PLANTAS QUE TIENEN CARACTERÍSTICAS DE CRECIMIENTO MEJORADAS Y UN MÉTODO PARA SU ELABORACIÓN.

Método para mejorar las características de crecimiento de una planta con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre,

que comprende la introducción en una planta y expresión específicamente en un tejido de brote, de un ácido nucleico que codifica un Compañero de Dimerización (DP) E2F

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

La presente invención 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 incrementando la expresión en el tejido del brote de una planta de un gen que codifica al Compañero de Dimerización (DP) E2F, en el tejido del brote de una planta, de una proteína DP. La presente invención también se relaciona con plantas transformadas con un gen que codifica DP, bajo el control de un elemento de control preferido del brote, cuyas plantas tienen características de crecimiento mejoradas con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre.

Ya que la población mundial siempre está en crecimiento, sigue siendo un objetivo importante de la investigación mejorar la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para mejoras hortícolas y de los cultivos utilizan técnicas selectivas de fitomejoramiento para identificar las plantas que tienen características deseables. Sin embargo, tales técnicas selectivas de fitomejoramiento tienen varios inconvenientes, especialmente que esas técnicas son típicamente de mano de obra intensiva y resultan en plantas que contienen a menudo componentes genéticos heterogéneos que no siempre resultan en el rasgo deseable que está siendo transmitido por las plantas madre. En contraste, los avances en biología molecular le han permitido al género humano modificar en forma más precisa el germoplasma de las 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. Las características de interés económico particular incluyen alto rendimiento y biomasa.

La habilidad para mejorar una o más características de crecimiento de una planta tendría muchas aplicaciones en áreas tales como la mejora de los cultivos, fitomejoramiento de las plantas, producción de plantas ornamentales, arboricultura, horticultura, silvicultura, y en la producción de algas o de plantas (por ejemplo para uso como biorreactores, para la producción de sustancias tales como compuestos farmacéuticos, tal como anticuerpos, o vacunas, o para la bioconversión de residuos orgánicos, o para uso como combustibles, en el caso de algas y plantas de alta productividad).

Se ha encontrado ahora que incrementando la expresión de un gen que codifica DP de una proteína DP en tejido de brotes de una planta, produce plantas que tienen características mejoradas de crecimiento con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre.

Las proteínas DP son proteínas altamente conservadas y están involucradas en el control del ciclo celular (Gutierrez et al. (2002) Current Opinion in Plant Biology 5: 480-486). Los factores DP actúan junto con los factores E2F para formar un heterodímero, capaz de iniciar la transcripción de genes específicos de la fase S. La identificación de factores E2F, factores DP y factores de tipo E2F-DP (DEL) fue reportada por Magyar et al., 2000 (FEBS letters, 486: 79-97). Con base en la comparación de la secuencia, se agruparon los genes de Arabidopsis que codifican estas proteínas en distintas categorías como se describe en Vandepoele et al., 2002 (Plant Cell 14(4): 903-16). Además, las características estructurales de las proteínas DP típicas fueron reportadas por Magyar et al. Por ejemplo, las Figuras 3A y B de Magyar et al. muestran la ubicación de un dominio característico de enlazamiento de ADN y un dominio de dimerización en proteínas DP de Arabidopsis. La Figura 5 de Vandepoele et al. ilustra muy bien que las proteínas DP son distintas de proteínas relacionadas tales como los factores E2F y los DEL debido a la presencia de un dominio de enlazamiento de ADN y un domino de dimerización.

La solicitud de patente internacional publicada WO 00/47614 a favor de Pioneer Hi-Bred sugiere que el control de la expresión de DP utilizando promotores específicos de la célula o específicos del tejido proporciona una característica diferencial de crecimiento. En particular, sugiere que (i) el uso de un promotor específico de la semilla estimulará la tasa de división celular y dará como resultado una mayor biomasa de semilla; (ii) el uso de un promotor específico de la borla fuertemente expresado en forma temprana reforzará el desarrollo de esta estructura reproductiva completa; y (iii) que el uso de un promotor específico de la raíz dará como resultado raíces más grandes y un crecimiento más rápido (es decir, más acumulación de biomasa). Sin embargo, no se generaron plantas que tengan tales características diferenciales de crecimiento o que se hubieran presentado como ejemplo en la solicitud.

La última solicitud de patente internacional presentada WO 01/21644, a favor del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, simplemente sugiere, sin ejemplos, que el crecimiento de la planta puede ser controlado por medio de la expresión de un DP recombinante. A pesar de la declaración de que "son particularmente útiles los ácidos nucleicos a partir de los cuales se controla la expresión utilizando un promotor específico del tejido o un promotor químicamente inducible", no se hace mención o se presentan ejemplos en la solicitud de plantas transformadas con tales ácidos nucleicos y que tengan características mejoradas de crecimiento.

A pesar de las sugerencias anteriores, no se han generado plantas transgénicas mejoradas utilizando las enseñanzas del estado del arte, lo cual indica que el uso de DP como se sugiere en el estado del arte es ineficiente para mejorar las características de crecimiento de una planta.

Inesperadamente, se ha encontrado ahora que se pueden mejorar las características de crecimiento de una planta incrementando la actividad de una proteína DP en el tejido de los brotes de una planta y/o incrementando la expresión en el tejido de los brotes de una planta de un gen que codifica un DP.

La presente descripción proporciona un método para mejorar las características de crecimiento de una planta con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre, que comprende incrementar la actividad de una proteína DP o un homólogo de la misma específicamente en un tejido del brote de una planta y/o incrementando la expresión de un gen que codifica un DP o una variante funcional del mismo en el tejido del brote de una planta.

Una primera modalidad de la invención se relaciona con un método para mejorar las características de crecimiento de una planta con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre, que comprende la introducción en una planta, y la expresión específicamente en el tejido de un brote, de un ácido nucleico que codifica al Compañero de Dimerización (DP) E2F.

Convenientemente, el desempeño del método de acuerdo con la presente invención produce plantas que tienen una variedad de características de crecimiento mejoradas con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre, especialmente mayor biomasa. Las características de crecimiento mejoradas pueden ser estables y heredables por las futuras generaciones.

El término "característica de crecimiento" abarca mayor biomasa, entre otras características relacionadas con el crecimiento como se detalla aquí más adelante.

El término "biomasa" se refiere a la cantidad de material biológico producido. Un incremento en biomasa puede estar en una o más partes de una planta con relación a la biomasa de las plantas de referencia correspondientes, por ejemplo con relación a la biomasa de las correspondientes plantas de tipo silvestre. Las plantas de acuerdo con la invención se caracterizan por una mayor biomasa por encima del suelo, lo cual es particularmente importante para las plantas de cultivo que crecieron por sus tejidos vegetativos. Para el maíz ensilado, por ejemplo, los parámetros típicos de valor económico son la biomasa por encima del suelo y el contenido de energía de las hojas; para los árboles y la caña de azúcar, un parámetro típico de valor económico es la biomasa por encima del suelo de los tallos.

El término "mayor...

1. Método para mejorar las características de crecimiento de una planta con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre, que comprende la introducción en una planta y expresión específicamente en un tejido de brote, de un ácido nucleico que codifica un Compañero de Dimerización (DP) E2F.

2. Método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde dicho ácido nucleico que codifica DP es de origen vegetal, preferiblemente de una planta dicotiledónea, preferiblemente además de la familia Brassicaceae, más preferiblemente de Arabidopsis thaliana.

3. Método de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2, en donde dicho ácido nucleico que codifica DP es: