PLANTAS QUE TIENEN CARACTERÍSTICAS DE CRECIMIENTO MODIFICADAS Y MÉTODO PARA PREPARAR LAS MISMAS.

Plantas que tienen características de crecimiento modificadas y método para preparar las mismas Campo de la invención La presente invención se refiere a un método para mejorar las características de crecimiento de plantas. Más específicamente, la presente invención se refiere a un método para mejorar la producción de semillas introduciendo y sobreexpresando un ácido nucleico que codifica para una GRUBX en una planta o célula vegetal y cultivando la planta o célula vegetal en condiciones que promueven el crecimiento de la planta. Dado el crecimiento constante de la población mundial, y la disminución del área de tierra disponible para la agricultura, sigue siendo un objetivo importante de la investigación agrícola mejorar la eficacia de la agricultura y aumentar la diversidad de plantas en la horticultura. Los medios convencionales para mejoras hortícolas y en cosechas utilizan técnicas de cría selectiva para identificar plantas que tienen características deseadas. Sin embargo, tales técnicas de cría selectiva tienen varios inconvenientes, concretamente que estas técnicas normalmente son laboriosas y dan como resultado plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre dan como resultado que se trasmita el rasgo deseado de las plantas originales. Además, las especies donadoras adecuadas para proporcionar un rasgo deseado pueden ser escasas. Los avances en biología molecular han permitido a la humanidad manipular el germoplasma de animales y plantas. La modificación por ingeniería genética de plantas conlleva el aislamiento y la manipulación del material genético (normalmente en forma de ADN o ARN) y la introducción posterior del material genético en una planta. Tal tecnología ha conducido al desarrollo de plantas que tienen diversos rasgos económicos, agronómicos u hortícolas mejorados. Rasgos de interés económico particular son características de crecimiento tales como alta producción. Producción se define normalmente como el producto medible de valor económico de un cultivo. Esto puede definirse en términos de cantidad y/o calidad. La producción de un cultivo se ve influida de manera adversa por el estrés típico al que se ven sometidos las plantas o los cultivos. Tales estreses incluyen estreses abióticos, tales como estreses de temperatura provocados por temperaturas altas o bajas atípicas; estreses provocados por deficiencia de nutrientes; estreses provocados por una falta de o exceso de agua (sequía, inundación), estreses provocados por productos químicos tales como fertilizantes o insecticidas. Los estreses típicos también incluyen estreses bióticos, que pueden imponerse a las plantas por otras plantas (malas hierbas, o los efectos de plantación de alta densidad), por plagas de animales (incluyendo estreses provocados por el pastoreo), y por patógenos. La producción de un cultivo no sólo puede aumentarse combatiendo uno o más de los estreses a los que se ve sometido el cultivo o la planta, sino que también puede aumentarse modificando los mecanismos de crecimiento inherentes de una planta. Los mecanismos de crecimiento inherentes de una planta se controlan a varios niveles y mediante diversos procesos metabólicos. Un proceso de este tipo es el control de los niveles de proteína en una célula mediante la degradación de proteínas mediada por ubiquitina. Ubiquitinación se refiere a una modificación de proteínas mediante conjugación a moléculas de ubiquitina. El término ubiquitinación a menudo se extiende a procesos que median la unión de proteínas de ubiquitina o de proteínas que imitan la función de la ubiquitina. La ubiquitinación es una herramienta versátil para que las células eucariotas controlen la estabilidad, función y la localización subcelular de las proteínas. Este mecanismo desempeña un papel central en degradación de proteínas, control del ciclo celular, respuestas al estrés, reparación del ADN, transducción de señales, regulación de la transcripción y tráfico vesicular. Puesto que la degradación de proteínas mediada por ubiquitina está en las bases de muchos procesos celulares, está altamente regulada y requiere alta especificidad de sustrato y amplia diversidad en efectores posteriores. Se conocen varias proteínas de unión a ubiquitina. Estas proteínas tienen a menudo una arquitectura de dominios modular. Por ejemplo, las proteínas de unión a ubiquitina combinan normalmente un dominio de unión a ubiquitina con un dominio de efector variable. Luego existen otras que no contienen un dominio de unión a ubiquitina, pero tiene una estructura terciaria similar a ubiquitina y por tanto pueden imitar ciertos aspectos de la ubiquitinación (dominios similares a ubiquitina). El número de dominios y motivos relacionados con ubiquitina presentes en ubiquitina y proteínas similares a ubiquitina está creciendo a medida que está disponible más información sobre secuencias del genoma. Algunos prototipos de esos dominios son por ejemplo UBA, UBD, UIM y UBX (véase por ejemplo la base de datos Pfam; Bateman et al., Nucleic Acids Research 30(1):276-280 (2002)). El dominio UBX es una secuencia de aproximadamente 80 residuos de aminoácido de longitud, es de función desconocida y está presente en proteínas de diversos organismos. La mayoría de estas proteínas pertenecen a una de cinco familias conservadas en la evolución mostradas a modo de ejemplo por las proteínas humanas FAF1, p47, Y33K, REP8 y UBXD1 (Buchberger et al. (2001) J. Mol. Biol. 307, 17-24; Carim-Todd et al. (2001) Biochim. Biophys. Acta 1517, 298-301). Normalmente, el dominio UBX se sitúa en el extremo C-terminal de una proteína. Las pruebas estructurales sugieren una función del dominio UBX en procesos relacionados con ubiquitina; en particular el dominio UBX puede estar implicado en interacciones proteína-proteína. Se pronostica habitualmente que proteínas que comprenden dominios UBX están presentes principalmente en el citoplasma, aunque también se han notificado otras localizaciones subcelulares. Por ejemplo, la fosforilación, que es una modificación de proteínas 2   específica usada para regular la actividad de muchas proteínas, se ha mostrado que también influye en el transporte al núcleo de FAF-1 (Olsen et al. (2003) FEBS Lett. 546, 218-222.). En resumen, se ha propuesto que proteínas que contienen UBX animales podrían estar implicadas en el aumento de la expresión de genes relacionados con apoptosis, ciclo celular o direccionamiento de proteínas para degradación. En Arabidopsis, planta cuyo genoma se ha secuenciado completamente, existen al menos 15 proteínas que contienen UBX. Pueden clasificarse según la similitud de secuencia en los grupos FAF1, p47, Y33K y UBXD1, sólo el grupo correspondiente a REP8 parece no estar presente en plantas (véase la figura 1). Como en el reino animal, los dominios UBX en proteínas vegetales están presentes en combinación con otros dominios, como por ejemplo SEP, G6PD, PUG o dedos de zinc. Se han descrito proteínas que contienen UBX y la estructura de dominios de estas proteínas (véase Buchberger (2002) Trends Cell Biol. 12, 216-221) y pueden identificarse mediante busqueda usando bases de datos especializadas tales como SMART (Schultz et al. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 5857-5864; Letunic et al. (2002) Nucleic Acid Res 30, 242-244). Los dominios PUG (en Peptide:N-Glicanasas and other supuesta nuclear UBX-domain-containing proteins; Doerks et al. (2002) Genome Research 12, 47-56) se producen conjuntamente en proteínas con dominios que son centrales para proteolisis mediada por ubiquitina, incluyendo dominios UBX (en mamíferos y plantas), UBA (en plantas) y UBC (en Plasmodium). Se cree que las proteínas que contienen PUG tales como PNGasas desempeñan un papel en la respuesta de proteínas no plegadas, un sistema de vigilancia de control de calidad del retículo endoplasmático (RE) que distingue proteínas aberrantes de proteínas correctamente plegadas. En algunos casos, se ha mostrado que estas proteínas mal plegadas y/o no plegdas se degradan mediante un denominado mecanismo de degradación asociado al RE, que implica el sistema ubiquitina-proteasoma (Suzuki et al. (2000) J. Cell Biol. 149, 1039-1052). También están presentes formas divergentes de dominios PUG en cinasas del tipo IRE1p que se sabe que funcionan en los estadios iniciales de la respuesta de proteínas no plegadas (Shamu y Walter (1996) EMBO J. 15, 3028-3039). Una proteína de Arabidopsis recientemente caracterizada que comprende un dominio UBX es PUX1 (Rancour et al. (2004) J. Biol. Chem., publicación en línea 10.1074/jbc.M405498200). PUX1 es un gen único en Arabidopsis y probablemente se expresa de manera ubicua en plantas. Se mostró que la proteína era un inhibidor no competitivo de la ATPasa CDC48 de tipo AAA. PUX1 se asocia a través de su dominio UBX con... [Seguir leyendo]

1. Método para mejorar la producción de semillas de una planta con respecto a plantas de tipo natural correspondientes, comprendiendo dicho método: - introducir y sobreexpresar en una planta o célula vegetal una secuencia de ácido nucleico aislada que codifica para una proteína GRUBX, seleccionándose dicha secuencia de ácido nucleico del grupo: - una secuencia de ácido nucleico tal como se representa por una cualquiera de SEQ ID NO:1, 3, 6; - un ácido nucleico que codifica para un polipéptido tal como se representa por una cualquiera de SEQ ID NO: 2, 4, 7; - un ácido nucleico que codifica para un polipéptido que tiene al menos el 80% de identidad de secuencia con una cualquiera de SEQ ID NO: 2, 4, 7, teniendo dicho polipéptido acción reguladora de ubiquitina dentro de la ruta de ubiquitinación - cultivar la planta o célula vegetal en condiciones que promueven el crecimiento de la planta. 2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho ácido nucleico se deriva de un organismo eucariota, preferiblemente de una planta. 3. Método según la reivindicación 2, en el que dicho ácido nucleico se deriva de una planta dicotiledónea, preferiblemente de la familia Solanaceae, más preferiblemente de Nicotiana tabacum. 4. Método según la reivindicación 2, en el que dicho ácido nucleico se deriva de una planta monocotiledónea, preferiblemente de la familia Poaceae, más preferiblemente de Oryza sativa. 5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la expresión de dicho ácido nucleico que codifica para una proteína GRUBX esta dirigida por un promotor preferido en semillas, preferiblemente un promotor de prolamina. 6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho aumento de la producción de semillas comprende uno o más de (i) aumento de la biomasa de semillas, (ii) aumento del número total de semillas, (iii) aumento del número de semillas llenas, (iv) aumento del tamaño de semilla, (v) aumento del volumen de semilla, (vi) aumento del índice de cosecha, y (vii) aumento del peso de mil granos, todo con respecto a plantas de tipo natural correspondientes. 7. Uso de una secuencia de ácido nucleico aislada que codifica para una proteína GRUBX, seleccionándose dicha secuencia de ácido nucleico del grupo: - una secuencia de ácido nucleico tal como se representa por una cualquiera de SEQ ID NO:1, 3, 6; - un ácido nucleico que codifica para un polipéptido tal como se representa por una cualquiera de SEQ ID NO: 2, 4, 7; - un ácido nucleico que codifica para un polipéptido que tiene al menos el 80% de identidad de secuencia con respecto a una cualquiera de SEQ ID NO: 2, 4, 7, teniendo dicho polipéptido acción reguladora de ubiquitina dentro de la ruta de ubiquitinación, en el aumento de la producción de semillas de una planta con respecto a plantas de tipo natural correspondientes.   26   27   28   29     31   32   33   34