Método para modificar una planta monocotiledónea al incrementar el tamaño y/o número de retoños,

panículas, flores o semillas, que comprende sobreexpresar en una planta un ácido nucleico que codifica un factor de transcripción E2F de planta bajo el control de un promotor específico de semilla

Un método para modificar el número celular, la arquitectura y el rendimiento de plantas al sobreexpresar el factor de transcripción E2F.

Campo de la invención

La presente invención se relaciona con el campo de la modificación del producto de plantas y/o arquitectura al modular la regulación del ciclo celular, particularmente como se especifica adelante.

Antecedente de la invención.

El crecimiento, desarrollo y diferenciación de los organismos mayores está controlado por un conjunto altamente ordenado de eventos denominados el ciclo celular (Morgan, 1997). La división celular y el crecimiento celular están operados por el ciclo celular que asegura el tiempo correcto y la alta fidelidad de los diferentes eventos de transición involucrados. El control de transición a través y entre las diferentes etapas el ciclo celular mitótico depende de la actividad de las cinasas dependientes de ciclina (CDKs) y su subconjunto específico de ciclinas y parece ser conservada en todos los eucariotes mayores (como las enzimas responsables de la replicación del ADN, los componentes citoesqueléticos que median la organización espacial dentro y los movimientos dirigidos de la célula o sus contenidos y la ruta dependiente de ubiquitina para la degradación de las proteínas).

En eucariotes multicelulares, la asociación de múltiples CDKs con diferentes clases de ciclinas denominadas ciclinas G1 y mitóticas permite la formación de varios complejos de proteína cinasa, cada una requerida para las etapas reguladoras específicas durante el ciclo celular.

El entendimiento de la progresión del ciclo celular sigue siendo mucho mejor en los sistemas de modelo de mamífero y de levadura de lo que se aclara adicionalmente que la actividad CDK se regula adicionalmente por factores que incluyen cinasas CDK similares a las cinasas tipo Wee-1 de levadura, fosfatasas CDK similares a levadura CDC25, inhibidores CDK similares a levadura SIC1 y los productos génicos INK4 humanos, y cinasas que activan CDK (CAK). La regulación del ciclo celular en las transiciones de fase G1rightarrow S y G2 rightarrow M depende de los complejos CDK-ciclina apropiados; se considera que ambas transiciones son los puntos de control principales en el ciclo celular.

La decisión de la célula de proliferar y sintetizar ADN y finalmente dividirse se hace en el punto de restricción G1 rightarrow S hacia el final de G1. Superar este punto de no regreso necesita que la competencia de la célula inicie la síntesis de ADN así como también la expresión de los genes fase S. La transcripción de los genes específicos fase S requiere la unión al ADN de un factor de transcripción E2F. El factor de transcripción E2F heterodimérico/socio de dimerización (DP) regula la actividad promotora de múltiples genes, que son esenciales para la replicación de ADN y para el control del ciclo celular (Helin, 1998; Müller and Helin, 2000). La actividad E2F/DP se inhibe mediante el producto génico retinoblastoma (Rb) que se regula mediante la fosoforilación (Weinberg, 1995). Los factores de transcripción E2F son efectores críticos de la decisión de pasar el punto de restricción y permitir a la célula proceder en la fase S.

En las plantas, el desarrollo post-embriónico se basa en la división celular iterativa en los meristemos. Las células en el meristemo permanecen en un estado indeterminado en donde luego de la diferenciación ellas salen del ciclo celular y se mueven desde el meristemo. En el sistema celular no diferenciado o meristemático de la planta la transición G1 rightarrow S se caracteriza por la acción de complejos de ciclina CDK que involucran las ciclinas tipo D. De manera similar que el sistema de mamífero, se requiere fosforilación de la proteína de retinoblastoma por el complejo CycD-CDK para liberar el factor de transcripción E2F asociado, forzando por lo tanto al internamiento de la célula a la fase S y así la decisión de la célula pasa sobre el punto de salida del ciclo celular. Así, se han identificado genes E2F y DP de plantas lo que sugiere que están involucrados en el mecanismo regulador G1 rightarrow S (Ramirez-Parra et al., 1999; Sekine et al., 1999; Ramirez-Parra and Gutierez, 2000; Magyar et al., 2000). Su función en la maquinaria molecular del ciclo celular de la planta que controla la diferenciación y la salida del ciclo celular ya es bastante desconocido. Por lo tanto, uno de los objetos de la presente invención es identificar la capacidad reguladora sobre el progreso del ciclo celular de los factores de transcripción E2F al modular su expresión en una planta. La modulación de la expresión de estos factores de transcripción permite manipular los procesos biológicos que ellos controlan. Es un objeto adicional de la presente invención modular estos procesos biológicos hacia aplicaciones particulares útiles en la agricultura y horticultura. La invención proporciona una solución a por lo menos varios de los objetos anteriores al proporcionar las realizaciones descritas.

Resumen de la invención

En la presente invención, se describe el efecto de la sobreexpresión del E2Fa y E2Fa/DPa en plantas.

En particular, la presente invención proporciona:

1. Método para modificar una planta monocotiledónea al incrementar el tamaño y/o número de retoños, panículas, flores o semillas, que comprende sobreexpresar en una planta un ácido nucleico que codifica un factor de transcripción E2F de planta bajo el control de un promotor específico de semilla.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha planta tiene rendimiento de semilla incrementado en comparación con las plantas tipo silvestre.

3. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde dicha planta tiene capacidad incrementada para acumulación de almacenamiento en comparación con las plantas tipo silvestre.

4. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicha planta es una plántula con vigor intensificado en comparación con plantas tipo silvestre.

5. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicha planta comprende células diferenciadas estimuladas para reingresar al ciclo celular en comparación con las plantas tipo silvestre.

6. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicha planta comprende células en las que las señales de diferenciación celular se anulan en comparación con las plantas tipo silvestre.

7. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicha planta comprende células que tienen una forma celular alterada en comparación con las plantas tipo silvestre.

8. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde se incrementa el número de retoños en comparación con las plantas tipo silvestre.

9. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde se incrementa el número de panículas en comparación con plantas tipo silvestre.

10. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende integrar establemente en el genoma de una planta o en una célula, tejido u órgano específico de una planta, un ácido nucleico que se puede expresar que codifica un factor de transcripción E2F de planta, o un homólogo, derivado o fragmento enzimáticamente activo del mismo.

11. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde dicho factor de transcripción E2F se selecciona del grupo que consiste de: un factor de transcripción E2Fa, E2Fb, E2Fc o E2F según se representa por la SEQ ID NO 2 o 20 o un homólogo, derivado o fragmento enzimáticamente activo del mismo.

12. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende adicionalmente la coexpresión de DP (socio de dimerización E2F).

13. Método de acuerdo con la reivindicación 12, en donde dicho DP se selecciona del grupo que consiste de un DPa, un DPb o un DP como se presenta por la SEQ ID NO 4 o un homólogo, derivado o fragmento enzimáticamente activo del mismo.

14. Método para la producción de una planta transgénica monocotiledónea que tiene tamaño y/o número de retoños, panículas, flores o semillas incrementado, que comprende las etapas de:

15. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde dicha planta monocotiledónea o célula de planta se deriva de un cereal, tal como arroz o maíz.

16. Uso de un factor de transcripción o un homólogo, derivado o fragmento enzimáticamente activo del mismo bajo el control de un promotor específico de semilla para obtener plantas monocotiledóneas que tienen tamaño y/o número de de retoños, panículas, flores o semillas incrementado.