Un elemento regulador aislado que es capaz de conducir la transcripción en un modo de preferencia oreja inmadura (primera floración),

comprendiendo dicho elemento regulador una secuencia de nucleótido seleccionada entre:

(a) la secuencia de nucleótido indicada en SEQ ID NO:1, o bases 331-2527 de SEQ ID NO:2;

(b) una secuencia que se híbrida con la SEQ ID NO:1, o bases 331-2527 de la SEQ ID NO: 2 en condiciones altamente rigurosas;

(c) una secuencia que tiene al menos un 65% de identidad de secuencia con la SEQ ID NO: 1; o bases 331-2527 de SEQ ID NO:2, basándose el % de identidad de secuencia en la secuencia entera y determinándose según el análisis de la versión 10 de GAP utilizando parámetros por defecto; y

(d) una secuencia que comprende al menos aproximadamente 100 nucleótidos en la secuencia de SEQ ID NO: 1 ó

Elementos de regulación favorables a al inflorescencia precoz y sus usos.

Antecedentes de la invención

La expresión de secuencias de ADN aisladas en un huésped vegetal depende de la presencia de elementos reguladores ligados operativamente que son funcionales dentro del huésped vegetal. La selección de las secuencias reguladoras determinará cuándo y dónde dentro del organismo se expresa la secuencia de ADN aislada. Cuando se desea una expresión continua en todas las células de la planta, se utilizan promotores constitutivos. En contraste, cuando se desea la expresión de un gen como respuesta a un estimulo, el elemento regulador de elección consiste en promotores inducibles. Cuando se desea la expresión en tejidos u órganos específicos, se utilizan promotores y/o terminadores de preferencia tejido. Es decir, estos elementos reguladores pueden conducir la expresión en tejidos u órganos específicos. Pueden incluirse otras secuencias reguladoras adicionales corriente arriba y/o corriente debajo de las secuencias núcleo en casetes de expresión de vectores de transformación para dar lugar a diversos niveles de expresión de secuencias de nucleótido aisladas en plantas transgénicas.

Las plantas tienen dos modos de crecimiento básicos durante sus ciclos de vida: crecimiento vegetativo y flor y crecimiento seminal. El crecimiento vegetativo de la planta por encima del suelo se desarrolla desde el meristema apical. Dicho meristema vegetativo da lugar a todas las hojas que se encuentran en la planta. La planta mantendrá su patrón de crecimiento vegetativo hasta que el meristema apical experimente un cambio. Dicho cambio altera en realidad la identidad del meristema que pasa de ser un meristema vegetativo a ser un meristema de inflorescencia. El meristema de inflorescencia produce hojas pequeñas antes de producir a continuación meristemas florales. Se trata del meristema floral a partir del cual se desarrolla la flor.

El meristema floral experimenta una serie de cambios de desarrollo que finalmente dan lugar a cuatro estructuras básicas de la flor, sépalos, pétalos, estambres y carpelos. Cada una de estas estructuras se deriva de manera secuenciada desde un verticilo radicular que se desarrolla a partir del meristema floral. El verticilo radicular 1 es el primero en aparecer y se desarrolla hasta convertirse en los sépalos de la planta. El segundo verticilo radicular se desarrolla para convertirse en los pétalos. Los verticilos radiculares tercero y cuarto definen los estambres (los órganos reproductores masculinos) y el carpelo (órganos reproductores femeninos) respectivamente.

Desde un punto de vista genético, en la planta están programados dos cambios fenotipicos que controlan el crecimiento vegetativo y floral. El primer cambio genético implica el cambio del estado vegetativo al floral. Si este cambio genético no funciona apropiadamente, no se producirá la floración. El segundo evento genético sigue el compromiso de la planta para formar flores. La observación de que los órganos de la planta se desarrollan de un modo secuenciado sugiere que existe un mecanismo genético en el que se encienden y se apagan una serie de genes de forma secuenciada. Dicho cambio es necesario para que cada verticilo radicular obtenga su identidad única final.

Se han identificado una serie de mutantes de Arabidopsis en los que se reemplazan las flores normales por estructuras que se asemejan a meristemas de inflorescencia y los brotes que se desarrollan normalmente a partir de ellos. Uno de dichos mutantes es LEAFY (ahojado). Dicho mutante no contiene ninguna flor normal. Por el contrario, las primeras estructuras de la flor que se desarrollan se manifiestan como brotes inflorescentes, mientras que las flores posteriores se asemejan parcialmente a flores. Estas flores que se desarrollan después contienen estructuras de tipo sepalo y carpelo; es decir carecen de pétalos y estambres. Esto sugiere que el mutante LEAFY tiene dos funciones: comprometer la planta al desarrollo de meristema floral y definir los pétalos y estambres.

Las flores de los mutantes APETALA1 (sin pétalos) no se alteran de forma tan espectacular como los mutantes LEAFY. Dichos mutantes expresan un fenotipo de meristema inflorescente parcial en el que aparecen meristemas florales secundarios en la región del eje del sépalo. Pero cuando se combinan los mutantes APETALA1 Y LEAFY, las flores se manifiestan como un brote inflorescente. El gen de boca de dragón análogo a APETALA1, SQUAMOSA es mucho más severo y las flores aparecen como brotes de inflorescencia. APETALA1 también afecta al desarrollo normal de los sépalos y pétalos.

La clonación del gen Arabidopsis, relacionado con el compromiso para la floración, y los genes que controlan el desarrollo de los órganos de la flor ha sido conseguida, tanto por sondeo heterólogo con genes de boca de dragón, como por etiquetado con transposon. En general, el análisis de secuencia de estos genes sugiere que se pueden clasificar como gen que contienen caja MADS o un gen con otra estructura.

Los genes de caja MADS desempeñan un papel central en desarrollo de las flores de las plantas. El hecho de que se utilizaran genes de caja MADS de boca de dragón como sondas heterólogas es por sí mismo una prueba de que esta clase de genes es importante en otras especies. Otras pruebas de su importancia han sido demostradas por el hecho de que se han encontrado secuencias homólogas en monocotiledóneas como el maíz.

El maíz es una especie vegetal monocotiledónea y pertenece a la familia de las herbáceas. Se trata de una planta de floración inusual, ya que tiene inflorescencias unisexuales. La inflorescencia masculina (borla) se desarrolla en una posición terminal, mientras que las inflorescencias femeninas (orejas) crecen en el axil de las hojas vegetativas. Las inflorescencias, como es típico de las hierbas, se componen de espiguillas. En el caso del maíz, cada espiguilla contiene dos flósculos (flor de hierba) encerrados en un par de brácteas (gluma interior y exterior).

Cada flósculo consiste en dos brácteas encerradas (lema y palea), dos lodículos (órganos de tipo escama, prominentes solamente en las flores masculinas), tres estambres y un pistilo central que encierra un solo óvulo.

La flor de hierba es lo bastante diferente de una flor angiosperma típica. Ésta última se compone de verticilos radiculares concéntricos de sépalos y pétalos que encierran los verticilos radiculares de estambres y pistilos. Las homologías entre los tejidos de flor angiospermas y los de los flósculos de hierba han sido debatidas durante más de 200 años.

De acuerdo con la invención, se describen secuencias reguladoras específicas de desarrollo que permiten la transcripción de genes durante el momento crítico del desarrollo de florescencia, como por ejemplo los tejidos preferibles para los primeros tejidos de floración como son los meristemas para manipular el momento de la floración, el inicio de la flor y el desarrollo del meristema de las plantas.

El aislamiento y caracterización de los promotores y terminadores de preferencia primer desarrollo de la flor que pueden servir como elementos reguladores para la expresión de secuencias de nucleótido aisladas de interés en un modo de preferencia floración son necesarios para mejorar las características de floración de las plantas.

Compendio de la invención

De acuerdo con la invención se proporciona en el presente documento un elemento regulador aislado del Maíz que comprende lo siguiente: una caja TATA y es capaz de dirigir una expresión similar a la del gen de tipo AP1 en células vegetales, en particular, células de la planta del maíz. El promotor es conocido como ZM-MADS PRO1, también ZAP (Zea mays APETALA) pero en adelante se denominará de tipo AP-1. La invención comprende asimismo constructos de expresión que comprenden elementos reguladores de la invención unidos operativamente a secuencias de ADN, vectores que incorporan dichos constructos de expresión, células vegetales transformadas con estos constructos y las plantas resultantes regeneradas a partir de los mismos. Los elementos reguladores de la invención aseguran la expresión de secuencias operativamente unidas en tejidos que participan en la floración en el maíz.

Descripción detallada de la invención

El gen AP1 regula etapas específicas del desarrollo de floración en una serie de especies. De acuerdo con la invención, se proporcionan secuencias de nucleótido que permiten el inicio de la transcripción en tejidos que participan en el primer desarrollo...

1. Un elemento regulador aislado que es capaz de conducir la transcripción en un modo de preferencia oreja inmadura (primera floración), comprendiendo dicho elemento regulador una secuencia de nucleótido seleccionada entre:

(a) la secuencia de nucleótido indicada en SEQ ID NO:1, o bases 331-2527 de SEQ ID NO:2;

(b) una secuencia que se híbrida con la SEQ ID NO:1, o bases 331-2527 de la SEQ ID NO: 2 en condiciones altamente rigurosas;

(c) una secuencia que tiene al menos un 65% de identidad de secuencia con la SEQ ID NO: 1; o bases 331-2527 de SEQ ID NO:2, basándose el % de identidad de secuencia en la secuencia entera y determinándose según el análisis de la versión 10 de GAP utilizando parámetros por defecto; y

(d) una secuencia que comprende al menos aproximadamente 100 nucleótidos en la secuencia de SEQ ID NO: 1 ó 2.

2. Un casete de expresión que comprende un elemento regulador según la reivindicación 1, unido operativamente a otra secuencia de nucleótido.

3. Un casete de expresión según la reivindicación 2 siendo la otra frecuencia un gen.

4. Un casete de expresión según la reivindicación 2, siendo dicha otra secuencia de nucleótido una secuencia antisentido para un gen diana.

5. Un casete de expresión según la reivindicación 2 ó 3, codificando además la otra secuencia de nucleótido un producto de gen relacionado con la síntesis de ácido graso o un producto genético que tiene un contenido en amino ácido potenciado.

6. Un vector de transformación que comprende un casete de expresión según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5.

7. Una planta establemente transformada con un casete de expresión según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5.

8. Una planta según la reivindicación 7, que es una monocotiledónea.

9. La planta de la reivindicación 8, que es maíz, trigo, arroz, cebada, sorgo o centeno.

10. Siembra de la planta según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende un casete de expresión según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5.

11. Un método para la expresión selectiva de una secuencia de nucleótido en una oreja inmadura vegetal que comprende la transformación de una célula vegetal con un vector de transformación según la reivindicación 6.

12. Un método según la reivindicación 11, siendo el elemento regulador capaz de iniciar la expresión transitoria de dicha otra secuencia de nucleótido en tejido calloso.

13. Un método según la reivindicación 12 que comprende además la regeneración de una planta establemente transformada a partir de dicha célula vegetal transformada; alterando la expresión de dicha otra secuencia de nucleótido el fenotipo de dicha oreja inmadura de la planta.

14. Una célula vegetal establemente transformada con un casete de expresión según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5.

15. Una célula vegetal según la reivindicación 14, proviniendo dicha célula vegetal de una monocotiledónea.

16. Una célula vegetal según la reivindicación 15, siendo dicha célula vegetal del maíz, trigo, arroz, cebada, sorgo o centeno.