Uso de una secuencia nucleotídica que regula el momento de la floración,

plantas que la expresan y método para producirlas.La presente invención se refiere a una secuencia nucleotídica que codifica para una secuencia aminoacídica de un alga verde unicelular, Chlamydomonas reinhartii, que es expresada en una célula vegetal procedente de una planta capaz de producir flores. La expresión de la secuencia se utiliza para modificar el momento de la floración de una planta que comprende las células vegetales transfectadas. Asimismo, la presente invención se refiere a un método para producir las células y/o las plantas de la invención

Uso de una secuencia nucleotídica que regula el momento de la floración, plantas que la expresan y método para producirlas.

La presente invención se refiere a una secuencia nucleotídica que codifica para una secuencia aminoacídica de un alga verde unicelular, Chlamydomonas reinhartii, que es expresada en una célula vegetal procedente de una planta capaz de producir flores. La expresión de la secuencia se utiliza para modificar el momento de la floración de una planta que comprende las células vegetales transfectadas. Asimismo, la presente invención se refiere a un método para producir las células y/o las plantas de la invención.

Estado de la técnica anterior

La transición floral es un proceso de desarrollo crucial para las plantas porque el tiempo en que se reproducen determina el éxito del individuo y su descendencia. Para desencadenar la transición floral, las plantas deben coordinar la respuesta a diferentes señales externas e internas para poder inducir la expresión de los genes que disparan la transición del meristemo apical de vegetativo a reproductivo (Bäurle et al., 2006. Cell 125: 655-664). El control de CONSTANS (CO) a nivel transcripcional y postraduccional, es central para la vía del fotoperiodo, una de las rutas más conservadas para la regulación de la transición floral (Kobayashi y Weigel. 2007. Genes Dev. 21: 2371-2384).

La transcripción de CO en la planta modelo Arabidopsis thaliana se controla mediante el reloj circadiano y el fotoperiodo, lo que induce una mayor abundancia del ARN mensajero de CO durante la fase diurna en un día largo de verano que en un día corto de invierno (Suárez-López et al., 2001. Nature 410: 116-1120). Estos ritmos estacionales y diarios de los niveles del transcrito de CO se regulan por una ruta genética que incluye a los genes GIGANTEA, FLAVIN-BINDING, KELCH REPEAT, F-BOX 1 y CYCLIN DOF FACTOR 1 (Sawa et al., 2007. Science 318: 261-265). La acumulación diurna de CO está influenciada por la luz, bajo el control del sistema de los fitocromos (Valverde et al., 2004. Science 303: 1003-1006) y se degrada por el proteasoma durante la noche mediante la ubiquitina ligasa CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1), un regulador clave del desarrollo fotomorfogénico de plántulas (Jang et al., 2008. EMBO J. 27: 1277-1288). Estos ciclos diurnos y nocturnos de degradación de CO, junto a la regulación circadiana y estacional de la expresión del ARN mensajero de CO hacen que CO se active durante la tarde de un día largo. CO activo produce la expresión del integrador floral FT en el floema foliar y la proteína FT se mueve desde las hojas hasta el meristemo apical (Corbesier et al., 2007. Science 316: 1030-1033). Una vez en el meristemo apical, FT, junto al factor de transcripción FD, induce la expresión de los integradores florales APETALA1, SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSOR OF CONSTANS 1 (SOC1), LEAFY y, eventualmente de los genes homeóticos florales que controlan el desarrollo de los órganos florales.

El módulo CO-FT está ampliamente distribuido en fanerógamas y gimnospermas y constituye uno de los elementos regulatorios más conservados en la inducción de la floración (Böhlenius et al., 2006. Science 312: 1040-1043). En todas las plantas terrestres, incluyendo el musgo Physcomitrella (Zobell et al., 2005. Plant Biol. 7: 266-275) y la licofita Selaginella (este trabajo), existen genes homólogos a CO (CO-likes o COLs), pero no se encuentran en bacterias, hongos, y animales (Robson et al., 2001. Plant J. 28: 619-631). Sin embargo, con la excepción de algunos genes de plantas superiores como HEADING DATE 1 (HD1) en arroz, (PnCO) en Pharbitis nil o recientemente el de remolacha (BvCOL.1), ningún gen COL de la línea evolutiva de plantas ha podido complementar la mutación co de Arabidopsis y por tanto mostrar una función en la transición de fase vegetativa a floral. La proteína COL1, de Arabidopsis, con un porcentaje de similaridad de un 85% con respecto a CO, no tiene la misma función que CO ya que no consigue complementar al mutante co (Ledger et al., 2001. Plant J. 26: 15-22). Intentos previos han fracasado a la hora de demostrar la presencia de un ortólogo verdadero de CO en el musgo Physcomitrella (Zobell et al., 2005. Plant Biol. 7: 266-275).

Chlamydomonas reinhardtii es un alga verde unicelular que se usa como organismo modelo dada su facilidad de transformación, su potente genética, su versatilidad metabólica y su genoma haploide, cuya secuencia completa fue recientemente liberada (Merchant et al., 2007. Science 318: 245-251). Ciertos procesos como la fototaxia, el crecimiento sincrónico y la acumulación de almidón se regulan mediante el reloj circadiano en Chlamydomonas (Mittag et al., 2005. Plant Physiol. 137: 399-409) En ésta y otras microalgas verdes el crecimiento se sincroniza con el ciclo celular en determinados fotoperiodos, de manera que la mayor parte de la población de un cultivo se compondrá, en un momento determinado, de células en el mismo estadio de división (Bizova et al., 2005. Plant Physiol. 137: 475-491). Se conoce un mutante de Chlamydomonas (roc66) que exhibe un periodo algo más amplio en su ritmo de crecimiento que el alga silvestre (Matsuo et al., 2008. Genes Dev. 22: 918-930). Además, se ha demostrado que el reloj circadiano puede permitir la entrada en ciclo celular en Chlamydomonas (Goto y Johnson, 1995. J. Cell Biol. 129:1061-1069) y que el fotoperiodo tiene también una enorme influencia en esta señal y en la progresión del ciclo celular en Ostreococcus tauri, otra microalga verde (Moulager et al., 2007. Plant Physiol. 144:1360-1369).

El adelanto de la producción de los frutos puede suponer una ventaja comercial. La búsqueda de herramientas genéticas que permitan aproximar la floración lo más posible a un determinado tiempo dentro del ciclo de cultivo, que haga coincidir la recolección del fruto con la época más adecuada de mercado, puede suponer un aumento del rendimiento en la producción de los cultivos experimentados.

Explicación de la invención

La presente invención se refiere a una secuencia de nucleótidos que codifica para una secuencia de aminoácidos del alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii que es transfectada en una célula vegetal procedente de una planta capaz de producir flores. La expresión del gen se utiliza para modificar el momento de la floración de una planta que comprende las células vegetales que expresan la citada secuencia.

La secuencia SEQ ID NO: 1 y la secuencia aminoacídica de la proteína CONSTANS (CO) de Arabidopsis thaliana tienen una identidad de un 27% y la identidad con otras proteínas COL procedentes de plantas es de entre 20 y 30%. La baja identidad no hace pensar a priori en un posible uso relacionado con la función de las proteínas citadas, sobre todo, tendiendo en cuenta que proteínas como COL1, cuyo gen pertenece al mismo genoma de Arabidopsis thaliana, tiene una identidad de un 85% con la proteína CO y sin embargo, no desempeña la misma función que CO, ya que parece no conseguir complementar la función de esta proteína en plantas de Arabidopsis thaliana mutantes para CO (plantas co).

Por tanto, no se puede deducir, dado el bajo porcentaje de identidad mencionado anteriormente, que la secuencia SEQ ID NO: 1 sea funcionalmente equiparable a CO, como demuestra el hecho de que pueda complementar la mutación co e incluso promover floración temprana en Arabidopsis. La planta utilizada para llevar a cabo los experimentos de complementación e inducción de adelanto en la floración, Arabidopsis thaliana se ha venido utilizando como planta modelo en innumerables procesos biotecnológicos demostrando que los resultados obtenidos son extrapolares a cualquier otra especie de planta, especialmente los procesos conservados en el reino vegetal como es el caso de la regulación de la floración por medio de la proteína CO. La transformación de esta planta se ha empleado a modo de ejemplo porque las técnicas de transformación y seguimiento de la expresión de los genes recombinantes están optimizadas.

De los resultados obtenidos en la presente invención no deben conducir... [Seguir leyendo]

1. Uso de un ácido nucleico aislado que comprende una secuencia nucleotídica que codifica una secuencia aminoacídica con al menos un 90% de identidad con la secuencia SEQ ID NO: 1, para regular el momento de floración de una planta.

2. Uso de un ácido nucleico según la reivindicación 1 que comprende una secuencia nucleotídica que codifica una secuencia aminoacídica de un alga verde con al menos un 50% de identidad con la secuencia SEQ ID NO: 1.

3. Uso de un ácido nucleico según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 donde la secuencia nucleotídica codifica la secuencia aminoacídica SEQ ID NO: 1.

4. Uso de un vector de expresión que comprende el ácido nucleico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.

5. Uso de una célula transfectada con el vector de expresión según la reivindicación 4.

6. Uso de la célula según la reivindicación 5 que comprende cualquier producto de la expresión del ácido nucleico aislado.

7. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 donde el ácido nucleico aislado está unido funcionalmente a una secuencia reguladora de la expresión génica.

8. Uso según la reivindicación 7 donde la secuencia reguladora de la expresión génica es SEQ ID NO: 2 o SEQ ID NO: 3.

9. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 donde la planta pertenece a la especie Arabidopsis thaliana.

10. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 donde la planta pertenece a la especie Solanum lycopersicum.

11. Célula aislada transfectada con un ácido nucleico aislado que comprende una secuencia nucleotídica que codifica una secuencia aminoacídica con al menos un 90% de identidad con la secuencia SEQ ID NO: 1.

12. Célula según la reivindicación 11 que comprende una secuencia nucleotídica de un alga verde que codifica una secuencia aminoacídica con al menos un 50% de identidad con la secuencia SEQ ID NO: 1.

13. Célula según cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12 que comprende una secuencia nucleotídica que codifica la secuencia aminoacídica SEQ ID NO: 1.

14. Planta que comprende la célula según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13.

15. Planta según la reivindicación 14 que pertenece a la especie Arabidopsis thaliana.

16. Planta según la reivindicación 14 que pertenece a la especie Solanum lycopersicum.

17. Polen, semilla, propágulo, progenie o parte de la planta que procede de cualquiera de las plantas según las reivindicaciones 14 a 16.

18. Método para la obtención de la célula según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende: