Plantas que tienen rasgos potenciados relacionados con el rendimiento y un procedimiento de producción de las mismas.

Un procedimiento para aumentar en las plantas al menos un rasgo relacionado con el rendimiento,

seleccionado de, vigor de emergencia de la planta, índice de raíz/brote, rendimiento de semilla, tasa de llenado de semilla, índice de semilla y peso de mil granos en las plantas con respecto a plantas de control, que comprende aumentar en una planta la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC, en el que dicho polipéptido JMJC comprende un dominio JmjC representado por una secuencia que tiene una identidad de secuencia de al menos 60 % o más con:

(i) SEC ID Nº: 6; y/o

(ii) uno o más de los dominios JmjC comprendidos en los polipéptidos JMJC representados por SEC ID Nº: 12;

SEC ID Nº: 14; SEC ID Nº: 24; SEC ID Nº: 26; SEC ID Nº: 32; SEC ID Nº: 34, SEC ID Nº: 36; SEC ID Nº: 38;

SEC ID Nº: 40; SEC ID Nº: 42; SEC ID Nº: 44; SEC ID Nº: 46; SEC ID Nº: 48; SEC ID Nº: 50; SEC ID Nº: 52;

SEC ID Nº: 56; SEC ID Nº: 58; SEC ID Nº: 60; y SEC ID Nº: 62, cuyas coordenadas de aminoácidos se

proporcionan en la Tabla A4; y

(iii) en el que dichos polipéptidos JMJC comprenden un motivo que tiene una identidad de secuencia de al menos 60 % o más con una cualquiera o más de:

(a) SEC ID Nº: 7,

(b) SEC ID Nº: 8,

(c) SEC ID Nº: 9,

(d) SEC ID Nº: 10.

Plantas que tienen rasgos potenciados relacionados con el rendimiento y un procedimiento de producción de las mismas La presente invención se refiere, en líneas generales, al campo de la biología molecular y atañe a un procedimiento para potenciar diversas características del crecimiento de las plantas aumentando en una planta la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC (JUMONJI-C) . La presente invención también atañe a plantas que tienen expresión aumentada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC, cuyas plantas tienen rasgos de crecimiento potenciados con respecto a plantas de tipo silvestre correspondientes u otras plantas de control. La invención también proporciona construcciones útiles en los procedimientos de la invención.

El continuo aumento de la 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 selectiva para identificar plantas que tienen características deseables. Sin embargo, dichas técnicas de siembra selectiva tienen diversos inconvenientes, en concreto, que estas técnicas son típicamente laboriosas y producen plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterógenos que no siempre producen el rasgo deseable que se transmite desde las plantas progenitoras. Los avances en biología molecular han permitido a la humanidad modificar el plasma germinal de animales y plantas. La ingeniería genética de las plantas conlleva el aislamiento y la manipulación de 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, del número y tamaño de los órganos, de la arquitectura de la planta (por ejemplo, del número de ramas) , de la producción de semillas, de la senescencia de las hojas y de 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 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 los 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, los brotes más alargados se asocian con el vigor. Cuando se practica siembra con perforación, para la buena emergencia de las plántulas, son importantes mesocótilos y coleóptilos más alargados. La capacidad de modificar genéticamente el vigor temprano en plantas sería de gran importancia en la agricultura. Por ejemplo, un vigor temprano pobre 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 en más de un 50 % los rendimientos promedio para la mayoría de las plantas de cultivo principales (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 optimizando 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 las 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 las plantas puede ser a través de 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.

Sorprendentemente, ahora se ha descubierto que el aumento de la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido JUMONJI-C o JMJC produce pantas que tienen rasgos potenciados relacionados con el rendimiento, en particular varios rasgos de rendimiento potenciados en relación con las plantas de control.

De acuerdo con una realización, se proporciona un procedimiento para mejorar rasgos relacionados con el rendimiento de una planta con relación a plantas de control, que comprende aumentar en una planta la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC. Los rasgos mejorados relacionados con el rendimiento comprenden el aumento del peso total de la semilla por planta, del peso de 1000 granos (1000 semillas) , de la tasa de llenado de la semilla, del índice de cosecha, del vigor temprano y del índice de raíz/brote, en condiciones de crecimiento tanto óptimas como subóptimas como en condiciones de Sequía leve.

Antecedentes El primer informe del gen JUMONJI (que significa cruciforme en japonés) se identificó por atrapamiento génico en ratones donde este desempeñaba un papel esencial en el desarrollo de tejidos múltiples. Hasta ahora los polipéptidos JUMONJI constituyen una clase distinta de proteínas encontrada en procariotas así como en eucariotas incluyendo bacterias, hongos y plantas.

La mayor parte de los miembros de la familia de polipéptidos JUMONJI se caracteriza por la presencia de un dominio JmjC o JUMONJI-C. Se crea la hipótesis de que durante la evolución, antiguas proteínas que solo comprendían el dominio JmjC adquirieron dominios adicionales ampliando el espectro de polipéptidos JMJC encontrados en la naturaleza. De particular interés son los polipéptidos JMJC que han adquirido dominios conservados implicados en la unión a ADN, ARN, y proteínas, tales como dominios de dedos de zinc, ricos en FY, de proteína de dedo RING y de caja F, lo que sugiere que los polipéptidos de la familia JUMONJI pueden regular la transcripción, la función de la cromatina y/o la renovación de proteínas. Por consiguiente, se han... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para aumentar en las plantas al menos un rasgo relacionado con el rendimiento, seleccionado de, vigor de emergencia de la planta, índice de raíz/brote, rendimiento de semilla, tasa de llenado de semilla, índice de semilla y peso de mil granos en las plantas con respecto a plantas de control, que comprende aumentar en una planta la expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC, en el que dicho polipéptido JMJC comprende un dominio JmjC representado por una secuencia que tiene una identidad de secuencia de al menos 60 % o más con:

(i) SEC ID Nº: 6; y/o

(ii) uno o más de los dominios JmjC comprendidos en los polipéptidos JMJC representados por SEC ID Nº: 12; SEC ID Nº: 14; SEC ID Nº: 24; SEC ID Nº: 26; SEC ID Nº: 32; SEC ID Nº: 34, SEC ID Nº: 36; SEC ID Nº: 38; SEC ID Nº: 40; SEC ID Nº: 42; SEC ID Nº: 44; SEC ID Nº: 46; SEC ID Nº: 48; SEC ID Nº: 50; SEC ID Nº: 52; SEC ID Nº: 56; SEC ID Nº: 58; SEC ID Nº: 60; y SEC ID Nº: 62, cuyas coordenadas de aminoácidos se proporcionan en la Tabla A4; y

(iii) en el que dichos polipéptidos JMJC comprenden un motivo que tiene una identidad de secuencia de al menos 60 % o más con una cualquiera o más de:

(a) SEC ID Nº: 7,

(b) SEC ID Nº: 8,

(c) SEC ID Nº: 9,

(d) SEC ID Nº: 10.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha expresión aumentada se efectúa introduciendo y expresando en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC codifica una cualquiera de las proteínas indicadas en la Tabla A1 o es una porción de dicho ácido nucleico, o un ácido nucleico capaz de hibridar con dicho ácido nucleico.

4. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha secuencia de ácido nucleico codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las proteínas proporcionadas en la Tabla A1

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicho ácido nucleico codifica la SEC ID Nº: 2.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dichos rasgos aumentados relacionados con el rendimiento comprenden aumento del índice de cosecha y/o del rendimiento de la semilla con respecto a las plantas de control.

7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho rasgo aumentado relacionado con el rendimiento comprende vigor de emergencia de la planta con respecto a plantas de control.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho rasgo aumentado relacionado con el rendimiento se obtiene en condiciones sin estrés.

9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho rasgo aumentado relacionado con el rendimiento se obtiene en condiciones de crecimiento de estrés por sequía leve.

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho rasgo aumentado relacionado con el rendimiento se obtiene en condiciones de crecimiento de déficit de nitrógeno.

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que dicho ácido nucleico está unido operativamente a un promotor constitutivo, preferentemente a un promotor GOS2, más preferentemente a un promotor GOS2 de arroz.

12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC es de origen vegetal, preferentemente de una planta dicotiledónea, preferentemente además de la familia Brassicaceae, más preferentemente del género Arabidopsis, lo más preferentemente de Arabidopsis thaliana.

13. Planta o parte de la misma, incluyendo las semillas, que puede obtenerse mediante un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que dicha planta o parte de la misma comprende un ácido nucleico recombinante que codifica un polipéptido JMJC como se define en la reivindicación 1, unido operativamente a un promotor GOS2.

14. Construcción que comprende:

(i) un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC como se define en la reivindicación 1;

(ii) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácido nucleico de (i) que comprende un promotor GOS2; y opcionalmente

(iii) una secuencia de terminación de la transcripción

15. Construcción de acuerdo con la reivindicación 14, en la que dicho promotor GOS2 es de arroz.

16. El uso de una construcción de acuerdo con la reivindicación 14 o 15 en un procedimiento para producir plantas que tienen rendimiento aumentado, particularmente vigor de emergencia de planta y/o rendimiento de semilla aumentado con respecto a plantas de control.

17. Planta, parte de planta, o célula de planta transformada con una construcción de acuerdo con la reivindicación 14 o15.

18. Procedimiento de producción de una planta transgénica que tiene rendimiento aumentado, particularmente vigor de emergencia de planta y/o rendimiento de semilla aumentado con respecto a plantas de control, que comprende:

(i) introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC como se define en la reivindicación 1 bajo el control de un promotor GOS2; y

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

19. Planta transgénica que tiene rendimiento aumentado, particularmente vigor de plántula de la planta aumentado y/o rendimiento de semilla aumentado, respecto a plantas de control, resultante de expresión aumentada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC como se define en la reivindicación 1 o 2, o una célula de planta transgénica procedente de dicha planta transgénica, en la que dicha planta comprende una construcción de acuerdo con la reivindicación 14 o 15.

20. Una planta transgénica de acuerdo con la reivindicación 13, 17, o 19, o una célula de planta transgénica obtenida de la misma, en la que dicha planta es una planta de cultivo o una monocotiledónea o un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, triticale, sorgo y avena.

21. Partes cosechables de una planta de acuerdo con la reivindicación 20, en las que dichas partes cosechables son preferentemente biomasa de brotes y/o semillas y en las que dichas partes cosechables comprenden una construcción de acuerdo con la reivindicación 14 o 15.

22. El uso de un ácido nucleico que codifica un polipéptido JMJC como se define en la reivindicación 1 en el aumento del rendimiento, particularmente en el aumento del rendimiento de semilla y/o biomasa de brote en plantas, con respecto a plantas de control.

FIGURA 1

SEC ID Nº: 1, ADN -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 2, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 3, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5

SEC ID Nº: 4, ADN -Secuencia artificial-cebador 1 SEC ID Nº: 5, ADN -Secuencia artificial-cebador 2 SEC ID Nº: 6, proteína -Secuencia artificial-dominio JMJ-C de

SEC ID Nº: 2

SEC ID Nº: 7, proteína -Secuencia artificial-caja conservada en el dominio JMJ-C de SEC ID Nº: 2

SEC ID Nº: 8, proteína -Secuencia artificial-dominio DUF335

SEC ID Nº: 9, proteína -Secuencia artificial -motivo conservado

SEC ID Nº: 10, proteína -Secuencia artificial -secuencia consenso de unión a Fe (II)

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 11, ADN -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 12. -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 13. ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 14, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 15, ADN -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 16, proteína -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 17, ADN -Medicago truncatula

SEC ID Nº: 18, proteína -Medicago truncatula

SEC ID Nº: 19, ADN -Brachypodium sylvaticum

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 20, proteína -Brachypodium sylvaticum

SEC ID Nº: 21, ADN -Or y za sativa

SEC ID Nº: 22, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 23, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 24, proteína -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 25, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 26, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 27, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 28, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 29, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 30, proteína -Arabidopsis thaliana.

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 31, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 32, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 33, proteína -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 34, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 35, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 36, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 37, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 38, proteína -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 39, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 41, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº.

42. ADN -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº.

43. ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 44, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 45, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 46, proteína -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 47, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 48, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 49, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 50, proteína -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 51, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 52, proteína -Arabidopsis thaliana.

SEC ID Nº: 53, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 54, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 55, ADN -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 56, proteína -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 57, ADN -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 58, proteína -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 59, ADN -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 60, proteína -Arabidopsis thaliana

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 61, ADN -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 62, proteína -Arabidopsis thaliana

SEC ID Nº: 63, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 64, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 65, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 66, proteína -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 67, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 68, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 69, proteína -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 70, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 71, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 72, proteína -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 73, ADN -Or y za sativa

SEC ID Nº: 74, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 75, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 76, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 77, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 78, proteína -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 79, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 80, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 81, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 82, proteína -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 83, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 84, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 85, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 86, proteína -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 87, ADN -Or y za sativa

SEC ID Nº: 88, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 89, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 90, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 91, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 92, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 93, ADN -Or y za sativa

SEC ID Nº: 94, proteína - Or y za sativa

SEC ID Nº: 95, ADN -Or y za sativa

FIGURA 5 (continuación) FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 96, proteína -Or y za sativa

SEC ID Nº: 97, ADN -Glycine max

FIGURA 5 (continuación)

SEC ID Nº: 98, proteína -Glycine max

FIGURA 5 (continuación)