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

Método para incrementar la producción de semillas de planta bajo condiciones de crecimiento normales,

con relación a plantas tipo silvestre que crecen bajo condiciones correspondientes, que comprende: (i) transformar una planta, parte de planta o célula de planta al introducir una construcción genética que comprende un ácido nucleico que codifica un polipéptido EFTu que comprende: (i) los siguientes dominios de unión GTP: GXXXXGK y DXXG y NKXD y S/L/K/Q A/G UV/F, en donde X es cualquier aminoácido; y (ii) dominio EFTu ALMANPAIKR o un dominio que tiene por lo menos 75% de identidad con este y/o K D/G EE S/A; (ii) expresar dicho ácido nucleico; y (iii) objetivar el polipéptido en un plástido en la célula de planta, a menos que el ácido nucleico o su variante sea un gen plastídico

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 en una planta con relación a plantas tipo 5 silvestre correspondientes. Más específicamente, la presente invención se relaciona con un método para incrementar la producción de semillas bajo condiciones no tensionantes preferiblemente al incrementar la actividad en un plástido de un factor de elongación de traducción (EFTu) o un homólogo del mismo. La presente invención también se relaciona con plantas que tienen preferiblemente actividad incrementada en un plástido de un EFTu o un homólogo del mismo, cuyas 10 plantas tienen producción de semilla incrementada bajo condiciones no tensionantes con relación a plantas tipo silvestre correspondientes que crecen bajo condiciones comparables.

La población mundial en constante aumento y el suministro disminuido de tierra cultivable disponible para investigación de combustibles agrícolas apunta hacia el mejoramiento de la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para las mejoras hortícolas y de cultivo utilizan técnicas 15 de siembra selectivas para identificar plantas que tienen características deseables. Sin embargo, tales técnicas de siembra selectivas tienen varios inconvenientes, a saber que estas técnicas tienen trabajo típicamente intenso y resulta en plantas que frecuentemente contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre pueden resultar en el rasgo deseable que se pasa desde las plantas progenitoras. Avances en la biología molecular han permitido al hombre modificar el germoplasma de 20 animales y plantas. La ingeniería genética de las plantas presume el aislamiento y manipulación del material genético (típicamente en la forma de ADN o ARN) y la introducción posterior de aquel material genético en 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 producción medible de 25 valor económico de un cultivo. Esto se puede definir en términos de cantidad y/o calidad. La producción es dependiente directamente de varios factores, por ejemplo, el número y tamaño de los órganos, la arquitectura de la planta (por ejemplo, el número de ramas), la producción de semilla y más. El desarrollo de la raíz, la captación de nutrientes y la tolerancia a la tensión también pueden ser factores importantes para determinar la producción. Por lo tanto la producción de cultivo se puede 30 incrementar al optimizar uno de los factores mencionados anteriormente. La producción de semillas también es un rasgo de interés económico particular con semillas de planta que son una fuente importante de nutrición humana y animal. Los cultivos tal como, maíz, arroz, trigo, canola y soya cuentan para la mitad de la captación calórica humana total, ya sea a través del consumo directo de las semillas en sí mismas o a través del consumo de productos alimenticios que surgen de las semillas 35 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 retoños y raíces después de germinación, y un endosperma, la fuente de nutrientes para el crecimiento de embriones, durante germinación y el crecimiento temprano de semillas. El desarrollo de una semilla involucra muchos genes, y requiere la transferencia de metabolitos de las raíces, hojas y tallos en el 40 crecimiento de la semilla. El endosperma, en particular, asimila los precursores metabólicos de polímeros de carbohidrato, aceite y proteínas y los sintetiza en macromoléculas de almacenamiento para el relleno del grano. La capacidad de incrementar la producción de semillas de planta, ya sea a través del número de semillas, biomasa de semillas, desarrollo de semillas, relleno de semillas, o cualquier otro rasgo relacionado con las semillas tendría muchas aplicaciones en la agricultura, y aún 45

muchos usos no agrícolas tal como en la producción biotecnológica de sustancias tal como farmacéuticos, anticuerpos o vacunas.

Se ha encontrado ahora que incrementar preferiblemente la actividad en un plástido de un factor de elongación de traducción (EFTu) da plantas que crecen bajo condiciones no tensionantes de producción de semilla incrementada con relación a plantas tipo silvestre correspondientes. 5

En las plantas, la síntesis de la proteína ocurre en tres compartimientos subcelulares, a saber el citoplasma, plástidos y mitocondria. Los mecanismos responsables para la síntesis de la proteína en el citoplasma, plástidos y mitocondria son distintos uno del otro. Las células de planta contienen por lo tanto tres tipos diferentes de ribosomas, tres grupos de ARN de transferencia (tARN), y tres conjuntos de factores auxiliares para la síntesis de proteína. Los plástidos y la mitocondria se 10 considera que han surgido a través de la endosimbiosis de organismos procarióticos antiguos. Consistente con esta teoría, la maquinaria sintética de proteína en los plástidos y la mitocondria se relaciona más cercanamente con sistemas bacterianos que con el aparato de traducción en el citoplasma de célula de planta circundante.

Los factores de elongación de traducción (EFTu) son componentes esenciales para la síntesis 15 de la proteína que juegan un papel en la elongación del polipéptido. El EFTu interactúa con aminoacilo tARN y transporta el tARN específico de codón al sitio aminoacilo en la ribosoma (sitio A ribosomal) durante la etapa de elongación de traducción. El EFTu se codifica en el cloroplasto de eucariotes fotosintéticos inferiores tal como Chlamydomonas y Euglena, aunque en plantas mayores una transferencia evolucionada de estos genes ocurre desde el cloroplasto al núcleo. Varios clones de 20 cADN que codifican el cloroplasto y otros EFTu se han identificado en un número de plantas mayores.

La solicitud de patente Estadounidense publicada US 2003/0044972 A1 a nombre de Ristic et al. describe una proteína de choque térmico con alta homología para el factor EFTA de elongación de cloroplasto y la expresión temporal y espacial de la proteína de choque térmico en un órgano o tejido 25 de la planta para mejorar la tolerancia al calor y sequía en los órganos reproductores femeninos.

Bhadula et al. (Planta (2001) 212: 359-366) muestra la síntesis inducida por tensión al calor de EFTu en una variedad de maíz tolerante al calor.

Aunque es evidente de la técnica anterior que el EFTu tenga un papel protector durante la tensión por calor, no es evidente de la técnica anterior que el EFTu daría cualquier efecto benéfico 30 bajo condiciones de crecimiento normales o no tensionantes.

Ahora se ha encontrado sorprendentemente que incrementar preferiblemente la actividad en un plástido de un EFTu o un homólogo del mismo da plantas que crecen bajo condiciones no tensionantes de la producción incrementada con relación a plantas tipo silvestre que crecen bajo condiciones correspondientes. 35

La referencia aquí a "plantas tipo silvestre" significa cualesquier plantas de control adecuadas, cuya elección estaría dentro de las capacidades de una persona experta en la técnica y puede incluir, por ejemplo, plantas tipo silvestre correspondientes o plantas correspondientes sin el gen de interés. Una "planta de control " o "planta tipo silvestre" como se utiliza aquí no solo se refiere a plantas completas, sino también a partes de plantas, que incluye semillas y partes de semilla. 40

La referencia aquí a "condiciones no tensionantes" significa cultivo/crecimiento de una planta en cualquier etapa en su ciclo de vida (desde la semilla a la planta madura y antes de semilla de nuevo) bajo condiciones de crecimiento normales que incluyen las tensiones leves diarias que encuentra cada planta, pero que no incluyen tensión severa. Las plantas responden típicamente a exposición a la tensión al crecer más lentamente. En condiciones de tensión severa, la planta aún 45

pueden detener el crecimiento completo. De otra parte se define aquí la tensión leve como cualquier tensión a la que se expone una planta que no resulta en el cese del crecimiento de la planta completa sin la capacidad para reanudar el crecimiento. Un ejemplo de una tensión severa que se excluye específicamente es temperaturas por encima de 35°C cuando se mide en la sombra por un termómetro...

1. Método para incrementar la producción de semillas de planta bajo condiciones de crecimiento normales, con relación a plantas tipo silvestre que crecen bajo condiciones correspondientes, que comprende:

(i) transformar una planta, parte de planta o célula de planta al introducir una 5 construcción genética que comprende un ácido nucleico que codifica un polipéptido EFTu que comprende: (i) los siguientes dominios de unión GTP: GXXXXGK y DXXG y NKXD y S/L/K/Q A/G UV/F, en donde X es cualquier aminoácido; y (ii) dominio EFTu ALMANPAIKR o un dominio que tiene por lo menos 75% de identidad con este y/o K D/G EE S/A; 10

(ii) expresar dicho ácido nucleico; y

(iii) objetivar el polipéptido en un plástido en la célula de planta, a menos que el ácido nucleico o su variante sea un gen plastídico.

2. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde dicho ácido nucleico EFTu se sobreexpresa en una planta. 15

3. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho ácido nucleico EFTu es de origen de planta, preferiblemente de una planta dicotiledónea, adicionalmente preferiblemente de la familia Solanaceae, más preferiblemente del género Nicotianae.

4. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho 20 ácido nucleico EFTu se liga operablemente a un promotor específico de semilla, preferiblemente a un promotor específico de alerón y/o específico de embrión.

5. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde dicho promotor es un promotor oleosina.

6. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde dicha producción de 25 semilla incrementada se selecciona de una cualquiera o más de (i) biomasa de semilla incrementada; (ii) número incrementado de semillas (rellenas); (iii) tamaño de semilla incrementado; (iv) volumen de semilla incrementado; (v) índice de cosecha incrementado; y (vi) peso incrementado de miles de granos (TKW).

7. Método para la producción de una planta transgénica que tiene producción de semilla 30 incrementada bajo condiciones de crecimiento normales con relación a la producción de plantas tipo silvestre correspondientes que crecen bajo condiciones correspondientes, cuyo método comprende:

(i) transformar una planta o parte de planta (que incluye célula de planta) con una construcción genética que comprende un ácido nucleico que codifica un 35 polipéptido EFTu que comprende: (a) los siguientes dominios de unión GTP GXXXXGK y DXXG y NKXD y S/L/K/Q A/G L/V/F, en donde X es cualquier aminoácido; y (b) dominio EFTu ALMANPAIKR o un dominio que tiene por lo menos 75% de identidad con este y/o K D/G EE S/A, cuyo polipéptido se objetiva en un plástido en una célula de planta si ésta todavía no está en el 40 plástido;

(ii) expresar dicho ácido nucleico; y

(iii) cultivar la planta o parte de planta bajo condiciones que promueven el crecimiento y desarrollo de la planta.

8. Uso de una construcción genética que comprende dicho ácido nucleico/gen EFTu como se define en la reivindicación 1 en producción de semillas incrementada, en plantas que crecen bajo condiciones de crecimiento normales.

9. Uso de acuerdo con la reivindicación 8, en donde dicha producción de semillas incluye uno o más de los siguientes: número incrementado de semillas (rellenas), peso de 5 semilla incrementado, índice de cosecha incrementado y TKW incrementado.