ES2736016A1 - Methods for the biological control of phytopathogenic infections in plants and crops - Google Patents
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Classifications
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- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
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Abstract
Métodos para el control biológico de infecciones producidas por fitopatógenos en plantas y cultivos. La presente invención se refiere al uso de una proteína de origen fúngico denominada AfpA y/o a composiciones que comprenden dicha proteína, en el control de agentes fitopatógenos, preferentemente hongos fitopatógenos y oomycetes de plantas y/o cultivos.Methods for the biological control of infections produced by phytopathogens in plants and crops. The present invention refers to the use of a protein of fungal origin called AfpA and/or compositions comprising said protein, in the control of phytopathogenic agents, preferably phytopathogenic fungi and oomycetes of plants and/or crops.
Description
D E S C R I P C I Ó ND E S C R I P C I Ó N
Métodos para el control biológico de infecciones producidas por fitopatógenos en plantas y cultivosMethods for the biological control of phytopathogenic infections in plants and crops
La presente invención se engloba en el sector agroalimentario, preferiblemente en la protección de plantas y cultivos frente a fitopatógenos. Específicamente se refiere al uso de una proteína de origen fúngico denominada AfpA y/o de composiciones que comprenden dicha proteína, en control biológico de fitopatógenos en plantas y/o cultivos.The present invention is encompassed in the agri-food sector, preferably in the protection of plants and crops against phytopathogens. Specifically it refers to the use of a protein of fungal origin called AfpA and / or of compositions comprising said protein, in biological control of phytopathogens in plants and / or crops.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Los fitopatógenos representan una gran amenaza para la agricultura, la seguridad alimentaria y la salud pública. Los agentes patógenos más comunes en las plantas son los hongos, que también engloban al grupo de oomycetos, aunque las bacterias, y los nemátodos también son importantes. Las enfermedades causadas por micoplasmas y virus no se registran a menudo, al ser difíciles de detectar. Así por ejemplo, las infecciones causadas por hongos destruyen cada año más de 125 millones de toneladas de los principales cultivos, incluyendo arroz, trigo, maíz, patata y soja, cantidades que servirían para alimentar a más de 600 millones de personas. Además, muchos de estos hongos fitopatógenos son productores de micotoxinas, contaminando muchos productos alimentarios con estos compuestos dañinos para la salud animal y humana (Bebber, D.P. y Gurr, S.J. Fungal Genet. Biol., 2015; 74: 62-64). La situación es cada vez más alarmante ante el cambio climático y la globalización que promueven la aparición de nuevas cepas fúngicas más agresivas y la invasión de nuevos territorios. El control de hongos fitopatógenos depende exclusivamente de unos pocos fungicidas, que no son 100% efectivos debido al desarrollo de resistencias por la gran plasticidad de los genomas fúngicos, y porque la legislación es cada vez más restrictiva para productos fitosanitarios debido a los efectos indeseados en la cadena alimenticia (Montesinos, E., FEMS Microbiol. Lett., 2007; 270: 1-11; Perfect, J.R., Expert Opin. Emerg. Drugs., 2016; 21: 129-131).Phytopathogens represent a major threat to agriculture, food security and public health. The most common pathogens in plants are fungi, which also encompass the group of oomycetes, although bacteria, and nematodes are also important. Diseases caused by mycoplasmas and viruses are not often recorded, as they are difficult to detect. Thus, for example, fungal infections destroy more than 125 million tons of the main crops every year, including rice, wheat, corn, potatoes and soybeans, amounts that would feed more than 600 million people. In addition, many of these phytopathogenic fungi are mycotoxin producers, contaminating many food products with these compounds harmful to animal and human health (Bebber, D.P. and Gurr, S.J. Fungal Genet. Biol., 2015; 74: 62-64). The situation is increasingly alarming in the face of climate change and globalization that promote the emergence of new, more aggressive fungal strains and the invasion of new territories. The control of phytopathogenic fungi depends exclusively on a few fungicides, which are not 100% effective due to the development of resistance due to the great plasticity of fungal genomes, and because the legislation is increasingly restrictive for phytosanitary products due to unwanted effects on the food chain (Montesinos, E., FEMS Microbiol. Lett., 2007; 270: 1-11; Perfect, JR, Expert Opin. Emerg. Drugs., 2016; 21: 129-131).
En la actualidad, el uso de biocidas químicos es el principal método empleado para proteger los cultivos frente a las infecciones causadas por fitopatógenos. Sin embargo, la aplicación de estos compuestos químicos en la agricultura presenta serias desventajas, como son su actividad inespecífica frente a otros microorganismos no perjudiciales, la aparición de cepas resistentes o sus efectos negativos para el medioambiente o la salud humana, que pueden abarcar desde simples irritaciones cutáneas hasta daños en el sistema reproductivo y posible carcinogenicidad. Estos problemas han impulsado el estudio y la búsqueda de nuevas alternativas para el control de las enfermedades causadas por fitopatógenos, que presenten una mayor especifidad y escasos o nulos efectos para la salud de los consumidores, agricultores y para el medio ambiente sin que afecten a la calidad final de los productos.At present, the use of chemical biocides is the main method used to protect crops against infections caused by phytopathogens. Nevertheless, The application of these chemical compounds in agriculture presents serious disadvantages, such as their non-specific activity against other non-harmful microorganisms, the emergence of resistant strains or their negative effects on the environment or human health, which can range from simple skin irritations to damage to the reproductive system and possible carcinogenicity. These problems have prompted the study and the search for new alternatives for the control of diseases caused by phytopathogens, which have a greater specificity and few or no effects on the health of consumers, farmers and the environment without affecting the final quality of the products.
Las proteínas antifúngicas (Anti-Fungal Proteins, AFPs) secretadas por hongos filamentosos son consideradas como candidatas prometedoras para el desarrollo de nuevas moléculas y terapias antifúngicas. Las AFPs son proteínas pequeñas, catiónicas, muy estables, ricas en cisteínas (Cysteine-Rich Proteins, CRPs) y con una estructura compacta en láminas p estabilizada por la formación de hasta cuatro puentes disulfuro. Las AFPs son producidas y secretadas en grandes cantidades al medio de cultivo por hongos filamentosos ascomicetos, y exhiben una alta actividad antifúngica en el rango micromolar, y son inócuas frente a células bacterianas, animales o vegetales. La primera AFP identificada fue la producida por Aspergillus giganteus (AgAFP) (Nakaya, K., et al. Eur. J. Biochem., 1990; 193: 31-38). Otra proteína bien caracterizada es la proteína PAF de Penicillium chrysogenum, que se secreta y produce en grandes cantidades en el medio de cultivo (hasta 80 mg/L) (Marx, F., et al., Gene, 1995; 167: 167-171).Antifungal proteins ( Anti-Fungal Proteins, AFPs) secreted by filamentous fungi are considered as promising candidates for the development of new molecules and antifungal therapies. AFPs are small, cationic, very stable proteins, rich in cysteines ( Cysteine-Rich Proteins, CRPs) and with a compact p-sheet structure stabilized by the formation of up to four disulfide bridges. AFPs are produced and secreted in large quantities to the culture medium by ascomycete filamentous fungi, and exhibit high antifungal activity in the micromolar range, and are harmless against bacterial, animal or plant cells. The first AFP identified was that produced by Aspergillus giganteus (AgAFP) (Nakaya, K., et al. Eur. J. Biochem., 1990; 193: 31-38). Another well-characterized protein is the PAF protein of Penicillium chrysogenum, which is secreted and produced in large quantities in the culture medium (up to 80 mg / L) (Marx, F., et al., Gene, 1995; 167: 167- 171).
Ambas proteínas, AgAFP y PAF, inhiben el crecimiento de hongos filamentosos, incluyendo patógenos humanos y vegetales, sin afectar a levaduras, bacterias y células vegetales o de mamíferos, tanto in vitro como in vivo (Moreno, A.B., et al., Appl. Microbiol. Biotech. 2006, 72: 883-895; Hegedüs, N. y Marx, F. Fungal Biol. Rev.Both proteins, AgAFP and PAF, inhibit the growth of filamentous fungi, including human and plant pathogens, without affecting yeasts, bacteria and plant or mammalian cells, both in vitro and in vivo (Moreno, AB, et al., Appl. Microbiol Biotech. 2006, 72: 883-895; Hegedüs, N. and Marx, F. Fungal Biol. Rev.
2013, 26: 132-145). También destaca como proteína candidata para el control de hongos patógenos la proteína AfpB procedente del hongo Penicillium digitatum, cuya potencia antifúngica es incluso mayor, frente a diferentes hongos fitopatógenos, que la actividad antifúngica de la proteína PAF (Garrigues, S., et al., Sci Rep., 2017; 7: 14663).2013, 26: 132-145). The AfpB protein from the fungus Penicillium digitatum, whose antifungal potency is even greater, compared to different phytopathogenic fungi, than the antifungal activity of the PAF protein (Garrigues, S., et al. , Sci Rep., 2017; 7: 14663).
En el genoma de hongos filamentosos se encuentran entre 1 y 3 genes que codifican proteínas con homología de secuencia con AFPs, y que han sido anotadas como "antifungal proteins” (Garrigues, S., et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 2016; 100: 2243). Sin embargo, en la gran mayoría de los casos no se han podido ni detectar, ni identificar, ni producir las correspondientes proteínas antifúngicas. Sigue existiendo, en el estado de la técnica, la necesidad de producir de forma efectiva nuevas y más potentes AFPs para combatir infecciones de fitopatógenos, en plantas y/o cultivosIn the genome of filamentous fungi are between 1 and 3 genes that encode proteins with sequence homology with AFPs, and which have been noted as "antifungal proteins" (Garrigues, S., et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 2016; 100: 2243). However, in the vast majority of cases have not been able to detect, identify, or produce the corresponding antifungal proteins.There is still, in the state of the art, the need to effectively produce new and more potent AFPs to fight phytopathogenic infections, in plants and / or crops
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención proporciona una solución a la demanda existente de nuevos compuestos naturales útiles para el control biológico de fitopatógenos en plantas y/o cultivos.The present invention provides a solution to the existing demand for new natural compounds useful for the biological control of phytopathogens in plants and / or crops.
En este sentido, la presente invención se refiere al uso de una proteína de origen fúngico que presenta actividad antifúngica y contra oomycetes frente a infecciones en plantas y/o cultivos. Dicha proteína antifúngica pertenece a la familia de proteínas denominadas AFPs, específicamente se denomina AfpA, de aquí en adelante proteína de la invención, y comprende una secuencia de aminoácidos que presenta una identidad de secuencia de al menos un 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% o 99% con la SEQ ID NO: 1. Más preferiblemente, la proteína AfpA comprende la SEQ ID NO: 1. Más preferiblemente aún, la proteína AfpA consiste en la SEQ ID NO: 1. El hongo productor de la proteína de la invención pertenece al género Penicillium, preferiblemente a la especie P. expansum, y más preferiblemente aún, es la cepa P. expansum CECT 20906.In this regard, the present invention relates to the use of a protein of fungal origin that exhibits antifungal activity and against oomycetes against infections in plants and / or crops. Said antifungal protein belongs to the family of proteins called AFPs, specifically called AfpA, hereinafter protein of the invention, and comprises an amino acid sequence that has a sequence identity of at least 80%, 85%, 90% , 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% with SEQ ID NO: 1. More preferably, the AfpA protein comprises SEQ ID NO: 1. More preferably still, the AfpA protein consists of SEQ ID NO: 1. The protein-producing fungus of the invention belongs to the genus Penicillium, preferably to the species P. expansum, and more preferably still, it is strain P. expansum CECT 20906 .
Otro aspecto de la invención se refiere al uso de una composición que comprende dicha proteína AfpA de la invención (de aquí en adelante composición de la invención), donde opcionalmente, dicha composición puede comprender además excipientes, aditivos y/u otros principios activos adicionales, para el control biológico de fitopatógenos en plantas y/o cultivos.Another aspect of the invention relates to the use of a composition comprising said AfpA protein of the invention (hereinafter composition of the invention), where optionally, said composition may further comprise excipients, additives and / or other additional active ingredients, for the biological control of phytopathogens in plants and / or crops.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método para el control biológico de fitopatógenos en plantas y/o cultivos que comprende administrar una cantidad eficaz de la proteína de la invención, o de una composición que comprenda la proteína de la invención, a dichas plantas, cultivos y/o al medio que les rodea. Another aspect of the present invention relates to a method for the biological control of phytopathogens in plants and / or crops comprising administering an effective amount of the protein of the invention, or of a composition comprising the protein of the invention, to said plants, crops and / or the environment around them.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1. Producción y purificación de la proteína AfpA que comprende la SEQ ID NO: 1 a partir del sobrenadante del cultivo de P. expansum CECT 20906 crecido en Medio Mínimo (MM). Se muestran fotografías del análisis en contenido de proteínas mediante electroforesis en gel de poliacrilamida (PAGE) y tinción con azul Coomasie. (A) Contenido en proteínas del sobrenadante de cultivos de P. expansum CECT 20906 crecido en medio rico en nutrientes (PDB) o en medio mínimo (MM) durante 5, 7, y 10 días de cultivo (5d, 7d y 10d, respectivamente). (B) Contenido en proteínas de preparaciones puras de la proteína PAF de P. chrysogenum (SEQ ID NO: 2) y de la proteína AfpA de P. expansum (SEQ ID NO: 1) junto con un marcador de proteínas de tamaño conocido como control. La proteína AfpA está identificada en los geles con un triángulo negro y la proteína PAF con un triángulo blanco. FIG. 1. Production and purification of AfpA protein comprising SEQ ID NO: 1 from the culture supernatant of P. expansum CECT 20906 grown in Minimum Medium (MM). Photographs of the protein content analysis are shown by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and Coomasie blue staining. (A) Protein content of the P. expansum CECT 20906 culture supernatant grown in nutrient-rich medium (PDB) or in minimal medium (MM) for 5, 7, and 10 days of culture (5d, 7d and 10d, respectively ). (B) Protein content of pure preparations of the P. chrysogenum PAF protein (SEQ ID NO: 2) and the P. expansum AfpA protein (SEQ ID NO: 1) together with a protein marker of size known as control. AfpA protein is identified in gels with a black triangle and PAF protein with a white triangle.
FIG. 2. La proteína AfpA que comprende la SEQ ID NO: 1 de la invención protege plantas de tomate de la infección por Botrytis cinerea . En la figura se muestran imágenes de hojas de plantas de tomate inoculadas con una suspensión de conidios procedentes de B. cinerea (0.5x106 conidios/ml) conjuntamente con distintas concentraciones (1, 5 y 10 pM) de las proteínas AfpA, AfpB y PAF. Las fotos fueron tomadas 4 días después de la inoculación. FIG. 2. The AfpA protein comprising SEQ ID NO: 1 of the invention protects tomato plants from Botrytis cinerea infection . The figure shows images of tomato plant leaves inoculated with a suspension of conidia from B. cinerea (0.5x106 conidia / ml) together with different concentrations (1, 5 and 10 pM) of AfpA, AfpB and PAF proteins . The photos were taken 4 days after inoculation.
FIG. 3. La proteína AfpA que comprende la SEQ ID NO: 1 reduce significativamente el tamaño de la lesión causada por B. cinerea en hojas de plantas de tomate. Cuantificación del área lesionada a los 4 días de inoculación mediante análisis de imágenes con el programa Fiji Imagej (https://imagej.net/ImageJ). Los datos corresponden al valor medio del porcentaje de hoja lesionada de al menos 3 hojas por tratamiento. Los asteriscos muestran diferencias estadísticamente significativas (Tukey test * p<0.005; ** p<0.001). FIG. 3. The AfpA protein comprising SEQ ID NO: 1 significantly reduces the size of the lesion caused by B. cinerea in tomato plant leaves. Quantification of the injured area at 4 days of inoculation by image analysis with the Fiji Imagej program (https://imagej.net/ImageJ). The data correspond to the average value of the percentage of injured leaf of at least 3 leaves per treatment. Asterisks show statistically significant differences (Tukey test * p <0.005; ** p <0.001).
FIG. 4. La proteína AfpA que comprende la SEQ ID NO: 1 mantiene la protección de las plantas de tomate a la infección por B. cinerea a largo plazo. Imágenes de hojas de tomate inoculadas con una suspensión de conidios B. cinerea (0.5x106 conidios/ml) conjuntamente con distintas concentraciones de las proteínas indicadas. Las fotos fueron tomadas 7 días después de la inoculación. FIG. 4. The AfpA protein comprising SEQ ID NO: 1 maintains the protection of tomato plants against long-term B. cinerea infection. Images of tomato leaves inoculated with a suspension of conidia B. cinerea (0.5x106 conidia / ml) together with different concentrations of the indicated proteins. The photos were taken 7 days after inoculation.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Un primer aspecto de la presente invención se refiere el uso de la proteína AfpA de la invención o de la composición que la comprende para el control biológico de fitopatógenos en plantas y/o cultivos, donde preferiblemente los fitopatógenos son hongos y/o oomycetes.A first aspect of the present invention relates to the use of the AfpA protein of the invention or the composition comprising it for the biological control of phytopathogens in plants and / or crops, where preferably the phytopathogens are fungi and / or oomycetes.
La proteína AfpA utilizada en la presente invención pertenece a Ia familia de proteínas AFPs, es secretada por el hongo Penicillium expansum, preferiblemente por la cepa P. expansum depositada en la Colección Española de Cultivos Tipo (CECT) con el número de acceso CECT 20906.The AfpA protein used in the present invention belongs to the family of AFPs proteins, is secreted by the fungus Penicillium expansum, preferably by the strain P. expansum deposited in the Spanish Type Culture Collection (CECT) with the accession number CECT 20906.
En el contexto de Ia presente invención, el término "proteína AfpA" se define por una secuencia de aminoácidos que comprende la SEQ ID NO: 1, más preferiblemente consiste en la SEQ ID NO: 1. El término “secuencia codificante de AfpA” se define como una secuencia de nucleótidos o polinucleótido, que constituye Ia secuencia codificante de Ia proteína AfpA de SEQ ID NO:1, y que puede comprender diversas variantes procedentes de: a) moléculas de ácido nucleico que codifican un polipéptido que comprende Ia secuencia aminoacídica de Ia SEQ ID NO: 1, b) moléculas de ácido nucleico cuya cadena complementaria hibrida con Ia secuencia polinucleotídica de a), c) moléculas de ácido nucleico cuya secuencia difiere de a) y/o b) debido a Ia degeneración del código genético, d) moléculas de ácido nucleico que codifican un polipéptido que comprende Ia secuencia aminoacídica con una identidad de al menos un 80%, un 85%, un 90%, un 91%, un 92%, un 93%, un 94%, un 95%, un 96%, un 97%, un 98% o un 99% con Ia SEQ ID NO: 1; en las que el polipéptido codificado por dichos ácidos nucleicos posee Ia actividad y las características estructurales de Ia proteína AfpA. Incluye, por tanto, diversas variantes de Ia proteína AfpA, esto es, proteínas resultantes de modificaciones postranslacionales como, por ejemplo, pero sin limitarse, glicosilación, fosforilación o metilación.In the context of the present invention, the term "AfpA protein" is defined by an amino acid sequence comprising SEQ ID NO: 1, more preferably it consists of SEQ ID NO: 1. The term "AfpA coding sequence" is defined as a nucleotide or polynucleotide sequence, which constitutes the coding sequence of the AfpA protein of SEQ ID NO: 1, and which may comprise various variants from: a) nucleic acid molecules that encode a polypeptide comprising the amino acid sequence of Ia SEQ ID NO: 1, b) nucleic acid molecules whose complementary chain hybridizes with the polynucleotide sequence of a), c) nucleic acid molecules whose sequence differs from a) and / or b) due to the degeneracy of the genetic code, d ) nucleic acid molecules that encode a polypeptide comprising the amino acid sequence with an identity of at least 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95 %, 96%, 97%, 98% or 99% with SEQ ID NO: 1; in which the polypeptide encoded by said nucleic acids has the activity and structural characteristics of the AfpA protein. It includes, therefore, various variants of the AfpA protein, that is, proteins resulting from posttranslational modifications such as, but not limited to, glycosylation, phosphorylation or methylation.
En el sentido utilizado en esta descripción, el término "variante" se refiere a una proteína sustancialmente homologa a Ia proteína AfpA. En general, una variante incluye adiciones, deleciones o sustituciones de aminoácidos. El término "variante" incluye también a las proteínas resultantes de modificaciones postranslacionales como, por ejemplo, pero sin limitarse, glicosilación, fosforilación o metilación. Dichas variantes son además funcionalmente equivalentes a la proteína AfpA de la invención.In the sense used in this description, the term "variant" refers to a protein substantially homologous to the AfpA protein. In general, a variant includes additions, deletions or substitutions of amino acids. The term "variant" also includes proteins resulting from posttranslational modifications such as, but not limited to, glycosylation, phosphorylation or methylation. These variants are also functionally equivalent to the AfpA protein of the invention.
Tal como aquí se utiliza, una proteína es "sustancialmente homóloga a Ia proteína AfpA" cuando su secuencia de aminoácidos presenta un buen alineamiento con Ia secuencia de aminoácidos SEQ ID NO: 1, es decir, cuando su secuencia de aminoácidos tiene un grado de identidad respecto a Ia secuencia de aminoácidos SEQ ID NO: 1, de, al menos, un 80%, ventajosamente de, al menos, un 85%, preferiblemente de, al menos un 90%, al menos un 95%, al menos un 96%, al menos un 97%, al menos un 98%, y más preferiblemente de, al menos, un 99%. El término "identidad", tal y como se utiliza en esta memoria, hace referencia a Ia proporción de aminoácidos idénticos entre dos secuencias aminoacídicas que se comparan. El tanto por ciento de identidad existente entre dos secuencias puede ser identificado fácilmente por un experto en Ia materia, por ejemplo, con Ia ayuda de un programa informático apropiado para comparar secuencias, que incluye, aunque sin limitarse a ellos, el programa BLASTP o BLASTN, y FASTA (Altschul et al., J. Mol. Biol., 1999; 215: 403-410).As used herein, a protein is "substantially homologous to the AfpA protein" when its amino acid sequence has a good alignment with the amino acid sequence SEQ ID NO: 1, that is, when its amino acid sequence has a degree of identity regarding the amino acid sequence SEQ ID NO: 1, of at least 80%, advantageously of at least 85%, preferably of at least 90%, at least 95%, at least 96 %, at least 97%, at least 98%, and more preferably at least 99%. The term "identity", as used herein, refers to the proportion of identical amino acids between two amino acid sequences that are compared. The percentage of identity existing between two sequences can be easily identified by one skilled in the art, for example, with the help of an appropriate computer program to compare sequences, which includes, but is not limited to, the BLASTP or BLASTN program , and FASTA (Altschul et al., J. Mol. Biol., 1999; 215: 403-410).
El término "fragmento", tal y como se utiliza en Ia presente descripción se refiere a una porción de Ia proteína AfpA o de una de sus variantes.The term "fragment", as used in the present description refers to a portion of the AfpA protein or one of its variants.
La expresión "funcionalmente equivalente", tal como aquí se utiliza, significa que Ia proteína o el fragmento de Ia proteína en cuestión mantiene esencialmente las propiedades relativas al control biológico de fitopátogenos descritas en este documento. Dichas propiedades se pueden determinar mediante métodos convencionales tales como los descritos en los ejemplos que acompañan a esta descripción.The term "functionally equivalent", as used herein, means that the protein or the fragment of the protein in question essentially maintains the properties related to the biological control of phytopathogens described herein. Such properties can be determined by conventional methods such as those described in the examples that accompany this description.
La proteína AfpA de la invención puede obtenerse mediante el cultivo de hongo P. expansum en condiciones particulares. Así, un método preferido para la obtención de la proteína de la invención comprende las siguientes etapas:The AfpA protein of the invention can be obtained by culturing P. expansum fungus under particular conditions. Thus, a preferred method for obtaining the protein of the invention comprises the following steps:
(a) Cultivar un hongo de la especie Penicillium expansum en medio mínimo de cultivo bajo condiciones que permiten el crecimiento del hongo,(a) Cultivate a fungus of the Penicillium expansum species in a minimum culture medium under conditions that allow the fungus to grow,
(b) Recoger el sobrenadante del cultivo de la etapa (a),(b) Collect the culture supernatant from step (a),
(c) Purificar la proteína de la invención del sobrenadante de la etapa (b). (c) Purify the protein of the invention from the supernatant of step (b).
P. expansum, preferiblemente la cepa CECT 20906 se cultiva en medio de cultivo mínimo bajo condiciones que permiten el crecimiento de dicho hongo. Dicho medio de cultivo mínimo comprende los nutrientes y requerimientos necesarios para el desarrollo y crecimiento del hongo. Preferiblemente, el medio de cultivo mínimo comprende 2% sacarosa, 0,3 % NaNO3 , 0,05 % MgSO4 x 7H2O, 0,005 % FeSO4 x 7H2O, 0,1 % elementos traza solución A, 25 mM tampón fosfato potásico, pH 5.8. Los elementos traza de la solución A son preferiblemente: 0,1% FeSO4 x 7H2O, 0,9% ZnSO4 x 7H2 O, 0,4% CuSO4 x 5H2O, 0,01% MnSO4 x H2O, 0,01% H3 BO3 , 0,01% Na2MoO4 x 2H2O. P. expansum, preferably strain CECT 20906 is grown in minimal culture medium under conditions that allow the growth of said fungus. Said minimum culture medium comprises the nutrients and requirements necessary for the development and growth of the fungus. Preferably, the minimum culture medium comprises 2% sucrose, 0.3% NaNO 3 , 0.05% MgSO 4 x 7H 2 O, 0.005% FeSO 4 x 7H 2 O, 0.1% trace elements solution A, 25 mM potassium phosphate buffer, pH 5.8. The trace elements of solution A are preferably: 0.1% FeSO 4 x 7H 2 O, 0.9% ZnSO 4 x 7H 2 O, 0.4% CuSO 4 x 5H 2 O, 0.01% MnSO 4 x H 2 O, 0.01% H 3 BO 3 , 0.01% Na 2 MoO 4 x 2H 2 O.
En dicho medio de cultivo se inocula una suspensión de conidios de P. expansum CECT 20906, preferiblemente igual o superior a 5x104 conidios/mL de cultivo, por ejemplo, de 5x106 conidios/ml de cultivo.A suspension of P. expansum CECT 20906 conidia is inoculated in said culture medium, preferably equal to or greater than 5x10 4 conidia / mL of culture, for example, 5x10 6 conidia / ml of culture.
Las condiciones para el cultivo y crecimiento de P. expansum CECT 20906 son las condiciones convencionales, conocidas por los expertos en la materia, para el desarrollo y crecimiento de dichos hongos, y comprenden, por ejemplo, la incubación del medio de cultivo, previamente inoculado, en un agitador orbital con agitación, a una temperatura comprendida entre 26 y 28 °C durante un periodo de tiempo comprendido entre 24 y 96 horas. En el Ejemplo 1 se describen unas condiciones y unos medios de cultivo apropiados para el desarrollo y crecimiento de P. expansum CECT 20906.The conditions for the cultivation and growth of P. expansum CECT 20906 are the conventional conditions, known to those skilled in the art, for the development and growth of said fungi, and comprise, for example, the incubation of the culture medium, previously inoculated , in an orbital shaker with stirring, at a temperature between 26 and 28 ° C for a period of time between 24 and 96 hours. Example 1 describes conditions and culture media appropriate for the development and growth of P. expansum CECT 20906.
Para la obtención de la proteína de la invención, se cultiva el hongo P. expansum en medio mínimo durante al menos 5 días, preferiblemente durante al menos 7 días, más preferiblemente durante al menos 10 días. Transcurrido dicho tiempo, se procede a la separación del micelio del medio de cultivo y a la recuperación del sobrenadante (etapa (b)). El micelio puede retirarse por cualquier método apropiado de separación sólido-líquido, por ejemplo, mediante decantación, filtración, centrifugación, etc.; no obstante, en una realización particular, la retirada del micelio se realiza por centrifugación. El sobrenadante recogido se somete a un proceso de diálisis en tampón fosfato sódico 20 mM pH 6,6.To obtain the protein of the invention, the P. expansum fungus is grown in a minimum medium for at least 5 days, preferably for at least 7 days, more preferably for at least 10 days. After this time, the mycelium is removed from the culture medium and the recovery of the supernatant (step (b)). The mycelium can be removed by any appropriate solid-liquid separation method, for example, by decantation, filtration, centrifugation, etc .; however, in a particular embodiment, the removal of the mycelium is performed by centrifugation. The collected supernatant is subjected to a dialysis process in 20 mM sodium phosphate buffer pH 6.6.
La purificación de la etapa (c) se realiza mediante técnicas cromatográficas o de ultrafiltración. The purification of step (c) is performed by chromatographic or ultrafiltration techniques.
Alternativamente, la proteína AfpA de la presente invención también puede ser sintetizada por medio de cualquier técnica conocida en el estado de Ia técnica. La técnica de síntesis puede ser, pero sin limitarse a, una técnica de síntesis macromolecular, como por ejemplo, pero sin limitarse a, síntesis de péptidos en fase sólida. También se puede obtener cualquiera de los péptidos de Ia invención mediante técnicas de ADN recombinante, es decir, mediante técnicas adaptadas de biología molecular y biotecnológica, en microorganismos o plantas modificados genéticamente, o mediante expresión transitoria.Alternatively, the AfpA protein of the present invention can also be synthesized by means of any technique known in the state of the art. The synthesis technique can be, but not limited to, a macromolecular synthesis technique, such as, but not limited to, solid phase peptide synthesis. Any of the peptides of the invention can also be obtained by recombinant DNA techniques, that is, by means of adapted techniques of molecular and biotechnological biology, in microorganisms or genetically modified plants, or by transient expression.
La proteína AfpA de la invención puede combinarse o mezclarse con otros productos que faciliten su vehiculación (en su caso) y/o que estabilicen y/o potencien su efecto, tales como otros principios activos, preferiblemente otros compuestos para el control biológico de fitopatógenos. Dichas combinaciones dan lugar a la composición de la invención, que comprende la proteína AfpA y que se usa en el control biológico de fitopatógenos de plantas y/o cultivos.The AfpA protein of the invention can be combined or mixed with other products that facilitate its vehicle (if any) and / or stabilize and / or enhance its effect, such as other active ingredients, preferably other compounds for the biological control of phytopathogens. Such combinations give rise to the composition of the invention, which comprises the AfpA protein and which is used in the biological control of plant and / or crop phytopathogens.
Tal como se utiliza en esta descripción, el término control biológico se refiere al control de un agente, organismo o microorganismo patógeno de plantas y/o cultivos, es decir un fitopatógeno, mediante el empleo de productos de origen biológico, preferiblemente AFPs, más preferiblemente la proteína AFP de la invención, o de una composición que comprenda dicha proteína de la invención, siendo capaces de controlar dichos agentes, organismos o microorganismos patógenos de plantas y/o cultivos y que pueden ser aplicados directa o indirectamente a la planta, cultivo, y/o al medio que les rodea.As used in this description, the term "biological control" refers to the control of a pathogenic agent, organism or microorganism of plants and / or crops, that is to say a phytopathogen, through the use of products of biological origin, preferably AFPs, more preferably the AFP protein of the invention, or of a composition comprising said protein of the invention, being able to control said pathogenic agents, organisms or microorganisms of plants and / or crops and which can be applied directly or indirectly to the plant, crop, and / or the environment around them.
A efectos de la presente invención, el término vehículo aceptable se refiere a una sustancia o combinación de sustancias que puede(n) ser utilizada(s) en el sector agrícola o alimentario, e incluye, por ejemplo, adyuvantes, sólidos o líquidos, diluyentes, disolventes, tensioactivos, etc. Dichos compuestos permiten una mejor aplicación de la proteína de la invención y/o alternativamente de los principios activos que la acompañan en las composiciones de la invención. Las composiciones que comprenden dichos vehículos pueden formularse mediante procedimientos convencionales conocidos en el estado de la técnica.For the purposes of the present invention, the term "acceptable vehicle" refers to a substance or combination of substances that can be used in the agricultural or food sector, and includes, for example, adjuvants, solids or liquids, diluents , solvents, surfactants, etc. Said compounds allow a better application of the protein of the invention and / or alternatively of the active ingredients that accompany it in the compositions of the invention. Compositions comprising said vehicles can be formulated by conventional procedures known in the state of the art.
Adicionalmente, las composiciones de la invención, pueden comprender, además, un excipiente, un diluyente, un adyuvante y/o un estabilizante, aceptables. Como entiende el experto en la materia, la proteína de la invención estará presente en la composición de la invención en una cantidad agrícolamente eficaz, es decir, en una cantidad tal que es suficiente para paliar, mejorar, estabilizar, revertir, impedir, retardar o retrasar la progresión de estadios de enfermedades causadas por fitopatógenos en plantas y/o cultivos. Dichos compuestos permiten una mejor aplicación de la proteína de la invención y/o alternativamente de los principios activos que la acompañan en las composiciones de la invención, especialmente a plantas y/o cultivos tratadas según la invención.Additionally, the compositions of the invention may further comprise a acceptable excipient, diluent, adjuvant and / or stabilizer. As the person skilled in the art understands, the protein of the invention will be present in the composition of the invention in an agriculturally effective amount, that is, in an amount such that it is sufficient to alleviate, improve, stabilize, reverse, prevent, retard or delay the progression of stages of diseases caused by phytopathogens in plants and / or crops. Said compounds allow a better application of the protein of the invention and / or alternatively of the active ingredients that accompany it in the compositions of the invention, especially to plants and / or crops treated according to the invention.
La composición de la invención también puede contener, si se desea, uno o más productos y/o principios activos que estabilicen y/o potencien su efecto. Alternativamente, dichos productos pueden ser una o más proteínas con diferentes actividades enzimáticas requeridas para la modificación o degradación de paredes celulares del patógeno, tales como, una o más enzimas líticas capaces de modificar o degradar paredes celulares, por ejemplo, enzimas con actividad celulolítica, mananolítica, quitinolítica, proteolítica, etc. En otra realización particular, la composición de la invención comprende, además, uno o más compuestos químicos para el control biológico de fitopatógenos. Como compuesto químico puede utilizarse cualquiera de los compuestos químicos utilizados habitualmente, preferentemente un compuesto químico seleccionado del grupo formado por los compuestos químicos para el control de fitopatógenos que afectan a la membrana, los que afectan a la síntesis de la pared celular y sus mezclas. Alternativamente, dichos principios activos se seleccionan de la lista que consiste en insecticidas, cebos, agentes esterilizantes, bactericidas, acaricidas, nematicidas, sustancias reguladoras del crecimiento, herbicidas, protectores, fertilizantes, etc.The composition of the invention may also contain, if desired, one or more products and / or active ingredients that stabilize and / or enhance their effect. Alternatively, said products may be one or more proteins with different enzymatic activities required for the modification or degradation of cell walls of the pathogen, such as, one or more lytic enzymes capable of modifying or degrading cell walls, for example, enzymes with cellulolytic activity, Mannanolytic, chitinolytic, proteolytic, etc. In another particular embodiment, the composition of the invention further comprises one or more chemical compounds for the biological control of phytopathogens. As a chemical compound, any of the commonly used chemical compounds can be used, preferably a chemical compound selected from the group consisting of chemical compounds for the control of phytopathogens that affect the membrane, which affect the synthesis of the cell wall and mixtures thereof. Alternatively, said active ingredients are selected from the list consisting of insecticides, baits, sterilizing agents, bactericides, acaricides, nematicides, growth regulators, herbicides, protectants, fertilizers, etc.
Tanto la proteína de la invención, como la composición de la invención pueden presentarse en cualquier forma de presentación apropiada para su transporte, administración o aplicación, por ejemplo, en forma líquida o sólida, tal como en forma de un granulado o polvo. Las formas de presentación líquidas son adecuadas, por ejemplo, para su pulverización sobre las plantas y/o cultivos, así como sobre el medio que les rodea. Estas composiciones incluyen no solo composiciones que están listas para aplicarse mediante un dispositivo adecuado, tal como un dispositivo de pulverización o espolvoreado, sino también composiciones comerciales concentradas, que deben diluirse antes de aplicación a las plantas, cultivos, así como al medio que les rodea.Both the protein of the invention and the composition of the invention can be presented in any form suitable for transport, administration or application, for example, in liquid or solid form, such as in the form of a granulate or powder. Liquid forms of presentation are suitable, for example, for spraying on plants and / or crops, as well as on the surrounding environment. These compositions include not only compositions that are ready to be applied by a suitable device, such as a spraying or dusting device, but also concentrated commercial compositions, They must be diluted before application to plants, crops, as well as the environment around them.
En otro aspecto, la invención se refiere a un método para el control biológico de fitopatógenos de plantas y/o cultivos que comprende administrar una cantidad eficaz de la proteína de la invención y/o de la composición de la invención, a dichas plantas y/o cultivos. En una realización preferida del método de la invención, este también comprende administrar una cantidad eficaz de la proteína de la invención y/o de la composición de la invención al medio que rodea dichas plantas y/o cultivos.In another aspect, the invention relates to a method for the biological control of plant and / or crop phytopathogens comprising administering an effective amount of the protein of the invention and / or the composition of the invention, to said plants and / or crops In a preferred embodiment of the method of the invention, this also comprises administering an effective amount of the protein of the invention and / or the composition of the invention to the environment surrounding said plants and / or crops.
A efectos de la presente invención, el término "cantidad eficaz” o "cantidad efectiva” se refiere a la cantidad necesaria para paliar, mejorar, estabilizar, impedir, retardar o retrasar la progresión de estadios de desarrollo del agente fitópatógeno en cuestión en la planta o cultivo y obtener, de este modo, unos resultados beneficiosos o deseados. Una cantidad eficaz puede administrarse en una sola vez o en varias administraciones. En términos de tratamiento y protección, una cantidad eficaz es la cantidad suficiente para paliar, mejorar, estabilizar, revertir, impedir, retardar o retrasar la progresión de estadios de enfermedades causadas por patógenos de plantas y/o cultivos.For the purposes of the present invention, the term "effective amount" or "effective amount" refers to the amount necessary to alleviate, improve, stabilize, prevent, retard or delay the progression of developmental stages of the phytopathogenic agent in question in the plant. or cultivation and thus obtain beneficial or desired results. An effective amount can be administered at one time or in several administrations. In terms of treatment and protection, an effective amount is the amount sufficient to alleviate, improve, stabilize, reverse, prevent, delay or delay the progression of disease stages caused by plant and / or crop pathogens.
La cantidad eficaz de la proteína AfpA de la invención, o de una composición que la comprenda, puede variar dentro de un intervalo de concentraciones, preferiblemente en el intervalo de 1 a 10 pM. En otra realización más preferida aún, la concentración va a depender de cada especie o cultivo concreto, y un experto medio en la materia es capaz de determinar la concentración de dicho compuesto que se deberá administrar. Las cantidades o dosis indicadas en la presente invención se dan como ejemplos ilustrativos del procedimiento según la invención. Un experto en la técnica sabrá cómo adaptar las dosis de aplicación, especialmente según la naturaleza de la planta y/o cultivo, así como el método de administración.The effective amount of the AfpA protein of the invention, or of a composition comprising it, may vary within a range of concentrations, preferably in the range of 1 to 10 pM. In yet another more preferred embodiment, the concentration will depend on each specific species or crop, and a person skilled in the art is able to determine the concentration of said compound to be administered. The amounts or doses indicated in the present invention are given as illustrative examples of the process according to the invention. One skilled in the art will know how to adapt the application doses, especially according to the nature of the plant and / or crop, as well as the method of administration.
En el método de la invención, la proteína AfpA de la invención, y/o la composición que la comprende, se puede aplicar de forma preventiva a las plantas y/o cultivos, para evitar la aparición de las infecciones y enfermedades causadas por fitopatógenos que preferentemente se seleccionan entre hongos y/o oomycetes. El tratamiento preventivo tiene su base en que los péptidos de la invención inhiben el crecimiento de fitopatógenos, preferentemente hongos y/o oomycetes patógenos de las plantas y/o cultivos.In the method of the invention, the AfpA protein of the invention, and / or the composition comprising it, can be applied preventively to plants and / or crops, to prevent the occurrence of infections and diseases caused by phytopathogens that preferably they are selected among fungi and / or oomycetes. Preventive treatment is based on the fact that the peptides of the invention inhibit the growth of phytopathogens, preferably fungi and / or pathogenic oomycetes of plants and / or crops.
En el método de la invención, la proteína AfpA de la invención, y/o la composición que la comprende, se pueden emplear para tratar dichas infecciones y enfermedades una vez se ha detectado su presencia en las plantas y/o cultivos, ya que el péptido de Ia invención y la composición que lo comprende, inhiben el crecimiento de los fitopatógenos, preferentemente hongos y/o oomycetes fitopatógenos causantes de dichas infecciones y enfermedades.In the method of the invention, the AfpA protein of the invention, and / or the composition comprising it, can be used to treat said infections and diseases once their presence has been detected in plants and / or crops, since the peptide of the invention and the composition comprising it, inhibit the growth of phytopathogens, preferably fungi and / or phytopathogenic oomycetes causing said infections and diseases.
En esta descripción el término infección se refiere a Ia invasión y destrucción de un órgano de la planta, por ejemplo, hojas, raíces, tallos, flores, semillas, etc., por parte de los microorganismos patógenos. Por tanto, se trata de un proceso localizado. En cambio, el término enfermedad se refiere a un proceso que afecta a Ia planta, dando lugar a síntomas.In this description the term infection refers to the invasion and destruction of an organ of the plant, for example, leaves, roots, stems, flowers, seeds, etc., by the pathogenic microorganisms. Therefore, it is a localized process. On the other hand, the term disease refers to a process that affects the plant, giving rise to symptoms.
La prevención y/o tratamiento de las plantas y/o cultivos con la proteína y/o composición de la invención se lleva a cabo mediante procedimientos convencionales, tales como administración directa sobre las partes aéreas de plantas y/o cultivos, sobre las raíces, o sobre el medio que les rodea. En una realización particular, la administración de la proteína y/o de la composición de la invención se lleva a cabo mediante, por ejemplo, pulverización, inmersión, vaporización, atomización, diseminación, espolvoreado, espumado, riego, etc.The prevention and / or treatment of plants and / or cultures with the protein and / or composition of the invention is carried out by conventional procedures, such as direct administration on the aerial parts of plants and / or crops, on the roots, or about the environment around them. In a particular embodiment, the administration of the protein and / or the composition of the invention is carried out by, for example, spraying, immersion, vaporization, atomization, dissemination, sprinkling, foaming, irrigation, etc.
A efectos de la presente invención, los agentes, organismos o microorganismos patógenos de plantas y/o cultivos, llamados también fitopatógenos, incluyen a cualquier agente, organismo o microorganismo capaz de producir daño o infección en dichas plantas y/o cultivos, por ejemplo, hongos, oomycetos, bacterias, virus, nematodos e insectos. En una realización más preferida, los agentes fitopatógenos patógenos son hongos hongos y/o oomycetos, en otra realización más preferida, los fitopatógenos son hongos.For the purposes of the present invention, agents, organisms or microorganisms pathogenic to plants and / or crops, also called phytopathogens, include any agent, organism or microorganism capable of causing damage or infection in said plants and / or crops, for example, fungi, oomycetes, bacteria, viruses, nematodes and insects. In a more preferred embodiment, the pathogenic pathogens are fungal fungi and / or oomycetes, in another more preferred embodiment, the phytopathogens are fungi.
A efectos de la presente invención, los fitopatógenos se seleccionan de la lista que consiste en: Botrytis spp., por ejemplo Botrytis cinerea; Magnaporthe spp., por ejemplo Magnaporthe oryzae; Fusarium spp., por ejemplo Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum; Puccinia spp.; por ejempo Puccinia graminis f. sp. tritici, Puccinia stríiformis f. sp. trítici, Puccinia tríticina; Blumería spp., por ejemplo Blumería graminis; Mycosphaerella spp., por ejemplo Mycosphaerella graminicola; Erysiphe spp., por ejemplo Erysiphe cichoracearum, Erysiphe betae, Erysiphe necator, Erysiphe orontii; Colletotrichum spp., por ejemplo Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum acutatum, Colletotrichum coccodes, Colletotrichum graminícola, Colletotrichum boninense, Colletotrichum trifolii, Colletotrichum capsici, Colletotrichum destructivum, Colletotrichum caudatum, Colletotrichum crassipes, Colletotrichum dematium, Colletotrichum kahawae, Colletotrichum orbiculare, Colletotrichum sublineolum, Colletotrichum truncatum, Colletotrichum musae, Colletotrichum fragariae, Colletotrichum spinaceae, Colletotrichum lindemuthianum; Ustilago spp., por ejemplo Ustilago maydis; Melampsora spp., por ejemplo Melampsora lini; Phakopsora spp., por ejemplo Phakopsora pachyrhizi; Rhizoctonia spp., por ejemplo Rhizoctonia solani, Phytophthora spp, por ejemplo, Phytophthora capsici, Phytophthora infestans, Phytophthora nicotinae. For the purposes of the present invention, the phytopathogens are selected from the list consisting of: Botrytis spp., For example Botrytis cinerea; Magnaporthe spp., For example Magnaporthe oryzae; Fusarium spp., For example Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum; Puccinia spp .; for example Puccinia graminis f. sp. tritici, Puccinia stríiformis f. sp. triticium , Puccinia triticin ; Blumería spp., For example Blumería graminis ; Mycosphaerella spp., For example Mycosphaerella graminicola; Erysiphe spp., For example Erysiphe cichoracearum, Erysiphe betae, Erysiphe necator, Erysiphe orontii; Colletotrichum spp., For example Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum acutatum, Colletotrichum coccodes, Colletotrichum graminicola, boninense Colletotrichum, Colletotrichum trifolii Colletotrichum capsici, Colletotrichum destructivum, Colletotrichum caudatum, Colletotrichum crassipes, Colletotrichum dematium, Colletotrichum kahawae, Colletotrichum orbiculare Colletotrichum sublineolum, Colletotrichum truncatum , Colletotrichum musae, Colletotrichum fragariae, Colletotrichum spinaceae, Colletotrichum lindemuthianum; Ustilago spp., For example Ustilago maydis; Melampsora spp., For example Melampsora lini; Phakopsora spp., For example Phakopsora pachyrhizi; Rhizoctonia spp., For example Rhizoctonia solani, Phytophthora spp, for example, Phytophthora capsici, Phytophthora infestans, Phytophthora nicotinae.
Entre las plantas y cultivos susceptibles de ser tratados con la proteína y/o con las composiciones de la invención se incluyen plantas utilizadas para la producción de energías renovables, para la nutrición humana o animal, para la producción maderera y plantas ornamentales.Plants and crops likely to be treated with the protein and / or with the compositions of the invention include plants used for the production of renewable energies, for human or animal nutrition, for wood production and ornamental plants.
Ejemplos de plantas y cultivos utilizados en la producción de combustibles o energías renovables incluyen, pero no están limitadas a (i) plantas utilizadas en la producción de energía eléctrica: obtenidas principalmente de cultivos energéticos de madera de crecimiento rápido, como el álamo, el sauce, eucaliptos, coníferas, acacias, plátanos, etc., y plantas herbáceas, tales como cardos, juncos, euforbias, nopales, etc .; y (ii) plantas utilizadas en la producción de biocombustibles: producción de bioalcoholes obtenidos de remolacha, maíz, sorgo dulce, caña de azúcar, topinambur, etc., y bioaceites obtenidos de colza, girasol, soja, etc. Ejemplos de plantas de madera incluyen, pero no se limitan a, pinos, eucaliptos, alcornoques, cedro, roble, encina, etc. Ejemplos ilustrativos no limitativos de plantas ornamentales de interés incluyen plantas que pertenecen a los géneros Aeschynantus; Canna; Columnea; Anemone; Azalea; Begonia; Calceolaria; Camelia; Dianthus; Freessia; Gerbera; Hibiscus; Hypoestes; Kalanchoe; Nicotiana; Pelargonium; Petunia; Príkmula; Rannunculus; Rhipsalidopsis; Rosa; Saintpaulia; Sinningia-gloxinia; Streptocarpus; Tigridia; Verbena; y Zinnia. Otras plantas ornamentales incluyen orquídeas (Orchidaceae) y arbustos ornamentales, que incluyen laurel bayo (Laurus nobilis), madreselva (Lonicera fragrantissima), magnolia estrella (Magnolia stellata), hortensia (Hydrangea macrophylla), Laburnum (Laburnum watereri), rosa japonesa o kerria (Kerria japonica), etc.Examples of plants and crops used in the production of fuels or renewable energy include, but are not limited to (i) plants used in the production of electrical energy: mainly obtained from fast-growing wood energy crops, such as poplar, willow , eucalyptus, conifers, acacias, bananas, etc., and herbaceous plants, such as thistles, reeds, euphorbias, nopales, etc .; and (ii) plants used in the production of biofuels: production of bioalcohols obtained from beets, corn, sweet sorghum, sugarcane, topinambur, etc., and bio-oils obtained from rapeseed, sunflower, soybeans, etc. Examples of wood plants include, but are not limited to, pines, eucalyptus, cork oaks, cedar, oak, oak, etc. Illustrative non-limiting examples of ornamental plants of interest include plants belonging to the genus Aeschynantus; Canna; Column; Anemone; Azalea; Begonia; Calceolaria; Camellia; Dianthus; Freessia; Gerbera; Hibiscus; Hypoestes; Kalanchoe; Nicotiana; Pelargonium; Petunia; Príkmula; Rannunculus; Rhipsalidopsis; Pink; Saintpaulia; Sinningia-gloxinia; Streptocarpus; Tigridia; Verbena; and Zinnia. Other ornamental plants include orchids ( Orchidaceae) and ornamental shrubs, which include bay laurel ( Laurus nobilis), honeysuckle ( Lonicera fragrantissima), star magnolia ( Magnolia stellata), hydrangea ( Hydrangea macrophylla), Laburnum ( Laburnum watereri), Japanese rose or kerria ( Kerria japonica), etc.
Ejemplos ilustrativos no limitantes de plantas utilizadas en la nutrición humana o animal incluyen árboles frutales, que incluyen, pero no se limitan a, cerezo, ciruelo, melocotonero, albaricoquero, olivo, mango, peral, manzano, níspero, membrillo, naranjo, limonero, higuera, papaya, castaño, roble, encina, coscoja, avellano, almendro, nogal, etc.; plantas forrajeras, que incluyen pero no se limitan a leguminosas (por ejemplo, tréboles, alfalfas, clitorias, arachis, leucaena, campanillas, judías, lentejas, garbanzos y guisantes, etc.), pastos (por ejemplo, pasto de centeno, festuca, pasto de huerta, grama azul, pasto de rhodes, hierba búfalo, andropogones, brachiarias, pasto Bermuda y hierba elefante, merkeron, caña de azúcar, hierba de Taiwán y hierba de maíz, etc.), granos (por ejemplo, sorgo, trigo, centeno, cebada , maíz, avena, etc.); plantas para consumo humano (lechuga, repollo, espinacas, acelgas, judías verdes, plantas de tomate, col, sandía, melón, pepino, calabacín, berenjena, pimiento, fresa, brócoli, coliflor, ajo, cebolla y zanahoria, manzano, peral, albaricoquero, cerezo, melocotonero, ciruelo, platanera, aguacate, frambueso, kiwi, vid olivar etc.), etc. Esta lista no es limitativa sino ilustrativa de plantas y cultivos potencialmente susceptibles de ser tratados con la proteína y composición de la invención.Non-limiting illustrative examples of plants used in human or animal nutrition include fruit trees, which include, but are not limited to, cherry, plum, peach, apricot, olive, mango, pear, apple, medlar, quince, orange, lemon, fig, papaya, chestnut, oak, oak, coscoja, hazelnut, almond, walnut, etc .; forage plants, which include but are not limited to legumes (for example, clovers, alfalfa, clitories, arachis, leucaena, bluebells, beans, lentils, chickpeas and peas, etc.), grasses (for example, rye grass, fescue, orchard grass, blue grass, rhodes grass, buffalo grass, andropogones, brachiarias, Bermuda grass and elephant grass, merkeron, sugarcane, Taiwan grass and corn grass, etc.), grains (for example, sorghum, wheat , rye, barley, corn, oats, etc.); plants for human consumption (lettuce, cabbage, spinach, chard, green beans, tomato plants, cabbage, watermelon, melon, cucumber, zucchini, eggplant, pepper, strawberry, broccoli, cauliflower, garlic, onion and carrot, apple tree, pear tree, apricot tree, cherry, peach, plum, banana, avocado, raspberry, kiwi, olive vine, etc.), etc. This list is not limiting but illustrative of plants and crops potentially susceptible to being treated with the protein and composition of the invention.
Por tanto, la proteína AfpA de la invención constituye una alternativa real al uso de pesticidas de origen químico, los cuales tienen alta capacidad contaminante y efectos nocivos sobre la salud, ya que la utilización de biopesticidas basados en la capacidad natural de organismos vivos conlleva menores riesgos para el medio ambiente y la salud de los consumidores. Además, tal y como se observa en los ejemplos incluidos en el presente documento, la proteína AfpA de la invención es una proteína extremadamente activa frente a fitopatógenos de plantas y/o cultivos, respecto de otras proteínas de tipo AFP anteriormente conocidas, mejorando sustancialmente los resultados conocidos hasta la fecha respecto del uso de otras proteínas para el control biológico de fitopatogenos conocidas.Therefore, the AfpA protein of the invention constitutes a real alternative to the use of pesticides of chemical origin, which have high contaminating capacity and harmful effects on health, since the use of biopesticides based on the natural capacity of living organisms leads to lower risks to the environment and the health of consumers. In addition, as observed in the examples included herein, the AfpA protein of the invention is an extremely active protein against plant and / or crop phytopathogens, compared to other previously known AFP-like proteins, substantially improving the known results to date regarding the use of other proteins for the biological control of known phytopathogens.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y figuras se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.Throughout the description and claims the word "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or Steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention. The following examples and figures are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention.
EJEMPLOSEXAMPLES
A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de manifiesto la efectividad del producto de la invención.The invention will now be illustrated by tests carried out by the inventors, which demonstrates the effectiveness of the product of the invention.
Materiales y MétodosMaterials and methods
MicroorganismosMicroorganisms
Los microorganismos empleados en los ensayos antimicrobianos incluyen: Botrytis cinerea CECT 2100. Para obtener los conidios, el hongo se cultivó en medio sólido PDA (potato dextrose agar) durante 7-10 días a 25 °C para posteriormente obtener las suspensiones de conidios necesarias para los ensayos.The microorganisms used in the antimicrobial assays include: Botrytis cinerea CECT 2100. To obtain the conidia, the fungus was grown in solid PDA medium ( potato dextrose agar) for 7-10 days at 25 ° C to subsequently obtain the necessary conidia suspensions for the essays.
Producción y purificación de la proteína AfpA de la invención.Production and purification of the AfpA protein of the invention.
Para la producción de la proteína AfpA de la presente invención, la cepa parental de P. expansum CECT 20906 se creció en 200 mL de Medio Mínimo para P. chrysogenum (2% sacarosa, 0,3 % NaNO3, 0,05 % MgSO4 x 7 H2O, 0,005 % FeSO4 x 7 H2O, 0,1 % elementos traza solución A, 25 mM tampón fosfato potásico, pH 5.8; Elementos traza solución A: 0,1% FeSO4 x 7 H2O, 0,9% ZnSO4 x 7 H2O, 0,4% CuSO4 x 5 H2O, 0,01% MnSO4 x H2O, 0,01% H3BO3, 0,01% Na2MoO4 x 2 H2O) durante 10 días, utilizando un inóculo inicial de 5,5 x 105 conidios/mL.For the production of the AfpA protein of the present invention, the parental strain of P. expansum CECT 20906 was grown in 200 mL of Minimum Medium for P. chrysogenum (2% sucrose, 0.3% NaNO3, 0.05% MgSO4 x 7 H2O, 0.005% FeSO4 x 7 H2O, 0.1% trace elements solution A, 25 mM potassium phosphate buffer, pH 5.8; trace elements solution A: 0.1% FeSO4 x 7 H2O, 0.9% ZnSO4 x 7 H2O , 0.4% CuSO4 x 5 H2O, 0.01% MnSO4 x H2O, 0.01% H3BO3, 0.01% Na2MoO4 x 2 H2O) for 10 days, using an initial inoculum of 5.5 x 105 conidia / mL .
Tras eliminar los restos de micelio por centrifugación (10000 rpm, 30 min), el sobrenadante se dializó (Snake Skin Dialysis Tubing 3.5 k MWCO) frente a tampón fosfato sódico 20 mM pH 6.6. Posteriormente se llevó a cabo una cromatografía líquida en un sistema AKTA Purifier (GE Healthcare) utilizando una columna de intercambio catiónico (ReSourceS 6 mL; GE Healthcare) equilibrada en el tampón de diálisis. Las proteínas no adsorbidas se eluyeron en el mismo tampón fosfato, y las proteínas adsorbidas a la resina cromatográfica se eluyeron mediante un gradiente lineal de NaCl (0-0,5 M) en tampón fosfato 20 mM pH 6.6. Las fracciones cromatográficas (6 mL) se evaluaron mediante SDS-PAGE 16 % y las fracciones conteniendo la proteína AfpA de la invención se mezclaron, para a continuación, ser dializadas frente a agua bidestilada y liofilizadas y posteriormente ser utilizadas en los ensayos antimicrobianos.After removing the mycelium residues by centrifugation (10,000 rpm, 30 min), the supernatant was dialyzed (Snake Skin Dialysis Tubing 3.5 k MWCO) against 20 mM sodium phosphate buffer pH 6.6. Subsequently, a liquid chromatography was carried out in an AKTA Purifier (GE Healthcare) system using a cation exchange column (ReSourceS 6 mL; GE Healthcare) balanced in the dialysis buffer. The non-adsorbed proteins were eluted in the same phosphate buffer, and the proteins adsorbed to the chromatographic resin were eluted by a linear gradient of NaCl (0-0.5 M) in 20 mM phosphate buffer pH 6.6. Chromatographic fractions (6 mL) were evaluated by 16% SDS-PAGE and the fractions containing the AfpA protein of the invention were mixed, and then dialyzed against double-distilled water and lyophilized and subsequently used in antimicrobial assays.
La concentración de la proteína AfpA de la invención se determinó utilizando el coeficiente de extinción S280 = 0,639 determinado experimentalmente.The concentration of the AfpA protein of the invention was determined using the extinction coefficient S280 = 0.639 determined experimentally.
La masa molecular y huella peptídica de la proteína AfpA de la invención se determinó en el Servicio de Proteómica de la Universitat de Valéncia.The molecular mass and peptide fingerprint of the AfpA protein of the invention was determined in the Proteomics Service of the University of Valencia.
Ejemplo 1. Producción y purificación de la proteína AfpA (SEQ ID NO: 1) a partir del sobrenadante del cultivo de P. expansum CECT 20906 crecido en Medio Mínimo. Example 1. Production and purification of AfpA protein (SEQ ID NO: 1) from the culture supernatant of P. expansum CECT 20906 grown in Minimum Medium.
P. expansum CECT 20906 secreta la proteína AfpA (SEQ ID NO: 1) al sobrenadante de cultivo tras 5 días de crecimiento en Medio Mínimo (FIG. 1). Es de destacar que cuando P. expansum CECT 20906 se cultiva en medio rico PDB no se detecta la proteína AfpA (SEQ ID NO: 1) en el sobrenadante del cultivo (FIG. 1A). Estos datos demuestran que la producción y obtención de la proteína AfpA en el sobrenadante de cultivos, solo es posible cuando el hongo P. expansum CECT 20906 se cultiva en Medio Mínimo. P. expansum CECT 20906 secretes the AfpA protein (SEQ ID NO: 1) to the culture supernatant after 5 days of growth in Minimum Medium ( FIG. 1 ). It is noteworthy that when P. expansum CECT 20906 is grown in PDB rich medium, AfpA protein (SEQ ID NO: 1) is not detected in the culture supernatant ( FIG. 1A ). These data demonstrate that the production and obtaining of the AfpA protein in the culture supernatant is only possible when the P. expansum CECT 20906 fungus is grown in Minimum Medium.
La producción óptima de la proteína AfpA se alcanza entre los 7-10 días de crecimiento. Como se ha descrito en materiales y métodos, la purificación de la proteína se lleva a cabo en un único paso cromatográfico de intercambio catiónico, obteniéndose unos rendimientos de producción de entre 100 a 150 mg/L.The optimal production of AfpA protein is reached between 7-10 days of growth. As described in materials and methods, the purification of the protein is carried out in a single chromatographic cation exchange step, obtaining yields of between 100 to 150 mg / L.
La identidad y la secuencia de aminoácidos de la proteína AfpA fue confirmada mediante análisis por huella peptídica, confirmándose que la secuencia aminoacídica de la proteína AfpA de la presente invención (SEQ ID NO: 1) es diferente a la secuencia aminoacídica de otras proteínas AFPs previamente conocidas, como por ejemplo, la proteína antifúngica AFP procedente de Aspergillus giganteus, la proteína PAF de P. chrysogenum y la proteína AfpB de P. digitatum. The identity and amino acid sequence of the AfpA protein was confirmed by peptide fingerprint analysis, confirming that the amino acid sequence of the AfpA protein of the present invention (SEQ ID NO: 1) is different from the amino acid sequence of other AFPs proteins previously known, for example, the AFP antifungal protein from Aspergillus giganteus, the P. chrysogenum PAF protein and the P. digitatum AfpB protein .
Ejemplo 2. Actividad antifúngica de la proteína AfpA de la invención frente a infección provocada por B. cinerea en hojas de plantas de tomate. Example 2. Antifungal activity of the AfpA protein of the invention against infection caused by B. cinerea in tomato plant leaves.
Los ensayos se realizaron sobre hojas de tomate mediterráneo (Solanum lycopersici, cultivar Marmande) de plantas de 21 días crecidas a 22°C con 16 h de día. Las hojas se inocularon colocando dos gotas (20 pl cada una) en dos puntos diferentes en el haz de la hoja con una suspensión de 0.5x106 conidios/ml, conjuntamente con la proteína AfpA a distintas concentraciones (1, 5, 10 pM). Además de un control con agua estéril (control positivo de la infección) y un control sin hongo (control negativo de la infección), se incluyeron las proteínas antifúngicas PAF (SEQ ID NO: 2) procedente del hongo P. chrysogenum y la proteína AfpB (SEQ ID NO: 3) procedente del hongo P. digitatum. The tests were carried out on Mediterranean tomato leaves ( Solanum lycopersici, Marmande cultivar) of 21-day plants grown at 22 ° C with 16 h day. The leaves were inoculated by placing two drops (20 pl each) at two different points in the leaf beam with a suspension of 0.5x106 conidia / ml, together with the AfpA protein at different concentrations (1, 5, 10 pM). In addition to a control with sterile water (positive infection control) and a fungus-free control (negative infection control), PAF antifungal proteins (SEQ ID NO: 2) from the fungus P. chrysogenum and AfpB protein were included (SEQ ID NO: 3) from the fungus P. digitatum.
El desarrollo de las lesiones se siguió visualmente durante 7 días. A los 4 días de inoculación, y antes de que las lesiones adyacentes se unan en el control sin proteína, se cuantificó el área de la hoja lesionada mediante procesamiento de imágenes.The development of the lesions was followed visually for 7 days. At 4 days of inoculation, and before the adjacent lesions join the control without protein, the area of the injured leaf was quantified by image processing.
En la FIG. 2 se muestra el aspecto de las hojas a los 4 días después de la inoculación, en la FIG. 3 la cuantificación del área lesionada, y en la FIG. 4 el aspecto de las hojas a los 7 días después de la inoculación. Estos resultados muestran una clara capacidad de inhibición de la infección dependiente de la concentración de la proteína AfpA de la invención, claramente superior a la observada con la proteína AfpB y con la proteína PAF. La eficacia de la protección de las hojas de la planta de tomate infectadas con B. cinerea y en presencia de la proteína AfpA de la invención, se mantiene con el tiempo hasta los 7 días después de la inoculación, mientras que el caso de la proteína AfpB la protección solo perdura en el tiempo cuando las concentraciones utilizadas de la misma son muy altas.In FIG. 2 the appearance of the leaves is shown at 4 days after inoculation, in FIG. 3 quantification of the injured area, and in FIG. 4 the appearance of the leaves at 7 days after inoculation. These results show a clear ability to inhibit the infection dependent on the concentration of the AfpA protein of the invention, clearly superior to that observed with the AfpB protein and with the PAF protein. The effectiveness of the protection of the leaves of the tomato plant infected with B. cinerea and in the presence of the AfpA protein of the invention, is maintained over time until 7 days after inoculation, while the case of the protein AfpB protection only lasts over time when the concentrations used are very high.
Es conocido que B. cinerea es un patógeno de amplio espectro de acción que infecta a más de 200 especies vegetales causando la podredumbre gris y provocando importantes pérdidas económicas a nivel global (superiores a 1 billón de € al año). Es considerado un típico necrótrofo que provoca la muerte del tejido del cual se alimenta. Su control se realiza principalmente con fungicidas químicos suponiendo un coste de más de 40 €/ha año, y más de 540 millones de € en el mercado de los fungicidas (estimaciones 2002). El control casi total de la infección por B. cinerea en plantas de tomate mediado por la proteína AfpA de la invención a concentraciones de trabajo tan bajas como 1 pM demuestra su uso en protección vegetal y representa una estrategia aplicable a muchas especies vegetales huéspedes de B. cinerea, así como de otros patógenos fúngicos de plantas y cultivos. It is known that B. cinerea is a pathogen with a broad spectrum of action that infects more than 200 plant species causing gray rot and causing significant economic losses globally (over € 1 billion per year). It is considered a typical necrotroph that causes the death of the tissue from which it feeds. Its control is mainly carried out with chemical fungicides assuming a cost of more than € 40 / ha per year, and more than € 540 million in the fungicide market (2002 estimates). The almost total control of B. cinerea infection in plants Tomato mediated by the AfpA protein of the invention at working concentrations as low as 1 pM demonstrates its use in plant protection and represents a strategy applicable to many host plant species of B. cinerea, as well as other fungal pathogens of plants and crops.
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