ES2568897T3 - Polinizador mejorado y método para incrementar el rendimiento de sandías sin semillas - Google Patents

Abstract

Uso de una planta de sandía diploide que comprende un gen e como polinizador para plantas de sandía triploides en un procedimiento para producir frutos de sandía triploide sin semillas, en donde los frutos de la planta de sandía diploide están en un intervalo de tamaño de entre 0,9 y 3,2 kg y la cáscara de los frutos es frágil, rompiéndose bajo una presión en el intervalo de 90 a 150 g/mm2.

Description

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cm2, preferiblemente en el intervalo de alrededor de 25 a alrededor de 40 cm2. Preferiblemente, los frutos de dicha segunda planta de sandía se rompen bajo una presión aproximadamente en el intervalo de alrededor de 90 a alrededor de 150 g/mm2, preferiblemente en el intervalo de alrededor de 100 a alrededor de 148 g/mm2, preferiblemente en el intervalo de alrededor de 110 a alrededor de 145 g/mm2, preferiblemente en el intervalo de alrededor de 120 a alrededor de 140 g/mm2. Preferiblemente, dichos frutos pesan en el intervalo de alrededor de 0,9 a alrededor de 3,2 kg (alrededor de 2 a alrededor de 7 libras).

Una planta de sandía diploide para polinizar plantas obtenidas mediante un método divulgado anteriormente.

Se describen adicionalmente en la presente:

Un método para producir plantas de sandía polinizadoras diploides que comprende las etapas de desarrollar una planta de sandía polinizadora diploide al incrementar la fragilidad de los frutos de dicha planta de sandía polinizadora.

Desarrollo de sandías sin semillas

Se crean sandías triploides al cruzar una línea parental femenina tetraploide (4X) con una línea parental masculina diploide (2X). Las semillas de sandía triploide (3X) resultantes se plantan en un campo con polinizadores de sandía diploide. Los frutos resultantes de la sandía triploide no tienen semillas.

Para crear un línea de sandia femenina tetraploide, se conoce en la técnica el uso de productos químicos que alteran la mitosis de una línea endogámica diploide de modo que se obtienen números de cromosomas inusuales. Por ejemplo, la colquicina es un producto químico que altera las fibras del huso mitótico de células diploides dando como resultado un número de células que son tetraploides. La línea diploide usada para crear un tetraploide se selecciona basándose en los rasgos deseados para la línea tetraploide. Por lo tanto, los rasgos que se desean para una línea tetraploide se pueden introgresar en primer lugar en las líneas endogámicas diploides que se usarán para desarrollar las líneas tetraploides mediante métodos de cría muy conocidos por los expertos en la técnica. Así, las líneas parentales diploide y tetraploide se crían separadamente con respecto a los rasgos deseados.

Habitualmente, esto requiere al menos dos generaciones de autopolinización y selección para "fijar" la condición 4X, después de la generación del tratamiento con colquicina debido a que, a menudo, se encuentran aberraciones cromosómicas que afectan a la fertilidad de las semillas, y se deben eliminar. Una vez que se verifica el tetraploide estable que contiene las características deseadas, se puede usar a continuación como un progenitor femenino estable para la producción del híbrido triploide. Se selecciona una línea endogámica diploide estable para el uso como el progenitor masculino. Métodos para desarrollar plantas tetraploides se describen en Kihara, H., 1951, Triploid Watermelons, Proceedings of American Society for Horticultural Science 58:217-230; y Eigsti, O.J., 1971, Seedless Triploids, HortScience 6, págs. 1-2.

La línea progenitora femenina tetraploide y la línea progenitora masculina diploide se plantan en un campo de producción de semillas. El polen del progenitor masculino diploide se transfiere a la flor tetraploide femenina mediante métodos muy conocidos por los expertos en la técnica. La semilla triploide que se produce está presente en el fruto resultante y se planta para producir plantas triploides. La cría de sandías se describe adicionalmente en Mark Bassett (Editor), 1986, Breeding Vegetable Crops, AVI Publishing, ISBN 0-87055-499-9.

Una sandía sin semillas triploide es un híbrido F1 verdadero entre una sandía tetraploide, como el progenitor femenino, y una sandía diploide, como el progenitor masculino (Kihara, H. 1951. Triploid Watermelons. Proceedings of American Society for Horticultural Science 58:217-230). La condición de ausencia de semillas en la sandía triploide es el resultado de la presencia de tres grupos homólogos de cromosomas por célula somática en lugar de los dos habituales. Se dice que las células con tres grupos de cromosomas homólogos son triploides y se indican como 3X. Las sandías triploides sin semillas tienen 33 cromosomas (2N = 3X = 33) en sus células somáticas. La incapacidad del cigoto triploide para producir gametos viables normales (polen y células huevo) provoca la ausencia de semillas en los frutos triploides. Típicamente, las sandías sin semillas contienen óvulos blancos comestibles pequeños, similares a los de pepinos inmaduros.

El suministro de polen viable adecuado procedente de la sandía polinizadora diploide es esencial para que las flores femeninas triploides cuajen y se desarrollen como frutos sin semillas normales. Las flores femeninas de sandía triploide no cuajarán si no se polinizan con polen viable de sandía diploide. (Maynard, D.N. (editor), 2001, Watermelons: Characteristics, Production and Marketing, ASHS Press, ISBN 0-9707546-1-2). La sandía diploide cultivada en un campo de plantas triploides se denomina el "polinizador". En los actuales campos de producción de sandías triploides comerciales, la sandía triploide y el polinizador diploide se plantan intercaladamente, bien dentro de la hilera o entre hileras, en una relación de aproximadamente 1 diploide a 2 o 3 triploides. Aunque la investigación ha indicado que una relación 1:4 es aceptable, raramente se usa en parcelas comerciales. (NeSmith, D.S., Duval,

J.R. Fruit Set of Triploid Watermelons as a Function of Distance from a Diploid Pollenizer, HortScience 36(1): 60-61, 2001).

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Claramente, debido a diversas fuerzas ambientales y físicas, algunas de las hojas en una población de polinizador mejorado pueden tener algunos lóbulos solapados, pero los lóbulos solapados no son característicos del mismo. En contraste, la hoja de Sangria™ se caracteriza por tener lóbulos foliares que habitualmente se solapan entre sí. Las hojas pequeñas, profundamente lobuladas y no solapadas permiten más luz solar hacia las plantas de sandía triploides adyacentes.

Ramificación: Preferiblemente, el polinizador mejorado de la invención también está muy ramificado (también denominado "enredadera diáfana" o "enredadera abierta"), teniendo significativamente más ramas (media de 25,9) que la variedad denominada Sangria™ (media de 13). La característica de enredadera diáfana permite que el polinizador mejorado produzca flores masculinas más accesibles que los polinizadores diploides actuales, mejorando de ese modo la exposición de las flores a las abejas. Las enredaderas abiertas o diáfanas también permiten la plantación intercalada del polinizador mejorado entre plantas triploides, permitiendo de ese modo poblaciones triploides superiores y mayor producción de frutos sin semillas.

Fruto: La cáscara del fruto del polinizador mejorado es muy frágil y se rompe fácilmente. La cáscara frágil del fruto se abre fácilmente, debido a la maduración natural o al romper o abrir el fruto durante la recolección de la sandía triploide sin semillas (por ejemplo, por pisadas). La apertura del fruto indica a la planta que no ha completado su proceso reproductivo, induciendo a la planta a continuar floreciendo durante un período de tiempo más prolongado. La fragilidad es conferida por un gen e (cáscara explosiva, cáscara delgada y blanda, que estalla cuando se corta (Rhodes & Dane, 1999, Gene List for Watermelon, Cucurbit Genetics Cooperative Report 22:71-77). Cuando se mide mediante un penetrómetro, la NO1F3203B se rompe a alrededor de 0,49-0,77 kg/cm2 (7-11 libras/pulgada2), mientras que una sandía típica tal como Sangria™ se rompe a alrededor de 1,47-1,90 kg/cm2 (21-27 libras/pulgada2). Usando un Tester FT02 de Wagner Instruments, Greenwich, CT 06836, el fruto del polinizador mejorado preferiblemente se rompe bajo una presión aproximadamente en el intervalo de alrededor de 90 a alrededor de 150 g/mm2, preferiblemente de alrededor de 100 a alrededor de 148 g/mm2, preferiblemente de alrededor de 110 a alrededor de 145 g/mm2, preferiblemente de alrededor de 120 a alrededor de 140 g/mm2. Para comparación, el fruto de Sangria™ se rompe bajo una presión de aproximadamente alrededor de 300 g/mm2.

Preferiblemente, el tamaño del fruto del polinizador mejorado está aproximadamente en el intervalo de alrededor de 12,7 cm a alrededor de 17,8 cm de largo x alrededor de 15,2 a alrededor de 17,8 cm de ancho (de alrededor de 5 a alrededor de 7 pulgadas de largo x de alrededor de 6 a alrededor de 8 pulgadas de ancho). Preferiblemente, el tamaño del fruto del polinizador mejorado es aproximadamente de alrededor de 15,2 cm de largo x alrededor de 17,8 cm de largo (de alrededor de 6 pulgadas de largo x alrededor de 7 pulgadas de ancho), mientras que el polinizador típico es de alrededor de 21,4 cm de largo x 50,8 cm de ancho (alrededor de 10 pulgadas de largo x 20 pulgadas de ancho). El pequeño tamaño del fruto, así como su fragilidad, se seleccionó para disminuir la carga sobre la planta, extendiendo de ese modo la duración del crecimiento de las plantas y la producción de flores. Otra ventaja del pequeño tamaño del fruto es que permite al recolector distinguir fácilmente el fruto sin semillas del fruto con semillas, a menudo es difícil con los polinizadores usados actualmente, que se seleccionan basándose en su similitud global con las plantas triploides sin semillas. El fruto del polinizador mejorado pesa aproximadamente en el intervalo de alrededor de 0,9 a alrededor de 3,2 kg (de alrededor de 2 a alrededor de 7 libras), preferiblemente de alrededor de 0,9 a alrededor de 2,7 kg (de alrededor de 2 a alrededor de 6 libras), preferiblemente de alrededor de 0,9 a alrededor de 2,3 kg (de alrededor de 2 a alrededor de 5 libras). El peso medio de los frutos del polinizador mejorado está preferiblemente alrededor de 1,4 kg (alrededor de 3,2 libras).

El color de la cáscara del polinizador mejorado es preferiblemente verde claro con líneas verde oscuro muy delgadas. El fruto del polinizador mejorado de la invención se puede distinguir del fruto de la mayoría (alrededor de 99%) de las variedades de sandía sin semillas disponibles comercialmente.

Floración: Las plantas del polinizador mejorado, p. ej. de NO1F3203B, también florecen aproximadamente de 7 a 10 días antes que las plantas polinizadoras diploides actualmente usadas para la producción de sandía sin semillas, y continúan floreciendo durante la época de recolección de los frutos de la sandía sin semillas, de 2 a 3 semanas más que las plantas polinizadoras diploides estándar. Así, la planta polinizadora de la invención tiene una duración de floración que es de aproximadamente 3 a 5 semanas mayor que los polinizadores actualmente usados.

Otros rasgos: El polinizador mejorado, p. ej. NO1F3203B, se puede usar bien como donante del grupo de rasgos divulgados anteriormente o bien como el progenitor recurrente para desarrollar líneas de polinizador mejorado adicionales. Según la invención, la sandía polinizadora mejorada contiene rasgos de resistencia a enfermedades (p. ej. marchitado por Fusarium, antracnosis, añublo gomoso del tallo, mildiú polvoriento y manchado bacteriano de los frutos), resistencia a insectos (p. ej. escarabajo del pepino, áfidos, moscas blancas y ácaros), tolerancia a la sal, tolerancia al frío y/o resistencia a herbicidas añadida. Estos rasgos se pueden añadir a líneas existentes al usar bien un método de retrocruzamiento convencional, bien un método de cría selectiva o bien transformación genética. Los métodos de reproducción de sandías convencional se muestran en diversos libros de referencia, p. ej. Maynard,

D.N. (editor), 2001, WATERMELONS Characteristics, Production and Marketing, ASHS Press; Mohr, H.C., Watermelon Breeding, en Mark J. Bassett (editor), 1986, Breeding Vegetable Crops, AVI Publishing Company, Inc. Métodos generales de transformación genética se pueden mostrar a partir de referencias publicadas, p. ej. Glich y cols., (Eds), 1993, Methods in Plant Molecular Biology & Biotechnology, CRC Press, y más específicamente para la sandía en el documento WO02/14523.

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Ejemplos

Los siguientes Ejemplos se proporcionan para ilustrar la presente invención, y no se deben considerar limitativos de la misma

Ejemplo 1: Plantas de sandía triploides se plantan en hileras paralelas separadas 2,1 m (7 pies) y separadas 1,1 m (3 pies) dentro de cada hilera. Sin embargo, las plantas de sandía diploides mejoradas se plantan en una hilera estrecha de 1,1 m (3,5 pies) de ancho (1/2 de la anchura de las hileras de triploides) entre cada segunda y tercera hilera de triploides. Por ejemplo, las hileras A y B son dos hileras de triploides consecutivas, cada una de 2,1 m (7 pies) de ancho. La hilera C es una hilera de diploides que tiene 1,1 m (3,5 pies) de ancho. Las hileras D y E son las dos hileras siguientes de 2,1 m (7 pies) de ancho de triploides, seguido por la hilera F de 1,1 m (3,5 pies) de ancho de plantas diploides. Este patrón se repite a través de la anchura del campo. Debido a que la hilera de diploides es más estrecha según el método de la invención, la distancia entre las hileras B y D es de 3,2 m (10,5 pies) en lugar de la distancia tradicional de 4,3 m (14 pies). Usando esta relación de 1 hilera de polinizador para cada 2 hileras de triploide (1:2), normalmente se usaría 33,3% del campo para las plantas polinizadoras. Reduciendo a la mitad la anchura de la hilera del polinizador según el método de la invención, la ganancia de espacio para plantar plantas triploides adicionales sería 33,3%/2 o aproximadamente 17%.

Ejemplo 2: Plantas de sandía triploides se plantan de nuevo en hileras paralelas separadas 2,1 m (7 pies) y separadas 0,9 m (3 pies) dentro de cada hilera. Como en el Ejemplo 1, las plantas de sandía diploides mejoradas se plantan en una hilera de 1,1 m (3,5 pies de ancho), pero se plantan entre cada tercera y cuarta hilera de triploides. Por ejemplo, las hileras A, B y C son tres hileras de triploides consecutivas, teniendo cada hilera 2,1 m (7 pies) de ancho. La siguiente hilera D es una hilera de diploides que tiene 1,1 m (3,5 pies) de ancho. Las hileras E, F y G son las tres hileras siguientes de triploides, todas de 2,1 m (7 pies) de ancho, seguidas por una hilera de 1,1 m (3,5 pies) de ancho de plantas de polinizador mejorado. Este patrón se repite a través de la anchura del campo. Debido a que la hilera de diploides es más estrecha según el método de la invención, la distancia entre las hileras B y D es de 3,2 m (10,5 pies) en lugar de la distancia tradicional de 4,3 m (14 pies). Usando esta relación de 1 hilera de polinizador para cada 3 hileras de triploide (1:3), normalmente se usaría 25% del campo para las plantas polinizadoras. Reduciendo a la mitad la anchura de la hilera del polinizador según el método de la invención, la ganancia de espacio para plantar plantas triploides adicionales sería 25%/2 o aproximadamente 12%.

Ejemplo 3: Sandías triploides se plantan en hileras paralelas separadas 2,4 m (8 pies) y separadas 0,9 m (3 pies) dentro de cada hilera. Las plantas de sandía diploides mejoradas se plantan en una hilera estrecha de 1,2 m (4,0 pies) de ancho (1/2 de la anchura de las hileras de triploides) entre cada segunda y tercera hilera de triploides. Por ejemplo, las hileras A y B son dos hileras de triploides consecutivas, cada una de 2,4 m (8 pies) de ancho. La hilera C es una hilera de diploides que tiene 1,2 m (4,0 pies) de ancho. Las hileras D y E son las dos hileras siguientes de 2,4 m (8 pies) de ancho de triploides, seguidas por la hilera F de 1,2 m (4,0 pies) de ancho de plantas diploides. Este patrón se repite a través de la anchura del campo. Debido a que la hilera de diploides es más estrecha según el método de la invención, la distancia entre las hileras B y D es de 3,6 m (12,0 pies) en lugar de la distancia tradicional de 4,9 m (16 pies). Usando esta relación de 1 hilera de polinizador para cada 2 hileras de triploides (1:2), normalmente se usaría 33,3% del campo para las plantas polinizadoras. Reduciendo a la mitad la anchura de la hilera del polinizador según el método de la invención, la ganancia de espacio para plantar plantas triploides adicionales sería 33,3%/2 o aproximadamente 17%.

Ejemplo 4: En referencia a los tres ejemplos anteriores, cuando los triploides se plantan en hileras separadas 2,4 m (8 pies) y la relación de diploide a triploide es 1:3, está claro ahora que la reducción a la mitad de la anchura de las hileras de polinizador ganará espacio para plantar un 12% adicional.

Ejemplo 5: También está dentro del alcance de la invención reducir la anchura de las hileras de polinizadores hasta aproximadamente 1/3 de la anchura de las hileras de triploides. Así, según la presente invención, con cualquier anchura de hilera, cuando la relación de hileras de diploides a hileras de triploides es:

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1:2, el ahorro de superficie de campo para plantas triploides adicionales es (33% x 2/3) o 22%.

(b)

1:3, el ahorro de superficie de campo para plantas triploides adicionales es (25% x 2/3) o 16,5%.

(c)

1:4, el ahorro de superficie de campo para plantas triploides adicionales es (20% x 2/3) o 13,2%.

También está dentro del alcance de la invención reducir la anchura de las hileras de polinizadores hasta aproximadamente 2/3 de la anchura de las hileras de triploides.

Ejemplo 6: También está dentro del alcance de la invención plantar intercaladamente las plantas diploides dentro de las hileras de plantas triploides. Según la invención, las plantas triploides se plantan en primer lugar a máquina o a mano en hileras separadas regularmente. Las plantas triploides dentro de cada hilera se plantan, por ejemplo, separadas 1,1 m (3 pies). Después de que las plantas triploides estén en el campo según se describe, las plantas de sandía polinizadoras diploides de la invención se plantan intercaladamente, a mano, dentro de cada hilera

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triploides sin semillas con un solo plantado. Las flores masculinas se abren antes por la mañana en comparación con las sandías normales, especialmente los días más fríos.

Tabla 3: Rendimientos de frutos de sandía sin semillas producidos al usar diferentes polinizadores y firmeza de la cáscara de diferentes polinizadores

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Frutos/Planta Frutos/Hectárea (Acre) Peso de los frutos, kg (libras) Firmeza de la cáscara (g/mm2 )

Polinizador

Palomar RWT8124 TriX313 Media Palomar RWT8124 TriX313 Media Palomar RWT8124 TriX313 Media

SP Hyb 5:1

2,00 3,60 2,15 2,58 16146 (6534) 28793 (11652) 17191 (6957) 20710 (8381) 6,2 (13,6) 2,7 (6,0) 7,0 (15,4) 5,3 (11,6) NA

SP1

2,05 3,55 1,95 2,53 16603 (6719) 28815 (11661) 15847 (6413) 20423 (8265) 5,5 (12,2) 2,6 (5,7) 6,6 (14,6) 4,9 (10,8) 121

SP1 x SP3

2,00 3,60 2,15 2,58 16257 (6579) 29040 (11752) 17300 (7001) 20866 (8444) 6,0 (13,2) 2,7 (6,0) 6,8 (14,9) 5,2 (11,3) 139

SP2

1,90 3,50 1,90 2,43 15464 (6258) 28365 (11479) 15165 (6137) 19665 (7958) 5,5 (12,1) 2,7 (6,0) 6,0 (13,3) 4,8 (10,5) 123

SP2 x SP1

1,85 3,30 2,20 2,45 14836 (6004) 26509 (10728) 17559 (7106) 19635 (7946) 5,9 (13,1) 2,6 (5,8) 6,4 (14,0) 4,9 (10,9) 129

SP3

1,90 3,40 1,55 2,28 15345 (6210) 27602 (11170) 12642 (5116) 18530 (7499) 5,8 (12,8) 2,7 (6,0) 6,4 (14,1) 5,0 (11,0) 133

SP3 x SP2

1,90 3,60 2,05 2,52 15367 (6219) 28785 (11649) 16252 (6577) 29137 (8149) 5,7 (12,5) 2,6 (5,8) 6,3 (13,9) 4,9 (10,7) 129

Sangria 2:1

1,90 3,50 2,00 2,47 10097 (4086) 18770 (7596) 10811 (4375) 13225 (5352) 4,8 (10,5) 2,6 (5,7) 5,7 (12,5) 4,4 (9,6) 302

Sangria 3:1

1,95 3,35 1,95 2,42 11705 (4737) 20381(8248) 12017 (4863) 14700 (5949) 5,6 (12,4) 2,5 (5,6) 5,9 (12,9) 4,7 (10,3)

Media

1,95 3,52 2,02 2,49 14258 (5770) 25711 (10405) 14693 (5946) 18222 (7374) 5,7 (12,5) 2,6 (5,8) 6,3 (13,8) 4,9 (10,7) 154

Factor valor de P Polinizador 0,0239 Triploide 0,0000 Polinizador*Triploide 0,4121 Replicación 0,9372

valor de P0,0000 0,0000 0,0061 0,8580 valor de P 0,0000 0,0000 0,0029 0,6310 valor de P0,0000

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Depósito

Los Solicitantes han realizado un depósito de al menos 2.500 semillas de la línea polinizadora de sandía mejorada NO1F3203B (ahora llamada SP1) en the American Type Culture Collection (ATCC), Manassas, Virginia, 20110-2209 U.S.A., Nº Depósito ATCC: PTA-4856. Este depósito de la línea polinizadora de sandía mejorada NO1F3203B/SP1 5 se mantendrá en el depósito de ATCC, que es un depósito público, durante un período de 30 años, o 5 años después de la solicitud más reciente, o durante la duración efectiva de la patente, lo que suponga más tiempo, y se reemplazará si se hace inviable durante ese período. Adicionalmente, los Solicitantes han satisfecho todos los requisitos de 37 C.F.R. §§1.801-1.809, incluyendo proporcionar una indicación de la viabilidad de la muestra. Los solicitantes no imponen restricciones a la disponibilidad del material depositado del ATCC; sin embargo, los

10 Solicitantes no tienen autoridad para rechazar cualesquiera restricciones impuestas por la ley sobre la transferencia de material biológico o su transporte comercial. Los solicitantes no renuncian a cualquier violación de sus derechos concedidos bajo esta patente o bajo the Plant Variety Protection Act (7 USC 2321 y sig.).

La invención precedente se ha descrito con detalle a modo de ilustración y ejemplo con propósitos de claridad y comprensión. Sin embargo, será obvio que ciertos cambios y modificaciones tales como modificaciones y

15 mutaciones de un solo gen, variantes somaclonales, individuos variantes seleccionados de grandes poblaciones de las plantas de la línea endogámica y similares se pueden poner en práctica dentro del alcance de la invención, que está limitada solamente por el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Así, aunque la precedente invención se ha descrito con algún detalle en este documento, será obvio que se pueden poner en práctica cambios y modificaciones dentro del alcance de la invención, que está limitada solamente por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

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Claims (1)

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