El procedimiento comprende transformar material vegetal con una construcción génica que comprende un gen citotóxico bajo el control del promotor del gen PsEND1 de guisante,

específico de anteras, regenerar las plantas y seleccionar las plantas transgénicas que exhiban una arquitectura de su inflorescencia modificada en comparación con la que presenta la correspondiente planta silvestre. La planta transgénica resultante presenta un patrón de ramificación más complejo, con mayor número de ramas y ramas de mayor orden, todas ellas productoras de flores. De aplicación en Agricultura, en particular, en la producción de plantas ornamentales

Procedimiento para modificar la arquitectura de la inflorescencia de las plantas.

Campo de la invención

La invención se relaciona, en general, con un procedimiento para modificar la arquitectura de la inflorescencia de las plantas, y, en particular, con un procedimiento para obtener plantas transgénicas que presentan una arquitectura de su inflorescencia modificada con respecto a la de las plantas silvestres correspondientes, basado en el empleo de una construcción que comprende un gen citotóxico bajo el control de un promotor especifico de anteras. Las plantas transgénicas muestran una arquitectura de su inflorescencia más compleja y con mayor número de ramas que las plantas silvestres correspondientes. Dichas ramas inician y desarrollan un mayor número de meristemos florales que las silvestres.

Antecedentes de la invención

La arquitectura de las plantas, esto es su organización tridimensional, es una característica sometida a estricto control genético por lo que es específica de cada especie vegetal (Reinhardt, D. & Kuhlemeier, C. (2002). Plant architecture. EMBO reports 3:846-851). No obstante, se puede producir alguna modificación del patrón estructural básico por efecto de condiciones ambientales tales como la luz, la temperatura, la humedad o el estado nutricional de las plantas.

La arquitectura de la parte aérea de las plantas viene definida por el patrón de distribución de las hojas a lo largo del tallo o filotaxis, la determinación de los meristemos apicales del tallo, y por los patrones de ramificación de las partes vegetativas y de las partes reproductivas, este último factor también denominado arquitectura de la inflorescencia.

Las plantas producen ramas laterales a partir de los meristemos que se inician en las axilas de las hojas. El patrón de ramificación está condicionado por el patrón filotáctico del tallo de la planta. En muchas plantas, la iniciación de los meristemos axilares está, inicialmente, suprimida por el meristemo apical, fenómeno que se denomina dominancia apical. En el caso del maíz se sabe que la dominancia apical está mediada principalmente por el gen TEOSINTE BRANCHEND1 (Doebley et al., (1997). The evolution of apical dominance in maize. Nature 386:485-488). De hecho en el mutante tb1 se desarrollan todos los meristemos axilares dando lugar a plantas muy ramificadas que muestran una arquitectura vegetativa nueva. Sin embargo, la estructura de la inflorescencia en cada una de las ramas que se desarrollan en el mutante no muestra proliferaciones florales, lo que sugiere que la arquitectura de la parte vegetativa y la arquitectura de la inflorescencia de las plantas están reguladas de forma diferente.

A nivel genético también están descritas mutaciones, tales como lateral supressor en tomate, que dan lugar a la supresión de los meristemos axilares y que se pone de manifiesto por la producción de plantas de tomate sin ramas laterales (Schumacher et al., (1999). The Lateral suppressor (Ls) gene of tomato encodes a new member of the VHIID protein family. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96:290-295).

La transición floral afecta a la arquitectura de la planta de varias formas ya que se suelen producir cambios en la filotaxis además de los que afectan al destino y a la identidad de los meristemos. Muchas plantas tienen un meristemo apical del tallo que es indeterminado, esto es, permanece activo durante toda la vida de la planta diferenciando primero hojas y luego flores. Este patrón de crecimiento se denomina monopodial y es el característico de Arabidopsis o Antirrhinum.

El patrón de crecimiento monopodial en Arabidopsis se establece en distintas etapas: primero se forman metámeros vegetativos de tipo 1, formados por entrenudos muy cortos, una hoja y una yema, que se organizan en forma de roseta; y en segundo lugar, y previa transición floral, el tallo principal de la inflorescencia se compone al principio de metámeros de tipo 2, que tienen entrenudos alargados, una hoja caulinar y una yema, y después por metámeros tipo 3 que contienen entrenudos de longitud intermedia y una yema floral. Los meristemos axilares se detectan en el tallo, primero en las axilas de las hojas caulinares y posteriormente en las de las rosetas, una vez producida la transición floral. Dichos meristemos axilares forman tallos laterales inflorescentes con un patrón de desarrollo también monopodial (Alvarez et al., (1992). Terminal flower: a gene affecting inflorescence development in Arabidopsis thaliana. Plant Journal 2:103-116). Así, el número de meristemos axilares tiene un gran impacto y condiciona la arquitectura de la planta. La formación de meristemos axilares en Arabidopsis está controlada, en parte, por tres genes R2R3 de la familia Myb denominados genes RAX (REGULADORES DE MERISTEMOS AXILARES) que son homólogos del gen Blind de Solarium licopersicon (Müller et al., (2006). Blind homologous R2R3 Myb genes control the pattern of lateral meristem initiation in Arabidopsis. Plant Cell 18:586-597).

Otras plantas como las que pertenecen a la familia de las Solanaceae, caso del tomate, tienen un desarrollo determinado o simpodial, esto es el meristemo apical termina formando una flor y el desarrollo continúa a partir de los meristemos laterales (Schmitz, G. & Theres, K. (1999). Genetic control of branching in Arabidopsis and tomato. Curr. Opin. Plant Biol, 2:51-559. En las Solanaceae, la arquitectura de las inflorescencias muestra mucha diversidad entre las especies. En general, el meristemo apical forma una flor terminal cuando se produce la transición floral. A partir de aquí, el tabaco, por ejemplo, inicia varias ramas simpodiales que consisten en una hoja o bráctea, un meristemo simpodial nuevo y una flor terminal, mientras que en tomate se inician sólo dos meristemos simpodiales de los cuales el inferior forma tres hojas antes de florecer mientras que el superior se divide sucesivamente formando cada vez una flor terminal y un meristemo simpodial nuevo. Por su parte, en la petunia se inicia sólo una rama simpodial, la cual forma dos hojas y un meristemo simpodial nuevo (Huber, K.A. (1980). Morphologische and entwicklunggsgeschichtliche Untersuchungen an Blüten and Blütenständen von Solanaceae und von Nolana paradoxa Lind1. (Nolanaceae). Dissertationes Botanicae 55: 1-252).

El análisis genético y molecular del control de la morfología de las inflorescencias ha desvelado algunas claves que determinan su arquitectura. En Arabidopsis se han caracterizado los genes REV, KNAT1 y ERECTA que son esenciales para determinar la arquitectura de la inflorescencia (Otsuga et al., (2001). REVOLUTA regulates meristem initiation at lateral positions. Plant Journal 25:223-236; Douglas et al., (2002). KNAT1 and ERECTA regulate inflorescence architecture in Arabidopsis. Plant Cell 14:547-558; Venglat et al., (2002). The homeobox gene BREVIPEDICELLUS is a key regulator of inflorescence architecture in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 131:1491-1591). También se han caracterizado en arroz y maíz genes ortólogos de CLAVATA1 de Arabidopsis que contribuyen al establecimiento de la arquitectura de la inflorescencia en dichas especies así como diversos genes que afectan a los patrones de ramificación vegetativos y reproductivos en Arabidopsis (LAS), tomate (LS y BL), arroz (MOC1) o maíz (BIF2) (Wang. Y. & Li, J. (2006). Genes controlling plant architecture. Current Opinion in Biotechnology. 17:1-7).

Recientemente, se han aislado varios genes que controlan la arquitectura de la inflorescencia en maíz (Vollbrecht et al., (2005). Architecture of floral branch systems in maize and related grasses. Nature 436:1119-1126). En plantas de cosecha, la arquitectura de la inflorescencia puede condicionar la producción de semillas y la adecuación de la estrategia de recolección. En maíz, el patrón de ramificación de la inflorescencia parece estar controlado por los genes RAMOSA (Bortiri et al., (2006). Ramosa2 Encodes a LATERAL ORGAN BOUNDARY domain proteinthat determines the fate of stem cells in branch meristems of maize. Plant Cell 18:574-585). Recientemente, se ha caracterizado el gen RAMOSA 3 que codifica para el enzima trealosa-6-fosfato fosfatasa y que se expresa en dominios discretos cercanos a los meristemos axilares. El gen RAMOSA 3 podría controlar...

1. Un procedimiento para obtener una planta transgénica con una arquitectura de su inflorescencia modificada respecto de la que presenta la planta silvestre (wt) y que comprende:

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde dicha primera secuencia de ácido nucleico comprende el promotor del gen PsEND1 de guisante (Pisum sativum L.).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde dicha primera secuencia de ácido nucleico comprende la secuencia de nucleótidos identificada como SEQ ID NO: 6.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde dicha primera secuencia de ácido nucleico comprende la secuencia de nucleótidos identificada como SEQ ID NO: 7.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 4, en donde el gen citotóxico es un gen que codifica una actividad ribonucleasa o un gen que codifica una proteína que causa la muerte celular en el tejido donde se expresa.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en donde el gen citotóxico se selecciona entre el gen de la barnasa, el gen que codifica para la toxina A de la difteria (DTA) producida naturalmente por Corynebacterium diphteriae, el gen que codifica para la exotoxina A de Pseudomonas aeruginosa, el gen que codifica la ribonucleasa T de Aspergillus oryzae y el gen que codifica la barnasa de Bacillus amyloliquefaciens.

7. Una planta transgénica obtenible según el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que presenta una arquitectura compleja, distinta, con un mayor número de ramas y de mayor orden, todas ellas capaces de producir flores, que la de la planta silvestre (wt).

8. Un procedimiento para producir flores que comprende cultivar una planta transgénica obtenida según el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, o una planta transgénica según la reivindicación 7, bajo condiciones que permitan la floración y el desarrollo de las flores.