PLANTAS QUE TIENEN RENDIMIENTO DE SEMILLAS AUMENTADO Y MÉTODO PARA PREPARAR LAS MISMAS.

Método para aumentar el rendimiento de semillas en plantas hechas crecer en condiciones de crecimiento normales con respecto a plantas control,

que comprende

(i) transformar una planta, una parte de planta o una célula vegetal con un constructo que comprende un ácido nucleico de DnaJ de tipo I exógeno que codifica para un polipéptido DnaJ de tipo I que comprende un motivo CaaX en su extremo carboxilo terminal y comprende adicionalmente, desde el extremo amino terminal hasta el extremo carboxilo terminal: (i) un dominio J con referencia de InterPro IPR001623; (ii) una región de dominio G/F de aproximadamente 30 residuos de aminoácidos, rico en glicina (G) y fenilalanina (F); (iii) un dominio de dedo de zinc rico en Cys que contiene cuatro repeticiones de CXXCXGXG, en el que X representa un residuo cargado o polar (referencia de InterPro IPR001305); y (iv) un dominio carboxilo terminal (CTD; referencia de InterPro IPR002939),

(ii) expresar dicho ácido nucleico; y

(iii) en el que dicho polipéptido DnaJ de tipo I tiene una ubicación subcelular citosólica.

Plantas que tienen rendimiento de semillas aumentado y método para preparar las mismas.

La presente invención se refiere en general al campo de la biología molecular y se refiere a un método para aumentar el rendimiento de semillas, en plantas hechas crecer en condiciones de crecimiento normales con respecto a plantas control. Más específicamente, la presente invención se refiere a un método para aumentar el rendimiento de semillas en plantas hechas crecer en condiciones de crecimiento normales, que comprende

(i) transformar una planta, una parte de planta o una célula vegetal con un constructo que comprende un ácido nucleico de DnaJ de tipo I exógeno que codifica para un polipéptido DnaJ de tipo I que comprende un motivo CaaX en su extremo carboxilo terminal y comprende adicionalmente, desde el extremo amino terminal hasta el extremo carboxilo terminal: (i) un dominio J con referencia de InterPro IPR001623; (ii) una región de dominio G/F de aproximadamente 30 residuos de aminoácidos, rico en glicina (G) y fenilalanina (F) ; (iii) un dominio de dedo de zinc rico en Cys que contiene cuatro repeticiones de CXXCXGXG, en el que X representa un residuo cargado o polar (referencia de InterPro IPR001305) ; y (iv) un dominio carboxilo terminal (CTD; referencia de InterPro IPR002939) ,

(ii) expresar dicho ácido nucleico; y

(iii) en el que dicho polipéptido DnaJ de tipo I tiene una ubicación subcelular citosólica.

La presente invención también se refiere a plantas transgénicas que tienen preferentemente actividad aumentada en el citosol de un polipéptido similar a DnaJ de tipo I o un homólogo del mismo, plantas que tienen rendimiento de semillas aumentado cuando se hacen crecer en condiciones de crecimiento normales con respecto a plantas control hechas crecer en condiciones comparables y que comprenden el constructo según la reivindicación 8. La invención también proporciona constructos según la reivindicación 8 que son útiles en los métodos de la invención.

La población mundial en aumento constante y el suministro cada vez más limitado de la tierra cultivable disponible para la agricultura incentiva la investigación agrícola hacia la mejora de la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para las mejoras en la hortícultura y los cultivos utilizan técnicas de reproducción selectiva para identificar plantas que tengan características deseables. Sin embargo, tales técnicas de reproducción selectiva tienen varias desventajas, concretamente que estas técnicas normalmente requieren mucho trabajo y dan como resultado plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre pueden dar como resultado que se transmita el rasgo deseable desde las plantas progenitoras. Los avances en biología molecular han permitido a la humanidad modificar el germoplasma de animales y plantas. La ingeniería genética de plantas implica el aislamiento y la manipulación del material genético (normalmente en forma de ADN o ARN) y la posterior introducción de este material genético en una planta. Tal tecnología tiene la capacidad de suministrar cultivos o plantas que tienen diversos rasgos económicos, agronómicos u hortícolas mejorados. Un rasgo de interés económico particular es el rendimiento. El rendimiento se define normalmente como los productos medibles de valor económico de un cultivo. Esto puede definirse en cuanto a la cantidad y/o a la calidad. El rendimiento depende directamente de varios factores, por ejemplo, el número y el tamaño de los órganos, la arquitectura vegetal (por ejemplo, el número de ramas) , la producción de semillas, etc. El desarrollo de la raíz, la captación de nutrientes y la tolerancia al estrés también pueden ser factores importantes en la determinación del rendimiento. La optimización de uno de los factores mencionados anteriormente puede por tanto aumentar el rendimiento del cultivo. Además, las semillas de plantas son una fuente importante de nutrición humana y animal. Cultivos tales como maíz, arroz, trigo, canola y soja representan más de la mitad de la ingestión calórica humana total, ya sea a través del consumo directo de las propias semillas o a través del consumo de productos cárnicos criados con semillas procesadas. También son fuente de azúcares, aceites y muchas clases de metabolitos usados en procesos industriales. Las semillas contienen un embrión, fuente de nuevos brotes y raíces tras la germinación, y un endospermo, fuente de nutrientes para el crecimiento del embrión, durante la germinación y crecimiento temprano de las plántulas. El desarrollo de una semilla implica muchos genes, y requiere la transferencia de metabolitos desde las raíces, las hojas y los tallos a la semilla en crecimiento. El endospermo, en particular, asimila los precursores metabólicos de polímeros de hidratos de carbono, aceite y proteínas y los sintetiza en macromoléculas de almacenamiento para rellenar el grano. La capacidad de aumentar el rendimiento de semillas de plantas, ya sea a través del índice de cosecha aumentado, peso de mil granos, número de semillas, biomasa de semillas, desarrollo de semillas, llenado de semillas aumentados o cualquier otro rasgo relacionado con las semillas tendría muchas aplicaciones en la agricultura, e incluso usos no agrícolas uses tales como en la producción biotecnológica de sustancias tales como productos farmacéuticos, anticuerpos o vacunas.

En la actualidad se ha encontrado que preferentemente el aumento de la actividad en el citosol de una célula vegetal de un polipéptido similar a DnaJ de tipo I proporciona plantas hechas crecer en condiciones de crecimiento normales con rendimiento de semillas aumentado con respecto a plantas control hechas crecer en condiciones comparables.

DnaJ es una co-chaperona molecular de la familia Hsp40 (proteína de choque térmico 40) . Hsp40 actúa conjuntamente con la chaperona proteína de choque térmico 70 (Hsp70, también denominada DnaK) y la cochaperona factor de intercambio de nucleótidos GrpE para facilitar diferentes aspectos del metabolismo celular de proteínas que incluyen ensamblaje en el ribosoma, translocación de proteínas, plegamiento y desplegamiento de proteínas, supresión de la agregación de polipéptidos y señalización celular (Walid (2001) Curr Protein Peptide Sci 2: 227-244) . DnaJ estimula que Hsp70 hidrolice el ATP, una etapa clave en la unión estable de un sustrato a Hsp70. Además, la propia DnaJ también tiene funciones moleculares de chaperona dado que se ha demostrado que se une a cadenas nacientes en sistemas de traducción in vitro y evita la agregación de polipéptido desnaturalizados (Laufen et al. (2001) Proc Natl Acad Sci USA 96: 5452-5457) . Los miembros de la familia DnaJ se han identificado en una variedad de organismos (tanto en procariotas como en eucariotas) y en una variedad de compartimentos celulares, tales como citosol, mitocondria, peroxisoma, glioxisoma, retículo endoplasmático y estroma de cloroplasto. Dentro de un organismo, múltiples Hsp40 pueden interaccionar con una única Hsp70 para generar pares de Hsp70:Hsp40 lo que facilita numerosas reacciones en el metabolismo celular de proteínas.

Todas las proteínas DnaJ se definen por la presencia de un dominio denominado “J”, dominio que consiste en aproximadamente 70 aminoácidos, ubicados habitualmente en el extremo amino terminal de la proteínas, y por la presencia del tripéptido HPD altamente conservado en el centro del dominio J (referencia de InterPro IPR001623; Zdobnov et al., (2002) 18 (8) : 1149-50) ; El dominio “J”, que consiste en cuatro hélices alfa, interacciona con las proteínas Hsp70. En el genoma de Arabidopsis thaliana, al menos se han identificado 89 proteínas que comprenden el dominio J (Miernyk (2001) Cell Stress & Chaperones) . Hasta la fecha se han identificado 18 proteínas Hsp70.

Las proteínas DnaJ se han clasificado adicionalmente en tipo I, tipo II y tipo III.

Las proteínas de dominio DnaJ (o proteínas DnaJ) de tipo I (hasta la fecha son al menos 8 en Arabidopsis; Miernyk (2001) Cell Stress & Chaperone 6 (3) : 209-218) , comprenden (desde el extremo amino terminal hasta el extremo carboxilo terminal) los dominios identificados dentro de la proteína DnaJ arquetipo tal como se caracterizó primero en Escherichia coli:

1) una región de dominio G/F de aproximadamente 30 residuos de aminoácidos, rico en glicina (G) y fenilalanina (F) , que se ha propuesto que regula la especificidad por el polipéptido diana;

2) un dominio de dedo de zinc rico en Cys que contiene cuatro repeticiones de CXXCXGXG, en el que X representa un residuo... [Seguir leyendo]

1. Método para aumentar el rendimiento de semillas en plantas hechas crecer en condiciones de crecimiento normales con respecto a plantas control, que comprende

(i) transformar una planta, una parte de planta o una célula vegetal con un constructo que comprende un ácido nucleico de DnaJ de tipo I exógeno que codifica para un polipéptido DnaJ de tipo I que comprende un motivo CaaX en su extremo carboxilo terminal y comprende adicionalmente, desde el extremo amino terminal hasta el extremo carboxilo terminal: (i) un dominio J con referencia de InterPro IPR001623; (ii) una región de dominio G/F de aproximadamente 30 residuos de aminoácidos, rico en glicina (G) y fenilalanina (F) ; (iii) un dominio de dedo de zinc rico en Cys que contiene cuatro repeticiones de CXXCXGXG, en el que X representa un residuo cargado o polar (referencia de InterPro IPR001305) ; y (iv) un dominio carboxilo terminal (CTD; referencia de InterPro IPR002939) ,

(ii) expresar dicho ácido nucleico; y

(iii) en el que dicho polipéptido DnaJ de tipo I tiene una ubicación subcelular citosólica.

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho polipéptido DnaJ de tipo I tiene, en orden creciente de preferencia, una identidad de al menos el 75%, 80%, 85%, 90% o 95% con SEQ ID NO: 2.

3. Método según las reivindicaciones 1 a 2, en el que dicho ácido nucleico de DnaJ de tipo I es de origen procariota

o eucariota, preferiblemente de origen eucariota, más preferiblemente dicho ácido nucleico de DnaJ de tipo I es de origen vegetal tal como una planta monocotiledónea, preferiblemente de la familia Poaceae, más preferiblemente el ácido nucleico es de Or y za sativa.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho ácido nucleico de DnaJ de tipo I está operativamente unido a un promotor específico de semilla.

5. Método según la reivindicación 4, en el que dicho promotor específico de semilla es un promotor específico de endospermo.

6. Método según la reivindicación 5, en el que dicho promotor específico de endospermo es un promotor RP6 de prolamina de arroz.

7. Método según la reivindicación 1, en el que dicho rendimiento de semillas aumentado es un índice de cosecha aumentado.

8. Constructo que comprende:

(i) un ácido nucleico que codifica para un polipéptido DnaJ de tipo I según la reivindicación 1; y

(ii) una o más secuencias de control que pueden dirigir la expresión de la secuencia de ácido nucleico de (i) en una semilla de planta y que comprenden un promotor RP6 de prolamina de arroz; y opcionalmente

(iii) una secuencia de terminación de la transcripción.

9. Planta transgénica que tiene rendimiento de semillas aumentado en condiciones de crecimiento normales con respecto a plantas control, comprendiendo dicha planta transgénica un constructo según la reivindicación 8.

10. Planta transgénica según la reivindicación 9, en la que dicha planta es una planta monocotiledónea, tal como caña de azúcar o en la que la planta es un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, avena o sorgo.