tienen la SEQ. ID. NO: 3 mutada (heterocigoto para esta mutación) y una variedad comercial de remolacha azucarera de tipo salvaje (no tratada previamente).
La variedad (heterocigota) mutada mostró buena resistencia a foramsulfuron (12.5 g/ha, hasta 3 aplicaciones), incluso cuando el herbicida ha sido combinado con un compuesto orgánico (25 g/ha de éster metílico de aceite de colza) para aumentar su efecto.
Como era de esperar, la planta salvaje (no tratada previamente) era muy sensible a foramsulfuron, incluso después de la primera aplicación.
El mismo experimento se realizó utilizando amidosulfuron (15 g/ha), y proporcionó el mismo nivel de resistencia en las plantas mutadas.
Por otro lado, las plantas salvajes (no tratadas previamente) eran muy sensibles a amidosulfuron, especialmente cuando se combinaban con el compuesto orgánico, y/o después de varias aplicaciones de amidosulfuron.
El mismo experimento se realizó utilizando yodosulfuron (3,5 g/ha), y demostró un buen nivel de resistencia en las plantas mutadas cuando se añadió yodosulfuron, pero esta resistencia disminuyó cuando se aplicó yodosulfuron junto con el compuesto orgánico.
Como era de esperar, la planta salvaje (no tratada previamente) era muy sensible al yodosulfuron incluso después de una aplicación y sin el compuesto orgánico.
Se realizó el mismo experimento utilizando 7,5 g/ha de tiencarbazona-metilo, y proporcionó aproximadamente el mismo nivel de resistencia que para el yodosulfuron en las plantas mutadas. La planta salvaje (no tratada previamente) era muy sensible a tiencarbazona-metilo en todas las concentraciones testadas e independientemente de la adición del compuesto orgánico.
Los autores de la invención concluyen que, en comparación con el tipo salvaje, la planta de remolacha azucarera mutada que comprende SEQ. ID. NO: 3 (depositada bajo el Tratado de Budapest NCIMB 42051) ofrece la mejor resistencia contra foramsulfuron.
Los autores de la invención concluyen, además, que esta planta mutada (heterocigótica) ha adquirido adicionalmente cierta resistencia (aunque parcial) frente a otros inhibidores de ALS, incluyendo frente a inhibidores que pertenecen a otras clases químicas.
Ejemplo 4 Tratamiento con inhibidor de ALS de remolachas azucareras que tienen mutaciones adicionales en el gen ALS
Los autores de la invención desarrollaron luego una planta de remolacha azucarera mutada que comprende SEQ. ID. NO: 3 y SEQ. ID. NO: 5 (en dos alelos diferentes). Un mutante dual resultante de este tipo ha sido depositado bajo el Tratado de Budapest bajo NCIMB 42050. Se puede generar una planta que comprenda tanto SEQ. ID. NO: 3 como SEQ. ID. NO: 5 basándose en varias técnicas, incluyendo, por ejemplo, una subsiguiente etapa de mutagénesis aplicada al mutante único NCIMB 42051.
Los autores de la invención compararon luego la resistencia de esta planta mutante dual (una mutación en un alelo en el aminoácido 569 y una mutación en el otro alelo en el aminoácido 188) con la remolacha azucarera mutante (una mutación en la posición 569).
La línea de plantas mutantes duales conserva al menos todas las características de resistencia como en el Ejemplo 3, y también ha adquirido una buena resistencia (compatible con la aplicación de campo) hacia tratamientos con tiencarbazona-metilo y amidosulfuron, incluso cuando se pone en composición con compuestos orgánicos.
Por lo tanto, esta planta mutante dual muestra una resistencia sinérgica mejorada frente a varios inhibidores de ALS en comparación con la resistencia atribuida a la planta mutante individual (en la posición 569 en el gen ALS).
Ejemplo 5 Ensayos de invernadero: tratamiento con inhibidor de ALS de diferentes remolachas azucareras en comparación directa
Plantas de remolacha azucarera mutadas que comprenden SEQ. ID. NO: 3 y SEQ. ID. NO: 5 (en dos alelos diferentes) de acuerdo con la presente invención (tal como se describe en el Ejemplo 4 anterior, "Línea A") se trataron con diferentes inhibidores de ALS en comparación directa con plantas de remolacha azucarera en donde el triptófano en la posición 569 de la enzima ALS codificada está sustituido por una leucina ("Línea B"), plantas de remolacha azucarera descritas en el documento WO 98/02527, en donde la prolina en la posición 188 de la enzima ALS codificada se sustituye por una serina ("Línea C"), y plantas de remolacha azucarera de variedad tradicional (de tipo salvaje) que no tienen una mutación en las posiciones 569 y 188 ("Línea WT").
Varios grupos de semillas de las cuatro diferentes plantas de remolacha azucarera mencionadas se sembraron por separado en el invernadero y crecieron hasta la fase BBCH 14 para Beta vulgaris L. ssp. vulgaris (es decir, 4 hojas (el segundo par) desplegadas) de acuerdo con la monografía "Entwicklungsstadien mono- und dikotyler Pflanzen", 2a edición, 2001, ed. Uwe Meier, Biologische Bundesanstalt für Land und Forstwirtschaft. Posteriormente, los grupos 5 separados resultantes de plantas de remolacha azucarera se trataron individualmente cada uno con un inhibidor de ALS (ALS-in) en las cantidades (g/ha) indicadas en la Tabla 2.
El día 14 después de la aplicación del inhibidor de ALS respectivo, el daño (es decir, la fitotoxicidad) a cada una de las plantas de remolacha azucarera se calificó en una escala del 0% (es decir, sin daño, sin fitotoxicidad) al 100% (es decir, las plantas se exterminaron por completo). La calificación promedio para cada uno de los grupos de 10 plantas también se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2:
ALS-in
ALS-in g/ha Línea A Línea B Línea C Línea WT
Foramsulfuron
13 26,9% 45,6% 77,5% 80,0%
Yodosulfuron-metil-Na
3,5 22,5% 38,8% 80,0% 82,5%
Amidosulfuron
15 6,3% 37,5% 51,9% 73,1%
Tiencarbazon-metilo
7,5 8,1% 35,6% 37,5% 84,4%
Bisbiribac-Na
50 17,5% 38,1% 71,7% 80,0%
Metosulam
15 13,1% 40,6% 69,4% 79,4%
Adicionalmente, los fenotipos tempranos típicos de cada una de las plantas de remolacha azucarera se inspeccionaron después del tratamiento con una mezcla que comprende tiencarbazona-metilo y foramsulfuron. Un 15 fenotipo temprano representativo de cada una de las líneas se muestra en la Figura 1 (Fig.1).
La Fig. 1 también demuestra que las plantas de remolacha azucarera de acuerdo con la presente invención ("Línea A") muestran una resistencia mejorada al inhibidor de ALS, es decir, se observaron un crecimiento superior y menos efectos fitotóxicos en comparación con los otros fenotipos tempranos.
Ejemplo 6 Ensayos de campo: tratamiento con inhibidor de ALS de diferentes remolachas azucareras en 20 comparación directa
Tabla 3
Tabla 3: Efecto de inhibidores de ALS sobre plantas de remolacha azucarera. Los valores representan el porcentaje medio de daño medido
Sensible 574 hetero 574 y 197 574 homo
1
SIN TRATAR 0 0 0 0
2
AE F 130360 00 WG50 A1 25 g / HA (Foramsulfuron) 97 22 5 0
3
BYH18636 15 g/Ha (Tiencarbazona) 97 39 5 0
4
ae f115008 00 wg 10 a2 7 g/ha (yodosulfuron) 98 65 23 28
5
AE F130060 00 WG75 A2 60 g/Ha (mesosulfuron) 91 24 18 0
6
HOESTAR 30 g/Ha (amidosulfuron) 97 34 0 0
7
AEF095404 00 WG60 A2 60 g/Ha (etoxisulfuron) 99 39 0 0
8
RAPTOR 40 g/Ha (imazamox) 98 44 35
8
9
TACCO 30 g/Ha (metosulam) 97 27 0 3
10
NOMINEE 50 g/Ha (bispiribac) 98 78 70 28
11
MOTIVELL 60 g/Ha (nicosulfuron) 98 53 28 13
12
GROPPER SX 8 g/Ha (metosulfuron) 100 74 50 35
13
LEXUS 50 DF 10 g/Ha (flupirsulfuron) 70 0 0 0
14
ATRIBUT 70 g/Ha (propoxicarabazona) 91 25 0 5
15
SIMPLICITY 50 g/Ha (piroxisulam) 97 45 28 0
16
PRIMUS 10 g/Ha (florasulam) 99 55 38 0
17
POINTER SX 30 g/Ha (tribenuron) 98 74 28 20
18
CATO 13 g/Ha (rimsulfuron) 68 8 0 0
19
MONITOR 80 WG 10 g/Ha (sulfosulfuron) 93 23 0 0
20
DEBUT YX1 15 g/Ha (triflusulfuron) 0 0 0 0
21
EVEREST 40 g/Ha (flucarbazona) 93 18 0 0
22
HARMONY 7,5 g/Ha (tiensulfuron) 98 39 0 0
23
N° 2 y N° 3 (Foramsulfuron + Tiencarbazona) 1 L/Ha 100 65 35 5
Los autores de la invención han sometido a ensayo composiciones comerciales a la dosis que permite la destrucción de las malas hierbas.
El control sensible (es decir, una remolacha azucarera que no tiene mutación en el gen ALS) fue exterminado por 5 todos los herbicidas excepto uno. Los autores de la invención han medido daños pequeños a la planta control (sin tratar), alcanzando a veces 35% o incluso 40%. Estos 'daños' reflejan las condiciones agronómicas de este ensayo de campo.
Por otra parte, la planta de remolacha azucarera que es heterocigota en la posición 569 (574) se ha vuelto parcialmente resistente frente a varias composiciones herbicidas. La planta que ha incorporado la mutación 569 10 (574) en ambos alelos y, por lo tanto, es homocigota (569/569) tiene una resistencia incrementada adicional: solo la
composición de 7 herbicidas es moderadamente tóxica (de 5% a 35%).
Una planta de remolacha azucarera que incorporó la mutación en la posición 569 (574) en un alelo del gen ALS y una mutación en la posición 188 (197) en el segundo alelo del gen ALS también ha adquirido resistencia mejorada, ya que 9 composiciones herbicidas son moderadamente tóxicas, y solo 3 son bastante tóxicas. Sorprendentemente, 15 una planta de este tipo, en donde se ha perdido una mutación que proporciona una resistencia fuerte (569) y que se ha agregado una mutación que proporciona solo una resistencia débil (188) hacia el inhibidor de ALS, proporciona una resistencia incluso mejor que la planta homocigótica (569/569) en 3 condiciones diferentes de este ensayo de campo.
PCT
20 Copia impresa (Original en Formato Electrónico) (Esta hoja no es parte y no cuenta como una hoja de la solicitud internacional)
0-1
Formulario PCT/RO/134 (SAFE) Indicaciones Relacionadas con Microorganismo(s) u Otro Material Biológico Depositado(s) (PCT Regla 13bis) Preparado utilizando
0-1-1
Presentación En Línea PCT Versión 3.5.000.235 MT/FOP 20020701/0.20.5.20
0-2
Solicitud Internacional N° PCT/EP2013/076618
0-3
Referencia de expediente de la Solicitante o el Agente BPSESS0010PC
1
Las indicaciones hechas a continuación se refieren a el o los microorganismos u otro material biológico depositados a los que se alude en la descripción en: Número de párrafo
1-1
8
1-3
Identificación de depósito
1-3-1
Nombre de la institución depositaría NCIMBNCIMB Ltd.
1-3-2
Dirección de la institución depositaria Fergusson Building, Craibstone Estate Bucksburn, Aberdeen AB21 9YA, Reino Unido 24 de septiembre de 2012 (24.09.2012)
1-3-3
Fecha de depósito NCIMB 42050
1-3-4
Número de Acceso
1-4
Indicaciones Adicionales párrafos 39, 114, 124, 127
1-5
Estados Designados para los que se Hacen Indicaciones Todas las designaciones
2
Las indicaciones hechas a continuación se refieren a el o los microorganismos u otro material biológico depositados a los que se alude en la descripción en: Número de párrafo
2-1
8
2-3
Identificación de depósito
2-3-1
Nombre de la institución depositaria NCIMBNCIMB Ltd.
2-3-2
Dirección de la institución depositaria Fergusson Building, Craibstone Estate Bucksburn, Aberdeen AB21 9YA, Reino Unido 24 de septiembre de 2012 (24.09.2012)
2-3-3
Fecha de depósito NCIMB 42051
2-3-4
Número de Acceso
2-4
Indicaciones Adicionales párrafos 39, 114, 124, 127
2-5
Estados Designados para los que se Hacen Indicaciones Todas las designaciones
PARA USO DE LA OFICINA RECEPTORA ÚNICAMENTE
0-4
Este formulario fue recibido con la solicitud internacional (si o no) Sí
0-4-1
Oficial Autorizado Aoustin, Isabelle
PARA USO DE LA OFICINA INTERNACIONAL ÚNICAMENTE
0-5
Este formulario fue recibido por la Oficina Internacional el:
0-5-1
Oficial Autorizado
5
Listado de secuencias
<110> SES
<120> Remolacha azucarera resistente a ALS
<130> SESS0010
10 <160>8
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1 <211>1995 <212>ADN
15 <213> Beta vulgaris
<220>
<221> CDS <222> (1)..(1995)
<223> 4D6834 WT all
20 <400> 1

Claims (12)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Un método para producir una planta de remolacha azucarera mutante que es resistente a uno o más inhibidores de la enzima acetohidroxiácido sintasa (ALS), que comprende las etapas de:
    - obtener protoplastos a partir de células guardianas en el estoma aisladas de una planta de remolacha azucarera;
    - aplicar a un cultivo in vitro de dichos protoplastos una composición que comprende uno o más inhibidores de ALS a una concentración que es letal para más del 99% de las células cultivadas in vitro; y
    - regenerar plantas de remolacha azucarera a partir de las células supervivientes de estas células cultivadas in vitro,
    en el que dichos protoplastos de células guardianas en el estoma se pre-seleccionan por su capacidad de regenerarse en una planta de remolacha azucarera, en el que dichos protoplastos pre-seleccionados tienen una probabilidad de más de 10% (número de protoplastos en crecimiento:número total de protoplastos en cultivo) de dividirse y regenerarse en un callo viable, en el que callos obtenidos por dichos protoplastos tienen más de 10% (número de brotes productores de callos:número total de callos) de capacidad de desarrollar brotes, y en el que dicho o dichos inhibidores de ALS se aplica o aplican a más de 20 000 000 de dichos protoplastos.
  2. 2. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de seleccionar protoplastos de células guardianas en el estoma, capaces de regenerarse en una planta de remolacha azucarera comprende las sub-etapas de aislar protoplastos de células guardianas en el estoma de plantas de remolacha azucarera de diferentes genotipos y medir para cada uno de los genotipos la proporción de dichos protoplastos que crecen cuando dichos protoplastos se ponen en cultivo in vitro.
  3. 3. El método de la reivindicación 1 o 2, que comprende, además, la etapa de secuenciar el genoma de las plantas regeneradas de las células cultivadas in vitro supervivientes, y/o secuenciar el gen ALS para identificar una mutación en el gen ALS.
  4. 4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende, además, la etapa de seleccionar plantas de remolacha azucarera que tienen una mutación en el gen ALS.
  5. 5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4 precedentes, en el que la planta de remolacha azucarera regenerada tiene una o varias mutaciones en el gen ALS en las posiciones que codifican los aminoácidos seleccionados del grupo que consiste en Glicina 112, Alanina 113, Metionina 115, Arginina 133, Valina 187, Arginina 190, Alanina 196, Fenilalanina 197, Lisina 247, Metionina 346, Histidina 347, Arginina 368, Aspartato 370, Aspartato 371, Arginina 372, Metionina 565, Valina 566, Fenilalanina 573, Serina 648 y Glicina 649.
  6. 6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4 precedentes, en el que la planta de remolacha azucarera regenerada tiene una mutación en el gen ALS en la posición que codifica Prolina 188 y/o una mutación en el gen ALS en la posición que codifica Triptófano 589.
  7. 7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una etapa preliminar de deducir la concentración en la que la composición, que comprende uno o más inhibidores de ALS, es o son letales para al menos 99% de las células cultivadas in vitro.
  8. 8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el uno o más inhibidores de ALS se aplica o aplican a un cultivo in vitro de más de 50 000 000 de protoplastos de células guardianas en el estoma.
  9. 9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la composición que comprende uno o más inhibidores de ALS comprende foramsulfuron, preferiblemente en el que el foramsulfuron se aplica a una concentración en el intervalo de 10'9mol/l a 10'6mol/l y/o etoxisulfuron.
  10. 10. Un método para producir una planta de remolacha azucarera mutante que es resistente a un herbicida, que comprende las etapas de:
    - obtener protoplastos a partir de células guardianas en el estoma aisladas de una planta de remolacha azucarera;
    - aplicar a un cultivo in vitro de dichos protoplastos una composición que comprende dicho herbicida a una concentración que es letal para más del 99% de las células cultivadas in vitro;
    - regenerar plantas de remolacha azucarera a partir de las células supervivientes de dichas células cultivadas in vitro; y
    - seleccionar plantas de remolacha azucarera regeneradas que tienen una mutación en el gen que codifica el
    péptido fijado como objetivo por dicho herbicida,
    en el que dichos protoplastos de células guardianas en el estoma se pre-seleccionan por su capacidad para regenerarse en una planta de remolacha azucarera, en el que dichos protoplastos pre-seleccionados tienen una probabilidad de más de 10% (número de protoplastos en crecimiento:número total de protoplastos en cultivo) de 5 dividirse y regenerarse en un callo viable, en el que callos obtenidos por dichos protoplastos tienen más de 10% (número de brotes productores de callos:número total de callos) de capacidad de desarrollar brotes, y en el que dicho herbicida se aplica a más de 20 000 000 de dichos protoplastos, en el que el herbicida se selecciona del grupo que consiste en inhibidores de 4-HPPD, inhibidores de la biosíntesis de carotenoides, inhibidores de EPSP sintasa, inhibidores de fosfosistema II, inhibidores de fosfosistema I, inhibidores de la división celular, inhibidores del 10 ensamblaje de microtúbulos, inhibidores de la protoporfirinógeno oxidasa, inhibidores de la acetil CoA carboxilasa, inhibidores de la síntesis de la pared celular, inhibidor de la glutamina sintetasa y auxina sintética.
  11. 11. Una planta de remolacha azucarera mutada que comprende SEQ. ID. NO: 3 en un alelo del gen ALS y SEQ. ID. NO: 5 en el segundo alelo del gen ALS, en donde la planta de remolacha azucarera mutada no se obtiene exclusivamente mediante un procesos esencialmente biológico.
    15 12. Protoplastos de células guardianas en el estoma, aislados de la planta mutada de la reivindicación 11.
  12. 13. Uso de los protoplastos de la reivindicación 12, para la introducción de uno o más rasgos genéticos.
    Línea A
    Línea B
    imagen1
    Línea C Línea WT
ES13819001.2T 2012-12-13 2013-12-13 Método para desarrollar plantas de remolacha azucarera resistentes a herbicidas Active ES2684994T3 (es)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261736817P 2012-12-13 2012-12-13
EP12196858 2012-12-13
US201261736817P 2012-12-13
EP12196858 2012-12-13
PCT/EP2013/076618 WO2014091021A1 (en) 2012-12-13 2013-12-13 Method to develop herbicide-resistant sugar beet plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2684994T3 true ES2684994T3 (es) 2018-10-05

Family

ID=47351494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13819001.2T Active ES2684994T3 (es) 2012-12-13 2013-12-13 Método para desarrollar plantas de remolacha azucarera resistentes a herbicidas

Country Status (18)

Country Link
US (1) US10517244B2 (es)
EP (1) EP2931902B1 (es)
JP (1) JP6276780B2 (es)
CN (1) CN105209622B (es)
CA (1) CA2890489C (es)
CL (1) CL2015001274A1 (es)
DK (1) DK2931902T3 (es)
EA (1) EA031973B1 (es)
ES (1) ES2684994T3 (es)
HU (1) HUE039314T2 (es)
IN (1) IN2015DN06097A (es)
LT (1) LT2931902T (es)
MA (1) MA38254A1 (es)
PL (1) PL2931902T3 (es)
SI (1) SI2931902T1 (es)
TN (1) TN2015000173A1 (es)
UA (1) UA117821C2 (es)
WO (1) WO2014091021A1 (es)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA036006B1 (ru) 2010-10-15 2020-09-11 Байер Интеллектуэль Проперти Гмбх Мутанты beta vulgaris, толерантные к als-ингибиторным гербицидам
EP3155000A1 (en) * 2014-06-12 2017-04-19 SESVanderHave N.V. Use of a selectable marker gene in sugar beet protoplasts transformation method and system
WO2015188870A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Sesvanderhave N.V. Use of selectable marker gene in sugar beet protoplasts transformation method and system
EP3628160A1 (en) 2018-09-25 2020-04-01 KWS SAAT SE & Co. KGaA Use of glyphosate herbicide for controlling unwanted vegetation in beta vulgaris growing areas
EP3628738A1 (en) 2018-09-25 2020-04-01 KWS SAAT SE & Co. KGaA Method for controlling weed beets and other weeds
RU2760286C2 (ru) * 2020-04-03 2021-11-23 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Первомайская селекционно-опытная станция сахарной свеклы" Способ получения константной линии сахарной свеклы, устойчивой к глифосату
CN118201483A (zh) * 2021-10-15 2024-06-14 科沃施种子欧洲股份两合公司 ALS抑制剂除草剂耐受的甜菜(Beta Vulgaris)突变体

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL83348A (en) * 1986-08-26 1995-12-08 Du Pont Nucleic acid fragment encoding herbicide resistant plant acetolactate synthase
DE3807801A1 (de) * 1988-03-10 1989-09-21 Merck Patent Gmbh Derivate des 2,3-difluorhydrochinons
GB9321183D0 (en) * 1993-10-14 1993-12-01 Zeneca Ltd A method of plant transformation
ES2139372T3 (es) * 1995-07-11 2000-02-01 Novartis Ag Composicion herbicida selectiva.
US5859348A (en) * 1996-07-17 1999-01-12 Board Of Trustees Operating Michigan State University Imidazolinone and sulfonyl urea herbicide resistant sugar beet plants
ATE342960T1 (de) 1996-07-17 2006-11-15 Univ Michigan State Imidazolin herbizid resistente zuckerrüben
US7973218B2 (en) * 2005-08-24 2011-07-05 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Methods and compositions for controlling weeds
BR122018070228B1 (pt) * 2007-10-05 2023-01-10 Cibus Europe B.V. Método para produção de planta brassica resistente à herbicida
NO2627183T3 (es) 2010-10-15 2018-03-03
EA036006B1 (ru) * 2010-10-15 2020-09-11 Байер Интеллектуэль Проперти Гмбх Мутанты beta vulgaris, толерантные к als-ингибиторным гербицидам
AU2012251599A1 (en) * 2011-05-04 2013-10-31 Bayer Intellectual Property Gmbh ALS inhibitor herbicide tolerant B. napus mutants

Also Published As

Publication number Publication date
CA2890489A1 (en) 2014-06-19
HUE039314T2 (hu) 2018-12-28
MA38254A1 (fr) 2018-11-30
JP6276780B2 (ja) 2018-02-07
SI2931902T1 (sl) 2019-04-30
CA2890489C (en) 2022-05-03
EP2931902A1 (en) 2015-10-21
JP2016506245A (ja) 2016-03-03
TN2015000173A1 (en) 2016-10-03
EP2931902B1 (en) 2018-08-01
UA117821C2 (uk) 2018-10-10
WO2014091021A1 (en) 2014-06-19
DK2931902T3 (en) 2018-09-03
CL2015001274A1 (es) 2016-05-13
EA031973B1 (ru) 2019-03-29
US10517244B2 (en) 2019-12-31
US20150289464A1 (en) 2015-10-15
PL2931902T3 (pl) 2018-11-30
LT2931902T (lt) 2018-09-10
CN105209622B (zh) 2018-08-10
CN105209622A (zh) 2015-12-30
EA201591130A1 (ru) 2015-11-30
IN2015DN06097A (es) 2015-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2539110T3 (es) Evento de maíz MIR604
JP2024516693A (ja) 生物内で新規遺伝子を生成する方法およびその利用
ES2635188T3 (es) Evento de maíz 5307
JP5770631B2 (ja) 除草剤耐性植物
ES2743728T3 (es) Evento transgénico MON 88701 del algodón y procedimientos de uso del mismo
ES2987427T3 (es) Planta resistente a Helminthosporium turcicum
ES2941913T3 (es) Composiciones y procedimientos para el direccionamiento eficaz de transgenes
Chen et al. Trp548Met mutation of acetolactate synthase in rice confers resistance to a broad spectrum of ALS-inhibiting herbicides
ES2661566T3 (es) Plantas tolerantes a los herbicidas
KR101899619B1 (ko) Aad-1 식물에 관련된 잡초 방제 방법 및 식재-전 및/또는 발아-전 제초제 적용
JP2018183168A (ja) Alsインヒビター除草剤耐性ベータ・ブルガリス突然変異体
EP2931902B1 (en) Method to develop herbicide-resistant sugar beet plants
UA126894C2 (uk) Спосіб і композиція для стійкості рослин до гербіцидів
Zelaya et al. Differential response of Amaranthus tuberculatus (Moq ex DC) JD Sauer to glyphosate
JP2017534273A (ja) 除草剤耐性遺伝子及びその使用方法
BRPI0806200B1 (pt) métodos de controle de ervas e método de produção de uma linhagem vegetal híbrida de sorgo
ES3050059T3 (en) High temperature seed germination
CN121241130A (zh) 用于植物中草甘膦耐受性的方法和组成物
Tan et al. Herbicide-tolerant crops developed from mutations.
TR201812130T4 (tr) Herbisitlere karşı dirençli şeker pancarı bitkilerini geliştirmek için yöntem.
Montgomery et al. Distribution of target site PPO-inhibiting herbicide resistance mutations in waterhemp and Palmer amaranth and association of epyrifenacil efficacy with PPX2 target site variants
Giacomini EPSPS gene duplication in Palmer amaranth: relative fitness, inheritance, and duplication mechanism of the glyphosate resistance trait
Sharma Investigating the role of epigenetics in rapid adaptation to stress in Arabidopsis thaliana and Sorghum bicolor
Niehues Inheritance of glyphosate resistance in Kochia scoparia
WO2025046103A1 (en) Herbicide resistant plants