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

Método para incrementar el rendimiento de semillas de una planta con relación a las correspondientes plantas de control de tipo silvestre,

que comprende la introducción y expresión de una construcción genética que contiene un ácido nucleico que codifica una Quinasa Tipo Receptora que incluye un dominio de quinasa citoplasmática, un dominio transmembrana y al menos uno pero no más de tres dominios de Repetición Ricos en Leucina en el dominio extracelular, y seleccionar las plantas que tienen mayor rendimiento de semillas

La presente invención se relaciona en general con el campo de la biología molecular y tiene que ver con un método para mejorar las características de crecimiento de una planta. Más específicamente, la presente invención se relaciona con un método para incrementar el rendimiento de semillas de una planta incrementando la expresión y/o la actividad de un receptor quinasa LRR (RLK827) o un homólogo del mismo en una planta. La presente también se relaciona con plantas que tienen mayor expresión de un ácido nucleico que codifica un receptor quinasa LRR o un homólogo del mismo, donde dichas plantas tienen mayor rendimiento de semilla con respecto a las plantas correspondientes de tipo silvestre. La invención también provee construcciones útiles en los métodos de la invención.

En razón a una población mundial siempre creciente y a la disminución del área de las tierras disponibles para la agricultura, sigue siendo un objetivo fundamental para la investigación en agricultura el mejoramiento de la eficiencia en las prácticas agricultura y el incremento de la diversidad de las plantas en horticultura. Los medios convencionales para mejoras hortícolas y de los cultivos utilizan técnicas selectivas de reproducción para identificar las plantas que tienen características deseables. Sin embargo, tales técnicas selectivas de reproducción tienen varios inconvenientes, a saber, que esas técnicas son típicamente de mano de obra intensiva y resultan en plantas que contienen a menudo complementos genéticos heterogéneos que no siempre resultan en la trasmisión del rasgo deseable por parte de las plantas madre. Los avances en biología molecular le han permitido al género humano manipular el germoplasma de animales y de 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 ha conducido al desarrollo de plantas que tienen diferentes rasgos hortícolas, agronómicos o económicos mejorados. Los rasgos de interés económico particular son características de desarrollo tales como una alta productividad. Normalmente se define la productividad como la producción medible de valor económico de un cultivo. Esta puede ser definida en términos de cantidad y/o de calidad. La productividad depende directamente de diferentes factores, por ejemplo, del número y tamaño de los órganos, de la arquitectura de la planta (por ejemplo, el número de ramas), de la producción de semilla y más. El desarrollo de la raíz, la absorción de nutrientes y la tolerancia al estrés pueden ser también factores importantes para la determinación de la productividad. Se puede incrementar por lo tanto la productividad del cultivo optimizando uno de los factores anteriormente mencionados.

El crecimiento y desarrollo de las plantas está determinado por señales internas y ambientales, tales como la señalización mediada por hormonas, la señalización por estrés y por nutrientes, el control del ciclo celular o señalización por desarrollo. Las células perciben estas señales a través de receptores de la superficie de la célula, que transducen la señal al interior de la célula. Muchos de estos receptores son proteína quinasas. Las proteína quinasas incluyen una gran familia de enzimas que median la respuesta de células eucariotas a estímulos por fosforilación de hidroxiaminoácidos. Las enzimas pertenecen a dos clases amplias con respecto a su especificidad por el sustrato: enzimas específicas para serina/treonina o específicas para tirosina. Las quinasas involucradas en la transducción de la señal se pueden clasificar en diferentes familias que son en su

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mayoría de tirosina quinasas. Los Receptores Tirosina Quinasa (RTK por sus siglas en inglés) en animales tienen una estructura uniforme y están compuestos de un domino extracelular para enlazamiento del ligando, un dominio transmembrana y un dominio citoplasmático de tirosina quinasa. Entre las tirosina quinasas de la planta, las proteínas Quinasa tipo Receptoras (RLK por sus siglas en inglés) tienen un lugar destacado. Se conocen más de 600 RLK diferentes en las plantas. Tiene una estructura similar a los RTK de los animales. En la Fig. 1 figura una clasificación (Shiu y Bleecker, Proc. Natl. Acad. Sci USA 98, 10763 -10768, 2001). Se han caracterizado diferentes proteínas RLK de la planta, por ejemplo BRI1 (señalización brasinoide), CLV1 (diferenciación del meristemo), HAESA (abscisión de los órganos florales), XA21 (detección de hongos) CR4 (desarrollo de hojas y de endospermo), FLS2 (detección de flagelina/patógeno), SRK (autoincompatibilidad), entre otras (Becraft, Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 18, 163 -192, 2002; Diévart y Clark, Curr. Opin. Plant Biol. 6, 507 -516). Aproximadamente 200 de las RLK de plantas poseen una Repetición Rica en Leucina (LRR). Las LRR son motives de la secuencia de 23 a 25 residuos, que incluyen una secuencia de consenso LxxLxLxxN/CxL en donde x puede ser cualquier aminoácido. Estas LRR están presentes en proteínas con diversas funciones, tales como interacciones receptor hormona, inhibición enzimática, adhesión celular y el tráfico celular, y frecuentemente, se organizan los dominios del LRR en arreglos en tándem. Se ha demostrado que las LRR pueden ser críticas para la morfología y la dinámica del citoesqueleto. La función primaria de estos motivos parece ser la de suministrar un marco estructural versátil para la formación de interacciones proteína -proteína (Kobe y Kajava, Curr. Opin. Struct. Biol. 11, 725 -732, 2001).

La combinación de Repeticiones Ricas en Leucina y de dominios de quinasa es característica para proteínas receptoras que medien señales externas dentro de la célula. Se piensa que actúan por medio de un mecanismo en el cual el(los) dominio(s) de la LRR, sobre todo extracelular(es), actúa(n) como un sensor(es) para una señal extracelular mientras que el dominio de quinasa es usualmente interno y participa en la transducción de la señal por medio de la fosforilación de objetivos intracelulares iniciando así la transducción de la señal. Las RLK han sido implicadas en las plantas en una variedad de procesos como el desarrollo de la planta, la resistencia a las enfermedades o autoincompatibilidad. En esta invención se demuestra que las características de crecimiento de una planta, y en particular la productividad, pueden ser mejoradas por medio de modulación de la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un RLK.

La solicitud internacional de patente WO 03/072763 divulga un receptor tipo quinasa que, cuando se sobreexpresa en plantas, resulta en un mayor crecimiento de la planta y de producción de semillas. Sin embargo, la proteína objetivo RLK no incluía ninguno de los dominios de la LRR en su dominio no citoplasmático, pero en vez de eso este dominio era rico en Prolina. Otra divulgación (WO 00/04761) reportó que por la sobreexpresión del receptor quinasa RKN, se mejoró el crecimiento de la raíz. En forma similar, se sugirió, pero no se muestra, en WO 98/59039 que la sobreexpresión del receptor quinasa BRI1 resultaría en una productividad modulada. Sin embargo, la RLK utilizada en los últimos dos casos incluye 22 dominios de la LRR en el dominio no citoplasmático, típico para la subfamilia LRR-X de las quinasas tipo receptor. Hasta el momento no existen reportes que muestren o que incluso sugieran que las quinasas tipo receptoras de la subfamilia LRR-I puedan ser útiles para mejorar las características de crecimiento de la planta, y en particular en una mayor productividad.

Se ha encontrado sorprendentemente ahora que una mayor expresión y/o actividad, con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre de una proteína RLK827 en las plantas produce plantas que tienen mejores características de crecimiento, y en particular mayor

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productividad.

RLK827 es una quinasa tipo receptora que está estructuralmente relacionada con LRRPK, que es un miembro de la subfamilia LRR-I de quinasas tipo receptoras (Shiu y Bleecker, 2001). La proteína RLK827 madura tiene, partiendo del terminal N, un largo dominio no citoplasmático putativo, un dominio transmembrana único y un dominio de quinasa en la parte citoplasmática del terminal C. Las quinasas tipo receptoras se clasifican de acuerdo con la composición de su dominio no citoplasmático, que puede incluir secuencias ricas en prolina, dominios de lectina, dominios de la LRR, repeticiones EGF, repeticiones TNFR, dominios de taumatina o aglutinina, etc. Un gran grupo de quinasas...

1. Método para incrementar el rendimiento de semillas de una planta con relación a las correspondientes plantas de control de tipo silvestre, que comprende la introducción y expresión de una construcción genética que contiene un ácido nucleico que codifica una Quinasa Tipo Receptora que incluye un dominio de quinasa citoplasmática, un dominio transmembrana y al menos uno pero no más de tres dominios de Repetición Ricos en Leucina en el dominio extracelular, y seleccionar las plantas que tienen mayor rendimiento de semillas.

2. El método de la reivindicación 1, donde dicha Quinasa Tipo Receptora es codificada por la SEQ ID NO: 1 o una secuencia que hibrida bajo condiciones rigurosas de hibridación con la SEQ ID NO: 1 y en donde dicha Quinasa Tipo Receptora incluye un dominio de quinasa citoplasmática, un dominio transmembrana y al menos uno pero no más de tres dominios de Repetición Ricos en Leucina, y el motivo de la secuencia de aminoácidos de la SEQ ID NO: 33 en el dominio extracelular.

3. Método de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2, en donde el ácido nucleico que codifica dicha Quinasa Tipo Receptora es de origen vegetal, preferiblemente de una planta dicotiledónea, preferiblemente además de la familia Brassicaceae, más preferiblemente el ácido nucleico es de Arabidopsis thaliana.

4. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicha molécula de ácido nucleico que codifica a dicha Quinasa Tipo Receptora está operativamente enlazada a un promotor constitutivo.

5. Método de acuerdo a la reivindicación 4, en donde dicho promotor constitutivo es un promotor GOS2.

6. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicho mayor rendimiento de semillas se selecciona e uno cualquiera o más de (i) mayor biomasa de semilla; (ii) mayor número de semillas (llenas); (iii) mayor tamaño de las semillas; (iv) mayor volumen de las semillas; (v) mayor índice de cosecha (HI); y (vi) mayor peso de mil granos (TKW).

7. Planta transgénica o célula de planta transgénica que incluye una construcción genética que contiene un ácido nucleico que codifica una Quinasa Tipo Receptora como la definida en la reivindicación 1.

8. Construcción que incluye:

(i) una molécula de ácido nucleico que codifica una Quinasa Tipo Receptora como la definida en la reivindicación 1;

(ii) una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácido nucleico de (i) en una célula vegetal; y opcionalmente

(iii) una secuencia de terminación de la transcripción.

9. Una construcción de acuerdo a la reivindicación 8, en donde dicha secuencia de control es un promotor constitutivo.

10. Una construcción de acuerdo a la reivindicación 9, en donde dicho promotor constitutivo es un promotor GOS2.

11. Una planta o una célula vegetal que contiene una construcción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10.

12. Método para la producción de una plata transgénica que tiene mayor rendimiento de semilla, cuyo método comprende:

(i) la introducción en una célula vegetal de una construcción genética que contiene una molécula de ácido nucleico que codifica una Quinasa Tipo Receptora como la definida en la reivindicación 1;

(ii) el cultivo de la célula vegetal, la regeneración de plantas y el crecimiento de dichas plantas.

13. Una planta o célula vegetal transgénica que tiene mayor rendimiento de semilla con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre que incluye una construcción genética que contiene una molécula de ácido nucleico que codifica una Quinasa Tipo Receptora como la definida en la reivindicación 1 en dicha planta o célula vegetal.

14. Una planta o célula vegetal transgénica de acuerdo a la reivindicación 7, 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, avena de centeno o sorgo; o en donde dicha célula vegetal se deriva de una planta monocotiledónea, tal como caña de azúcar o en donde dicha célula vegetal se deriva de un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, avena de centeno o sorgo.

15. Partes cosechables de una planta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7, 11, 13 ó 14, en done las partes cosechables incluyen una construcción genética que contiene una molécula de ácido nucleico que codifica una Quinasa Tipo Receptora como la definida en la reivindicación 1.

16. Partes cosechables de acuerdo a la reivindicación 15, en donde dichas partes cosechables son semillas.

17. El uso de una construcción genética como la definida en la reivindicación 1 para mejorar el rendimiento de semilla de las plantas.

18. El uso de acuerdo a la reivindicación 17, en donde dicho rendimiento de semilla incluye uno

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o más de lo siguiente: mayor número de semillas (llenas), mayor peso de las semillas, mayor índice de cosecha y mayor peso de mil granos.

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