Plantas que tienen características mejoradas y un procedimiento de fabricación de las mismas.

Procedimiento para aumentar el rendimiento de semillas de plantas con respecto a plantas de tipo silvestrecorrespondientes,

que comprende introducir y expresar en una planta un ácido nucleico AZ o una variante delmismo, en el que dicho ácido nucleico AZ codifica un polipéptido AZ o un homólogo del mismo, en el que elhomólogo proporciona plantas que tienen un rendimiento aumentado y en el que dicho polipéptido AZ o el homólogodel mismo comprende dos repeticiones de anquirina y dos dominios C3H1 de dedo de Cinc, y en el que dichasrepeticiones de anquirina se localizan cadena arriba de los dominios C3H1 de dedo de Cinc.

Plantas que tienen características mejoradas y un procedimiento de fabricación de las mismas La presente invención se refiere, en general, al campo de la biología molecular y se refiere a un procedimiento para mejorar diversas características de las plantas modulando en una planta la expresión de un ácido nucleico que codifica una PRC (Proteína Relacionada con el Crecimiento) . La presente invención también se refiere a plantas que tienen expresión modulada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido de PRC cuyas plantas tienen características mejoradas con respecto a las plantas de tipo silvestre correspondientes u otras plantas de control. La invención también proporciona construcciones útiles en los procedimientos de la invención.

La constante cada vez mayor población mundial y la disminución de suministro de tierra cultivable disponible para la agricultura incentivan la investigación hacia el aumento de la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para mejoras de cultivo y hortícolas utilizan técnicas de siembra selectivas para identificar plantas que tienen características deseables. Sin embargo, dichas técnicas de siembra selectivas tienen diversos inconvenientes, concretamente que estas técnicas son típicamente laboriosas y producen plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre pueden producir el rasgo deseable que se transmite desde la planta progenitora. Los avances en biología molecular han permitido a la humanidad modificar el plasma germinal de animales y plantas. La ingeniería genética de las plantas implica el aislamiento y manipulación del material genético (típicamente en forma de ADN o ARN) y la introducción posterior de ese material genético en una planta. Dicha tecnología tiene la capacidad de producir cultivos o plantas que tienen diversos rasgos económicos, agronómicos u hortícolas mejorados.

Un rasgo de interés económico particular es el aumento del rendimiento. El rendimiento se define normalmente como el producto medible de valor económico de un cultivo. Esto puede definirse en términos de cantidad y/o calidad. El rendimiento depende directamente de diversos factores, por ejemplo, número y tamaño de los órganos, arquitectura de la planta (por ejemplo, del número de ramas) , rendimiento de semillas, senescencia de las hojas y más factores. El desarrollo de raíces, la absorción de nutrientes, la tolerancia al estrés, y el vigor temprano también pueden ser factores importantes en la determinación del rendimiento. Por lo tanto, optimizar los factores mencionados anteriormente puede contribuir a aumentar el rendimiento del cultivo.

El rendimiento de las semillas es un rasgo particularmente importante, ya que las semillas de muchas plantas son importantes para la nutrición humana y animal. Cultivos tales como maíz, arroz, trigo, canola y soja representan más de la mitad de la ingesta calórica humana total, bien a través del consumo directo de las propias semillas o a través del consumo de productos cárnicos generados sobre semillas procesadas. También son una fuente de azúcares, aceites y muchos tipos de metabolitos utilizados en los procesos industriales. Las semillas contienen un embrión (la fuente de nuevos brotes y raíces) y un endospermo (la fuente de nutrientes para el crecimiento del embrión durante la germinación y durante el crecimiento temprano de las plántulas) . El desarrollo de una semilla implica muchos genes y requiere la transferencia de los metabolitos desde las raíces, hojas y tallos al interior de la semilla en crecimiento. El endospermo, en particular, asimila los precursores metabólicos de los carbohidratos, aceites y proteínas y los sintetiza en macromoléculas de almacenamiento para llenar el grano.

Otro rasgo importante para muchos cultivos es el vigor temprano. Mejorar el vigor temprano es un objetivo importante de programas de siembra de arroz modernos en variedades de cultivo de arroz tanto de clima templado como tropical. Las raíces largas son importantes para el anclaje adecuado al suelo en arroz sembrado en agua. Cuando el arroz se siembra directamente en campos inundados, y cuando las plantas deben emerger rápidamente a través del agua, se asocian brotes con mayor vigor. Cuando se practica siembra con perforación, para la buena emergencia de las plántulas, son importantes mesocótilos y coleóptilos más grandes. La capacidad de modificar genéticamente el vigor temprano en plantas sería de gran importancia en la agricultura. Por ejemplo, el pobre vigor temprano ha sido una limitación para la introducción de híbridos de maíz (Zea mays L.) basados en plasma germinal del Cinturón de Maíz en el Atlántico Europeo.

Un rasgo importante adicional es el de tolerancia mejorada al estrés abiótico. El estrés abiótico es la causa principal de pérdidas de cultivo en todo el mundo, reduciendo las producciones promedio para la mayoría de las plantas de cultivo principales en más de un 50 % (Wang y col., Planta (2003) 218: 1-14) . El estrés abiótico puede producirse por sequía, salinidad, temperaturas extremas, toxicidad química y estrés oxidativo. La capacidad de mejorar la tolerancia de la planta al estrés abiótico sería de gran ventaja económica para los granjeros de todo el mundo y permitiría la cosecha de cultivos durante condiciones adversas y en territorios cuando la cosecha de cultivos no pueda ser posible de otra forma.

Por lo tanto el rendimiento del cultivo puede aumentarse al optimizar uno de los factores mencionados anteriormente.

Dependiendo del uso final, la modificación de determinados rasgos de rendimiento puede estar favorecida sobre otros. Por ejemplo, para aplicaciones tales como forraje o producción de madera, o fuente de biocombustible, puede ser deseable un aumento en las partes vegetativas de una planta, y para aplicaciones tales como producción de harina, almidón o aceite, el aumento en los parámetros de semilla puede ser particularmente deseable. Incluso entre los parámetros de semilla, algunos pueden estar favorecidos sobre otros, dependiendo de la aplicación. Diversos mecanismos pueden contribuir a aumentar el rendimiento de semillas, ya sea que esté en la forma de tamaño de semilla aumentado o número de semilla aumentado.

Una estrategia para aumentar el rendimiento (rendimiento de semillas y/o biomasa) en plantas puede ser a través de 5 la modificación de los mecanismos de crecimiento intrínsecos de una planta, tal como el ciclo celular o diversas rutas de señalización implicados en el crecimiento de la planta o en los mecanismos de defensa.

Ahora se ha descubierto que en las plantas pueden mejorarse diversas características modulando, en una planta, la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido PRC (Proteína Relacionada con el Crecimiento) en una planta. El polipéptido PRC, como se describe en el presente documento, es un polipéptido de Anquirina con dedo de Cinc (AZ) . Las características mejoradas comprenden rasgos relacionados con el rendimiento, tales como rendimiento aumentado y/o crecimiento aumentado, o contenido de compuestos de almacenamiento modificados.

Antecedentes Polipéptido de Anquirina con dedo de Cinc

La biomasa vegetal se produce para cultivos de forraje como alfalfa, ensilaje de maíz y heno. En los cultivos de grano se han utilizado muchos indicadores para el rendimiento. El principal entre ellos son las estimaciones del tamaño de la planta. El tamaño de la planta puede medirse de diversas maneras dependiendo de la especie y de la fase de desarrollo, aunque incluye el peso seco total de la planta, el peso seco sobre la superficie, el peso fresco sobre la superficie, el área foliar, el volumen del tallo, la altura de la planta, el diámetro de roseta, la longitud foliar, la longitud radicular, la masa radicular, el número de retoños y número de hojas. Muchas especies mantienen una proporción conservativa entre el tamaño de las diferentes partes de la planta en una fase de desarrollo determinada. Estas relaciones alométricas se usan para extrapolar desde una de estas medidas de tamaño a otras (por ejemplo, Tittonell y col. 2005 Agric Ecosys & Environ 105: 213) . El tamaño de la planta en una fase de desarrollo temprana se correlacionará típicamente con el tamaño de la planta más tarde en el desarrollo. Una planta más grande con mayor área foliar típicamente puede absorber más luz y dióxido de carbono que una planta más pequeña y por tanto probablemente obtendrá mayor peso durante el mismo período (Fasoula & Tollenaar 2005 Maydica 50: 39) . Esto es por lo que, además de la posible continuación de la ventaja microambiental o genética, la planta ha de alcanzar inicialmente el tamaño más grande. Existe un fuerte componente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para aumentar el rendimiento de semillas de plantas con respecto a plantas de tipo silvestre correspondientes, que comprende introducir y expresar en una planta un ácido nucleico AZ o una variante del mismo, en el que dicho ácido nucleico AZ codifica un polipéptido AZ o un homólogo del mismo, en el que el homólogo proporciona plantas que tienen un rendimiento aumentado y en el que dicho polipéptido AZ o el homólogo del mismo comprende dos repeticiones de anquirina y dos dominios C3H1 de dedo de Cinc, y en el que dichas repeticiones de anquirina se localizan cadena arriba de los dominios C3H1 de dedo de Cinc.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que polipéptido AZ comprende al menos uno de los siguientes motivos:

(P/A) CSRAY (S/T) HDWTEC (motivo 1, SEC ID Nº: 3) HPGENARRRDPR (motivo 2, SEC ID Nº: 4) HG (V/I) FE (C/S) WLHP (A/S) QY (R/K) TRLCK (motivo 3, SEC ID Nº: 5) CFFAH (motivo 4, SEC ID Nº: 6)

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que dicho ácido nucleico AZ codifica un polipéptido AZ de SEC ID Nº: 2 o un homólogo del mismo.

4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha variante es una porción de un ácido nucleico AZ o una secuencia capaz de hibridarse con un ácido nucleico AZ, cuya porción o secuencia de hibridación codifica un polipéptido AZ que comprende dos repeticiones de anquirina y dos dominios C3H1 de dedo de Cinc, y en el que dichas repeticiones de anquirina se localizan cadena arriba de los dominios C3H1 de dedo de Cinc.

5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho ácido nucleico AZ o variante del mismo se sobreexpresa en una planta.

6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho ácido nucleico AZ o variante del mismo es de origen vegetal, preferentemente de una planta dicotiledónea, más preferentemente de la familia Brassicaceae, más preferentemente el ácido nucleico es de Arabidopsis thaliana.

7. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho ácido nucleico AZ o variante del mismo está unido operativamente a un promotor específico de semilla.

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho promotor específico de semilla es un promotor WSI18.

9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicho rendimiento de semilla aumentado comprende un peso de mil granos aumentado.

10. Construcción que comprende:

(i) un ácido nucleico AZ o una variante del mismo como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y 6;

(ii) un promotor WSI18 específico de semilla o un promotor GOS2 constitutivo unido operativamente a la secuencia de ácidos nucleicos de (i)

11. La construcción de acuerdo con la reivindicación 10, en la que dicho promotor WSI18 es como se representa por la SEC ID Nº: 55 o SEC ID Nº: 9.

12. La construcción de acuerdo con la reivindicación 10, en la que dicho promotor GOS2 es como se representa por la SEC ID Nº: 56 o SEC ID Nº: 54.

13. Planta transformada con una construcción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12.

14. Procedimiento para la producción de una planta transgénica que tiene rendimiento de semilla aumentado en comparación con plantas de tipo silvestre correspondientes, cuyo procedimiento comprende:

(i) introducir y expresar en una planta o célula de planta un ácido nucleico AZ o variante del mismo como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y 6; y

(ii) cultivar la célula de planta en condiciones que promuevan el crecimiento y el desarrollo de las plantas.

15. Planta transgénica de acuerdo con la reivindicación 13, en la que dicha planta es una planta monocotiledónea, tal como caña de azúcar o en la que la planta es un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, avena

o sorgo.

16. Partes cosechables de una planta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 o 15, en la que dichas partes cosechables comprenden una construcción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12.

17. Partes cosechables de una planta de acuerdo con la reivindicación 16 en la que dichas partes cosechables son semillas.

18. Productos directamente derivados de una planta de acuerdo con la reivindicación 13 o 15 y/o de partes

cosechables de una planta de acuerdo con las reivindicaciones 16 o 17, en la que dichos productos comprenden una 5 construcción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12.

19. El uso de un ácido nucleico AZ o de una variante del mismo como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y 6, o el uso de un polipéptido AZ o de un homólogo del mismo, en el aumento de rendimiento de semilla, con respecto a plantas de tipo silvestre correspondientes.

20. El uso de acuerdo con la reivindicación 19, en el que dicho aumento de rendimiento de semilla comprende un 10 peso de mil granos aumentado.

21. El uso de un ácido nucleico AZ o de una variante del mismo, como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y 6, o el uso de un polipéptido AZ o de un homólogo del mismo como un marcador molecular.

22. El uso de una construcción, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en un procedimiento para producir plantas que tienen un rendimiento de semilla aumentado con respecto a plantas de control.

Organización de dominios en la SEC ID Nº: 2

FIGURA 1

Leyenda:

Clase Clave Restos

alcohol o S, T

alifático 1 I, L, V

ninguna . A, C, D, E, F, G, H, I, K, L, M, N, P, Q, R, S, T, V, W, Y

aromático a F, H, W, Y

cargado c D, E, H, K, R

hidrófobo h A, C, F, G, H, I, K, L#M, R, T, V, W, Y

negativo - D, E

polar p C, D, E, H, K, N, Q, R, S, T

positivo + H, K, R

pequeño s A, C, D, G, N, P, S, T, V

diminuto u A, G, S

de tipo giro t A, C, D, E, G, H, K, N, Q, R, S, T

FIGURA 2