PLANTAS QUE TIENEN CARACTERISTICAS DE CRECIMIENTO MEJORADAS Y METODO PARA SU ELABORACION.

Método para mejorar las características de crecimiento de las plantas con relación a las correspondientes plantas de control,

que comprende:

- la introducción de una mutación de tipo T161 D en el lugar de un gen que codifica una Quinasa que Depende de la Ciclina de tipo A (CDK), y/o

- la introducción y sobreexpresión en una planta de un ácido nucleico que codifica una CDK de tipo A con una mutación de tipo T161 D, y opcionalmente

- la selección de plantas que tienen características mejoradas decrecimiento,

en donde dicha mutación de tipo T161 D es una sustitución de la treonina conservada en el bucle T por ácido aspártico y en donde dicha treonina conservada corresponde a treonina en la posición 161 en la SEQ ID NO: 8

Plantas que tienen características de crecimiento mejoradas y método para su elaboración.

La presente invención se relaciona generalmente con el campo de la biología molecular y se relaciona con un método para mejorar las características de crecimiento de una planta. Más específicamente, la presente invención se relaciona con un método para mejorar las características de crecimiento de una planta por medio de la modulación de la expresión en una planta de un ácido nucleico de la planta que codifica una quinasa que depende de la ciclina de tipo A (CDKA) y/o por medio de la modulación de la actividad en una planta de una proteína CDKA de una planta, donde la proteína CDKA contiene una mutación del tipo T161D o donde un ácido nucleico CDKA codifica tal proteína. La presente invención también se relaciona con plantas que tienen expresión modulada de un ácido nucleico CDKA de una planta y/o actividad modulada de una proteína CDKA de una planta, donde la proteína CDKA contiene una mutación del tipo T161D o donde el ácido nucleico codifica tal proteína y donde las plantas tienen características mejoradas de crecimiento con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre. La invención también proporciona las CDKA de una planta con un motivo PSTAIRE y una mutación del tipo T161D, y ácidos nucleicos que codifican a tales proteínas.

La población mundial siempre creciente y la disminución de la oferta de tierras cultivables disponibles para la agricultura estimulan la investigación con miras al mejoramiento de la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para mejoras hortícolas y de los cultivos utilizan técnicas selectivas de crianza para identificar las plantas que tienen características deseables. Sin embargo, tales técnicas selectivas de crianza tienen varios inconvenientes, a saber que esas técnicas son típicamente de mano de obra intensiva y resultan en plantas que contienen a menudo componentes genéticos homogéneos que no siempre resultan en el rasgo deseable que está siendo transmitido por las plantas madre. Los avances en biología molecular le han permitido al género humano modificar el germoplasma de animales y plantas. La modificación por ingeniería genética de las plantas implica el aislamiento y la manipulación de material genético (típicamente en la forma de ADN o ARN) y la posterior introducción de ese material genético en una planta. Tal tecnología tiene la capacidad de suministrar cultivos o plantas que tienen diferentes rasgos hortícolas, agronómicos o económicos mejorados. Una característica de interés económico particular es la productividad. Normalmente se define como el producto mensurable la productividad de valor económico de un cultivo. Esta puede ser definida en términos de cantidad y/o de calidad. La productividad de un cultivo está influenciada por los estreses típicos a los cuales están sometidos las plantas o los cultivos. Tales estreses incluyen los estreses ambientales (avióticos) (tales como los estreses por temperatura provocados por temperaturas atípicamente altas o bajas; estreses provocados por deficiencia de nutrientes; estreses provocados por la falta de agua (sequía) y estreses bióticos (que pueden ser impuestos a las plantas por otras plantas (malas hierbas) plagas de animales y patógenos). No solamente se puede incrementar la productividad de un cultivo combatiendo uno o más de los estreses a los cuales está sometida la planta o el cultivo, sino que también se puede incrementar modificando los mecanismos inherentes de crecimiento de una planta.

Los mecanismos inherentes de crecimiento de una planta residen en una secuencia altamente ordenada de eventos colectivamente conocidos como el "ciclo celular". La habilidad para influir sobre el ciclo celular en una planta (ya sea utilizando tecnología de ADN recombinante o utilizando medios no recombinantes), y por lo tanto modificar diferentes características de crecimiento de una planta, tendría muchas aplicaciones en áreas tales como el mejoramiento de un cultivo, la reproducción de una planta, la producción de plantas ornamentales, arboricultora, horticultura, silvicultura, la producción de algas o de plantas (por ejemplo para uso como biorreactores, para la producción de sustancias tales como compuestos farmacéuticos, anticuerpos, o vacunas, o para la bioconversión de residuos orgánicos o para uso como combustible en el caso de algas y plantas de alta productividad).

La progresión a través del ciclo celular es fundamental para el crecimiento y desarrollo de todos los organismos multicelulares y es crucial para la proliferación celular. Los componentes principales del ciclo celular están altamente conservados en levaduras, mamíferos, y plantas. El ciclo celular típicamente se divide en las siguientes fases secuenciales: G0-G1-S-G2-M. La replicación o la síntesis del ADN generalmente tienen lugar durante la fase S ("S" es por la síntesis de ADN) y la segregación mitótica de los cromosomas se presenta durante la fase M (la "M" es por mitosis), con la intervención de fases vacías, G1 (durante la cual crecen la células antes de la replicación del ADN) y G2 (un período después de la replicación del ADN durante el cual se prepara la célula para la división). La división celular se completa después de la citocinesis, la última etapa de la fase M. Las células que han salido del sitio celular y se han vuelto inactivas se dice que están en la fase G0. Las células en esta fase pueden ser estimuladas para entrar nuevamente al ciclo celular en la fase G1. La "G" en G1, G2 y G0 representa "vacío". La terminación del proceso del ciclo celular le permite a cada célula hija durante la división celular recibir una copia completa del genoma de los padres.

La división celular está controlada por dos eventos principales del ciclo celular, a saber, la iniciación de la síntesis del ADN y la iniciación de la mitosis. Cada transición a cada uno de estos eventos clave está controlada por un punto de control representado por complejos específicos de proteína (involucrados en la replicación y división del ADN). La expresión de los genes necesarios para la síntesis del ADN en el límite entre G1/S está regulada por la familia E2F de factores de transcripción en células vegetales y de mamíferos (WO 96/25494; Muller y colaboradores, Genes and Development 15, 267 - 285, 2001; De Veylder y colaboradores, EMBO J. 21, 13602 - 1368, 2002). La entrada en el ciclo celular es regulada/activada por un complejo E2F/Rb que integra señales y permite la activación de la transcripción de genes del ciclo celular. La transición entre las diferentes fases del ciclo celular, y por lo tanto la progresión a través del ciclo celular, está dirigida por la formación y activación de diferentes proteínas serina/treonina quinasas, generalmente denominadas como quinasas que dependen de ciclina (CDK). Un prerrequisito para la actividad de estas quinasas es la asociación física con una ciclina específica, siendo el período de activación dependiente en gran medida de la expresión de la ciclina. El enlazamiento de ciclina induce cambios conformacionales en el lóbulo N-terminal de la CDK de asociación y contribuye a la localización y especificidad del sustrato del complejo. Las CDK monoméricas se activan cuando se asocian con ciclinas y por lo tanto tienen actividad de quinasa. Los niveles de proteína ciclina fluctúan en el ciclo celular y por lo tanto representan un factor principal en la determinación del período de activación de la CDK. La activación periódica de estos complejos que contienen ciclinas y CDK durante el ciclo celular media la regulación temporal de las transiciones del ciclo celular (controles). Otros factores que regulan la actividad de la CDK incluyen inhibidores de la CDK (los CKI o los ICK, los KIP, los CIP, los INK), la CDK para activación de quinasa (CAK), CDK fosfatasa (Cdc25) y subunidad de CDK (CKS) (Mironov y colaboradores Plant Cell 11, 509 - 522, 1999; Reed, S. I. Progress in Cell Cycle Research 2, 5 - 27, 1996).

En las plantas, se han estudiado hasta la fecha dos clases principales de las CDK, conocidas como las CDK de tipo A y de tipo B. Las CDK de tipo A regulan tanto las transiciones G1 a S y G2 a M, mientras que las CDK de tipo B parecen controlar únicamente el punto de control de G2 a M (Hemerly y colaboradores, 1995; Magyar y colaboradores, 1997; Porceddu y colaboradores, 2001). Además, se ha reportado la presencia de las CDK de tipo C y quinasas para la activación de CDK (las CAK) (Magyar y colaboradores, 1997; Umeda y colaboradores, 1998; Joubes y colaboradores, 2001), como también la presencia de las CDK de tipo D, tipo E y tipo F (Vandepoele y colaboradores....

1. Método para mejorar las características de crecimiento de las plantas con relación a las correspondientes plantas de control, que comprende:

en donde dicha mutación de tipo T161 D es una sustitución de la treonina conservada en el bucle T por ácido aspártico y en donde dicha treonina conservada corresponde a treonina en la posición 161 en la SEQ ID NO: 8.

2. Método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde dicha introducción de una mutación de tipo T161 D es efectuada ya sea por mutagénesis dirigida al sitio, recombinación homóloga, evolución dirigida y TILLING.

3. Método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde dicho ácido nucleico introducido que codifica un CDK de tipo A con una mutación de tipo T161 D como se define en la reivindicación 1, se deriva de una planta, preferiblemente de una planta monocotiledónea, más preferiblemente de la familia Poaceae, lo más preferible de Oryza sativa.

4. Método de acuerdo a la reivindicación 1 ó 3, en donde dicho ácido nucleico introducido que codifica una CDK de tipo A que tiene una mutación de tipo T161 D como se define en la reivindicación 1, esta operativamente enlazado a un promotor capaz de expresar dicho ácido nucleico predominantemente en brotes.

5. Método de acuerdo a la reivindicación 4, en donde dicho promotor tiene un perfil de expresión comparable a la del promotor de metalotioneina de arroz de la SEQ ID NO: 6.

6. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicha característica mejorada de crecimiento de las plantas es mayor productividad con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre.

7. Método de acuerdo a la reivindicación 6, en donde dicha mayor productividad es mayor productividad de semilla.

8. Construcción que comprende:

9. Construcción de acuerdo a la reivindicación 8, en donde dicha secuencia de control es capaz de conducir la expresión en brotes.

10. Construcción de acuerdo a la reivindicación 9, en donde dicha secuencia de control tienen un perfil de expresión comparable a la del promotor de metalotioneina de arroz de la SEQ ID NO: 6.

11. Planta, parte de la planta o célula vegetal que contiene una construcción de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10.

12. Método para la producción de una planta transgénica que tiene características mejoradas de crecimiento, cuyo método comprende:

13. Planta transgénica, parte de la planta o célula vegetal que contiene un ácido nucleico aislado que codifica una Quinasa que Depende de la Ciclina tipo A (CDK) que tienen una mutación de tipo T161 D como se define en la reivindicación 1 y que tiene características mejoradas de crecimiento.

14. Planta, parte de la planta o célula vegetal de acuerdo a la reivindicación 11 ó 13, en donde dicha planta es una planta monocotiledónea, tal como caña de azúcar o en donde la planta es un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, avena o sorbo.

15. Partes cosechables de una planta de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 11, 13 ó 14 y/o productos derivados de dichas plantas, en donde dichas partes cosechables y dichos productos incluyen un ácido nucleico aislado que codifica una CDK de tipo A con una mutación de tipo T161 D como se define en la reivindicación 1.

16. Partes cosechables de acuerdo a la reivindicación 15, en donde dichas partes cosechables son semillas y en donde dichas semillas contienen un ácido nucleico aislado que codifica una CDK de tipo A con una mutación de tipo T161 D como se define en la reivindicación 1.

17. Uso de una Quinasa que Depende de la Ciclina tipo A (CDK) que tienen una mutación de tipo T161 D como se define en la reivindicación 1, o el uso de un ácido nucleico que codifica a tal CDK para mejorar las características de crecimiento de las plantas, en particular para mejorar el rendimiento, especialmente el rendimiento de semillas.

18. Uso de acuerdo a la reivindicación 17, en donde dicho rendimiento de semillas incluye uno o más de lo siguiente: mayor número total de semillas, mayor número de semillas llenas, mayor peso total de las semillas, y mayor índice de cosecha.

19. Uso de un ácido nucleico que codifica una Quinasa que Depende de la Ciclina de tipo A (CDK) que tienen una mutación de tipo T161 D como se define en la reivindicación 1 como un marcador molecular para seleccionar plantas que tienen características mejoradas de crecimiento.

20. Una molécula aislada de ácido nucleico seleccionada del grupo que consiste de:

21. Un mutante aislado de Quinasa que Depende de la Ciclina de tipo A (CDK), seleccionado del grupo que consiste de:

22. Una composición que contiene una molécula de ácido nucleico como se define en la reivindicación 20.

23. Una composición que contiene una Quinasa que Depende de la Ciclina de tipo A (CDK) como se define en la reivindicación 21.