PLANTAS QUE TIENEN PRODUCCIÓN INCREMENTADA Y UN MÉTODO PARA ELABORAR LAS MISMAS.

Método para incrementar la producción de semillas de plantas con relación a plantas tipo natural correspondientes,

que comprende incrementar la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido (CYCD3) de ciclina D3 bajo el control de un promotor específico para endosperma, en donde dicha expresión incrementada se efectúa al (i) introducir mediante transformación un ácido nucleico que codifica CYCD3 bajo el control de un promotor específico para endosperma; y (ii) seleccionar plantas que tienen producción de semilla incrementada

La presente invención se relaciona de manera general con el campo de la biología molecular y se relaciona con un método para incrementar la producción de semillas de plantas con relación a plantas tipo natural correspondientes. más específicamente, la presente invención se relaciona con un método para incrementar la producción de semillas de plantas que comprende transformar una planta con un ácido nucleico que codifica un polipéptido ciclina D3 (CYCD3) bajo el control de un promotor específico para endosperma. La presente invención también se relaciona con plantas que comprenden un ácido nucleico aislado que codifica un polipéptido CYCD3 bajo el control de un promotor específico para endosperma, cuyas plantas tienen producción de semilla incrementada con relación a plantas tipo natural correspondientes. La invención también proporciona construcciones útiles en los métodos de la invención.

La población mundial aún incrementada y la disminución de la oferta de tierra arable disponible para la investigación de combustibles agrícolas hacia la mejora de la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para el cultivo y las mejoras hortícolas utilizan técnicas de siembra selectivas para identificar plantas que tienen características deseables. Sin embargo, tales técnicas de siembra selectiva tienen varias desventajas, a saber que estas técnicas son típicamente de trabajo intenso y resultan en plantas que frecuentemente contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre resultan en el rasgo deseable que se pasa desde las plantas progenitoras. Los avances en la biología molecular han permitido a la humanidad modificar el germoplasma de animales y plantas. La ingeniería genética de plantas entra en el aislamiento y manipulación del material genético (típicamente en la forma de ADN o ARN) y la introducción posterior de ese material genético dentro de una planta. Tal tecnología tiene la capacidad de suministrar cultivos o plantas que tienen varios rasgos hortícolas, agronómicos o económicos mejorados.

Un rasgo de interés económico particular es la producción. La producción se define normalmente como la medición producida de valor económico de un cultivo y se puede definir en términos de cantidad y/o calidad. La producción depende directamente de varios factores, por ejemplo, el número y tamaño de los órganos, arquitectura de la planta (por ejemplo, el número de ramas), producción de semilla y más. El desarrollo de la raíz, la captación de nutrientes la tolerancia a la tensión también son factores importantes para determinar la producción. Optimizar uno de los factores mencionados anteriormente puede por lo tanto contribuir a incrementar la producción de cultivo.

Un rasgo de interés económico particular es la producción de semilla. Las semillas de planta son una fuente importante de nutrición humana y animal. Los cultivos tal como, maíz, arroz, trigo, canola y soya representan la mitad de la captación calórica humana total, a través del consumo directo de las semillas en sí mismas o a través del consumo de productos alimenticios que surgen en semillas procesadas.

Ellos también son una fuente de azúcares, aceites y muchos tipos de metabolitos utilizados en los procesos industriales. Las semillas contienen un embrión, la fuente de nuevos brotes y raíces después de germinación, y una endosperma, la fuente de nutrientes para el crecimiento del embrión, durante la germinación y el crecimiento temprano de semillas. El desarrollo de una semilla involucra muchos genes, y requiere la transferencia de metabolitos de raíces, hojas y tallos en la semilla que crece. La endosperma, en particular, asimila los precursores metabólicos de polímeros de carbohidrato, aceite y proteínas y los sintetiza en macromoléculas de almacenamiento para llenar el grano.

La capacidad para incrementar la producción de semilla, a través de alterar los rasgos relacionados con la semilla, tal como número de semillas, biomasa de semilla, desarrollo de la semilla, relleno de la semilla o cualquier otro rasgo relacionado con la semilla, o al incrementar el número y tamaño de los órganos de planta, o al influenciar la arquitectura de la planta (por ejemplo, el número de ramas), desarrollo de la raíz, captación de nutrientes o tolerancia a la tensión, tendría muchas aplicaciones en la agricultura, y aún muchos usos no agrícolas, tal como en la producción biotecnológica de sustancias tal como farmacéuticos, anticuerpos o vacunas.

Una de las formas en las que la producción de la planta se puede incrementar es al alterar los mecanismos de crecimiento inherentes de una planta. Los mecanismos de crecimiento inherentes de una planta residen en una secuencia altamente ordenada de eventos conocidos colectivamente como el 'ciclo celular'. 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 son altamente conservados en levadura, mamíferos, y plantas. El ciclo celular se divide típicamente en las siguientes fases secuenciales: G0 - G1 - S - G2

M. La replicación de ADN o síntesis generalmente tiene lugar durante la fase S ("S" es para la síntesis de ADN) y la segregación mitótica de los cromosomas ocurre durante la fase M (la "M" es para mitosis), con fases gap intervinientes, G1 (durante células que crecen antes de la replicación de ADN) y G2 (un periodo después de la replicación de ADN durante el cual la célula se prepara para la división). La división celular se completa después de citoquinesis, la última etapa de la fase M. Las células que han salido del ciclo celular y que han estado en reposo se dice que están en la fase G0. Las células en esta fase se pueden estimular para presentar el ciclo celular en la fase G1. La "G" en G1, G2 y G0 significa "espacio". La terminación del proceso de ciclo celular permite a cada célula hija durante la división celular recibir una copia completa del genoma progenitor.

La división celular se controla por dos eventos de ciclo celular principales, a saber el inicio de síntesis de ADN y el inicio de mitosis. Cada transición a cada uno de estos eventos clave se controla por un punto de revisión representado por los complejos de proteína específicos (involucrados en la replicación de ADN y división). La expresión de los genes necesarios para síntesis de ADN en el límite G1/S se regula por la familia E2F de los factores de transcripción en mamíferos y célula de plantas (La Thangue, 1994; Muller et al., 2001; De Veylder et al., 2002). La entrada en el ciclo celular se regula/activa por un complejo E2F/Rb que integra señales y permite la activación de la transcripción de los genes del ciclo celular. La transición entre las diferentes fases del ciclo celular, y por lo tanto la progresión a través del ciclo celular, se controla mediante la formación y activación de diferentes quinasas de proteína serina/treonina heterodiméricas, generalmente denominadas como quinasas dependientes de ciclina (CDK). Un prerrequisito para la actividad de estas quinasas es la asociación física con una ciclina específica, el tiempo de activación es principalmente dependiente de la expresión de ciclina. La unión de ciclina induce los cambios conformacionales en el lóbulo de Terminal N del CDK asociado y contribuye a la localización y especificidad de sustrato del complejo. Los CDK monoméricos se activan cuando ellos se asocian con ciclinas y así tienen una actividad quinasa. Los niveles de proteína ciclina fluctuan en el ciclo celular y por lo tanto representan un factor principal en determinar el tiempo de activación CDK. La activación periódica de estos complejos que contienen ciclinas y CDK durante el ciclo celular media la regulación temporal de las transiciones de ciclo celular (puntos de control).

Las ciclinas se pueden agrupar en ciclinas mitóticas (designadas ciclinas tipo A- y B en eucariotes mayores y CLB en gemación de levadura) y ciclinas específicas de G1 (designados ciclinas tipo D en mamíferos y CLN en gemación de levadura). Las ciclinas tipo H regulan la actividad de los CAK (quinasas que activan CDK). Todos los cuatro tipos de ciclinas conocidas en las plantas se identifican mayormente por analogía a sus contrapartes humanas. En Arabidopsis, se han descrito diez ciclinas tipo A, nueve tipo B, diez tipo D y una tipo H (Vandepoele et al., 2002).

Las diez ciclinas tipo D en Arabidopsis se subdividen en siete subclases, D1 a D7, que reflejan su falta de alta... [Seguir leyendo]

1. Método para incrementar la producción de semillas de plantas con relación a plantas tipo natural correspondientes, que comprende incrementar la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido (CYCD3) de ciclina D3 bajo el control de un promotor específico para endosperma,

en donde dicha expresión incrementada se efectúa al

(i) introducir mediante transformación un ácido nucleico que codifica CYCD3 bajo el control de un promotor específico para endosperma; y

(ii) seleccionar plantas que tienen producción de semilla incrementada.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho ácido nucleico es capaz de hibridar con un ácido nucleico que codifica CYCD3 de la SEQ ID NO:1 o SEQ ID NO:48.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho ácido nucleico codifica un ortólogo o parálogo de la proteína CYCD3 de la SEQ ID NO: 2.

4. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho ácido nucleico que codifica CYCD3 es de origen de planta, preferiblemente de una planta dicotiledónea, adicionalmente preferiblemente de la familia Brassicaceae, más preferiblemente el ácido nucleico es de Arabidopsis thaliana.

5. Método de acuerdo con una cualquiera de 3 reivindicaciones de la 1 a 4, en donde dicho promotor específico para endosperma es un promotor prolamina.

6. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicha producción de semilla incrementada se selecciona de: número incrementado de flores por panículo, producción de semilla total incrementada, índice de cosecha incrementado y TKW incrementado.

7. Construcción que comprende:

(i) un ácido nucleico que codifica un polipéptido CYCD3;

(ii) una o más secuencias de control específicas para endosperma que conducen la expresión de la secuencia de ácido nucleico de (i) en la endosperma de semillas; y opcionalmente

(iii) una secuencia de terminación de transcripción.

8. Construcción de acuerdo con la reivindicación 7, en donde dicha secuencia de control es un promotor específico para endosperma.

9. Construcción de acuerdo con la reivindicación 8, en donde dicho promotor específico para endosperma es un promotor prolamina.

10. Construcción de acuerdo con la reivindicación 9, en donde dicho promotor prolamina es como se representa por la SEQ ID NO: 3.

11. Método para la producción de una planta transgénica que tiene producción de semilla incrementada, cuyo método comprende:

(i) transformar una planta o célula de planta con una construcción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10; y

(ii) cultivar la célula de planta bajo condiciones que promueven el desarrollo y crecimiento de la planta.

12. Planta transgénica que comprende una construcción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a

10.

13. Planta transgénica de acuerdo con la reivindicación 12, 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 sorgo.

14. Partes cosechables de una planta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, en donde dichas partes cosechables comprenden una construcción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a

10.

15. Partes cosechables de una planta de acuerdo con la reivindicación 14, en donde dichas partes cosechables son

5 semillas, y en donde las partes cosechables comprenden una construcción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.

16. Uso de una construcción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 en mejorar la producción de semilla, con relación a plantas tipo natural correspondientes.

17. Uso de acuerdo con la reivindicación 16, en donde dicha producción de semilla se selecciona de: número

10 incrementado de flores por panículo, producción de semilla total incrementada, índice de cosecha incrementado y TKW incrementado.