Plantas que producen polen 2n.

Metodo para obtener una planta que produce polen 2n, en donde dicho metodo comprende la inhibicion en dichaplanta de una proteina de aqui en adelante denominada como proteina PS1,

en donde dicha proteina:

- comprende dentro de su region N-terminal (preferiblemente dentro de sus 300 aminoacidos N-terminales,mas preferiblemente dentro de sus 250 aminoacidos N-terminales, y aun mas preferiblemente dentro de sus200 aminoacidos N-terminales), un dominio que tiene al menos un 40%, y por orden creciente depreferencia, al menos un 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de identidad de secuencia, o almenos un 60%, y por orden creciente de preferencia, al menos, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% desimilitud de secuencia con el dominio FHA de la proteina AtPS1 (aminoacidos 64- 132 de SEQ ID NO: 1);

- comprende dentro de su region C-terminal (preferiblemente dentro de sus 350 aminoacidos C-terminales,mas preferiblemente dentro de sus 300 aminoacidos C-terminales, y aun mas preferiblemente dentro de sus250 aminoacidos C-terminales), un dominio que tiene al menos un 40%, y por orden creciente depreferencia, al menos un 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de identidad de secuencia, o almenos, y por orden creciente de preferencia, al menos, un 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de similitud desecuencia con el dominio PINc de la proteina AtPS1 (aminoacidos 1237-1389 de SEQ ID NO:1).

Plantas que producen polen 2n La invención hace referencia a plantas que producen polen 2n, y a su uso en la mejora vegetal.

La poliploidia es la condición de los organismos que tienen más de dos conjuntos de cromosomas. Ha jugado un papel dominante en la evolución, adaptación y especiación de diversos eucariotas, incluyendo hongos, insectos, anfibios, reptiles, peces y vertebrados (OTTO, Cell 131, 452-62, 2007) .

La poliploidia es particularmente prominente en plantas; se calcula que un 95% de helechos son poliploides y que casi todos los angiospermas han experimentado al menos una serie de duplicación genética completa durante el transcurso de su evolución (CUI, et al. Genome Res 16, 738-49, 2006) . Además, muchas plantas de cultivo importantes, tales como la patata, algodón, colza, alfalfa y trigo son actuales poliploides, mientras que otras, tales como el maíz, las habas de soja, y la col, mantienen los vestigios de eventos poliploides antiguos (GAUT & DOEBLEY, Proc Natl Acad Sci USA, 94, 6809-14, 1997; LYSAK et al., Genome Res 15, 516-25, 2005; SCHLUETER, et al. BMC Genomics, 8, 330, 2007) . Incluso las plantas con genomas pequeños, tales como la Arabidopsis thaliana, han tenido el impacto de la poliploidia (BLANC et al., Plant Cell 12, 1093-101, 2000) .

Los mecanismos responsables para la formación de poliploides en plantas todavía no se entienden muy bien. Sin embargo, hoy en día se cree que los gametos 2n son la vía más importante para la formación de poliploidia y que hacen que el flujo de genes ocurra desde los progenitores diploides hasta las nuevas especies poliploides. (BRETAGNOLLE & THOMPSON, New Phytologist 129, 1-22, 1995; RAMSEY & SCHEMSKE, Annual Reviews of Ecology and Systematics 29, 467-50 1, 1998) .

Los gametos 2n (también conocidos como gametos no reducidos o diplogametos) son gametos que tienen el número cromosómico somático en lugar del número cromosómico gametofítico. Se ha mostrado que son útiles para la mejora genética de varios cultivos (para su revisión, cfr. por ejemplo RAMANNA & JACOBSEN, Euphytica 133, 318, 2003) .

Dada su tremenda importancia en la evolución y agronomía, los gametos 2n han focalizado una atención considerable. (VEILLEUX, Plant Breeding Reviews 3, 252-288, 1985) y BRETAGNOLLE & THOMPSON (1995, citados anteriormente) han proporcionado un informe exhaustivo de las aberraciones meióticas que pueden generar diplogametos. Las anomalías citológicas mejor documentadas y descritas que conducen a la formación de gametos 2n, incluyen la citocinesis anómala, el salto de la primera o segunda división meiótica, o una geometría anómala del huso. La co-orientación de los husos de la segunda división (husos paralelos o husos fusionados) es quizás el más común de los mecanismos responsable de la formación de las esporas 2n, y es el mecanismo principal de la formación del polen 2n, y es el principal mecanismo de la formación del polen 2n en la patata (CARPUTO et al. Genetics 163, 287-94, 2003) . Además el modo de formación de gametos 2n tiene un impacto directo en su composición genética. Por ejemplo, los husos paralelos o fusionados conducen a gametos que son completamente heterocigotos hasta el primer entrecruzamiento en cada pareja de homólogos y que son por lo tanto genéticamente equivalentes a aquellos que se obtienen como resultado de la ausencia de la primera división (aparte de la segregación de cromátidas recombinantes más allá del primer entrecruzamiento) . Estos gametos son diferentes de aquellos que son el resultado de la citocinesis prematura o anómala que habitualmente contienen dos cromátidas hermanas de cada cromosoma, y que son por lo tanto genéticamente equivalentes a los gametos que se obtienen como resultado de la ausencia de la segunda división meiótica.

Aunque los factores medioambientales pueden afectar a la frecuencia de los gametos 2n, la capacidad para producir gametos 2n es hereditaria y tiene por lo tanto una fuerte base genética (RAMSEY & SCHEMSKE, 1998, citado anteriormente) . La determinación genética de la producción de polen 2n ha sido estudiada en detalle en diversas especies y habitualmente se ajustan a la segregación de un locus mayor en un fondo de variación poligénica. En la mayoría de los casos, se observó que la capacidad para formar gametos 2n estaba controlada por un alelo recesivo monogénico, mientras que la expresión de este fenotipo fue modulada por diversos locus diferentes (revisado en BRETAGNOLLE & THOMPSON, 1995 citado anteriormente) , y el entorno externo.

Hasta ahora, ninguno de los genes que contribuyen a la producción de gametos 2n ha sido identificado y caracterizado a nivel molecular, y esta carencia de información ha dificultado un uso más amplio de estos gametos en programas de mejora vegetal asistida por el hombre.

Los inventores han caracterizado hoy en día en el modelo vegetal Arabidopsis thaliana, un gen implicado en la formación de gametos 2n en plantas. Este gen será denominado de aquí en adelante AtPS1 (para los husos paralelos de Arabidopsis thaliana) . Los inventores han observado que la inactivación de AtPS1 genera esporas masculinas diploides, dando lugar a granos de polen diploides y a plantas triploides espontáneas en la progenie. La secuencia del gen AtPS1 de Arabidopsis thaliana, está disponible en la base de datos TAIR bajo el número de accesión AT1g34355. Este gen codifica una proteína de 1477 aa, cuya secuencia está representada en el listado de secuencias adjunto como SEQ ID NO: 1. El gen AtPS1 se conserva en plantas de mayor altura. Una búsqueda en la base de datos de secuencias permitió identificar ortólogos del AtPS1, por ejemplo en Populus trichocarpa (SEQ ID NO:2) , Or y za sativa (SEQ ID NO:3) , Vitis vinifera (SEQ ID NO:4) , Glycine max, (SEQ ID NO:5 y 6) Sorghum bicolour (SEQ ID NO:7) , Zea mays (SEQ ID NO:8) , (Solanum lycopersicum (SEQ ID NO:9) , Medicago truncatula (SEQ ID NO:10) , Solanum tuberosum (secuencia parcial representada como SEQ ID NO:11) , Helianthus_argophyllus (secuencia parcial representada como SEQ ID NO:12) , Malus x domestica (secuencia parcial representada como SEQ ID NO:13) , . y Triticum_aestivum (secuencia parcial representada como SEQ ID NO:14) . Estas proteínas portan dos dominios, un dominio PINc (InterPro: IPR006596) el cual se predice que juega un papel en la unión a nucleótido, que se encuentra potencialmente en las RNasas, y un dominio FHA (asociado a Forkhead) (InterPro:IPR000253) , un dominio de reconocimiento fosfopéptido presente en muchas proteínas reguladoras.

La invención por tanto proporciona un método para la obtención de una planta que produce polen 2n, en donde dicho método comprende la inhibición en dicha planta de una proteína denominada de aquí en adelante como proteína PS1, en donde dicha proteína:

- comprende dentro de su región N-terminal (preferiblemente dentro de sus 300 aminoácidos N-terminales, más preferiblemente dentro de sus 250 aminoácidos N-terminales, y aún más preferiblemente dentro de sus 200 aminoácidos N-terminales) , un dominio que tiene al menos un 40%, y en orden creciente de preferencia, al menos 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de identidad de secuencia, o al menos 60%, y por orden creciente de preferencia, al menos, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de similitud de secuencia con el dominio FHA de la proteína AtPS1 (aminoácidos 64-132 de SEQ ID NO: 1) ;

- comprende dentro de su región C-terminal (preferiblemente dentro de sus 350 aminoácidos C-terminales, más preferiblemente dentro de sus 300 aminoácidos C-terminales, y todavía más preferiblemente dentro de sus 250 aminoácidos C-terminales) , un dominio que tiene al menos un 40%, y por orden creciente de preferencia, al menos 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de identidad de secuencia, o al menos 60%, y por orden creciente de preferencia, al menos, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de similitud de secuencia con el dominio PINc de la proteína AtPS1 (aminoácidos 1237-1389 de SEQ ID NO: 1) .

A menos que se especifique de otro modo, los valores de similitud e identidad de la secuencia de proteínas proporcionada en la presente patente, se calculan utilizando el programa BLASTP aplicando parámetros por defecto. Los cálculos de similitud se llevan a cabo utilizando la matriz de puntuación BLOSUM62.

A modo de ejemplos no limitativos de proteínas PS1 representativas de varias familias de plantas, se puede citar, además del AtPS1 de SEQ ID NO: 1, la proteína PS1 de Populus trichocarpa de SEQ ID NO: 2, la proteína PS1 de Or y za sativa de SEQ ID NO: 3, la proteína PS1 de Vitis vinifera PS1 de SEQ ID NO:4, las proteínas PS1 de Glycine max de SEQ ID NO:5 y 6, la proteína PS1 de Sorghum bicolour de SEQ... [Seguir leyendo]

1. Método para obtener una planta que produce polen 2n, en donde dicho método comprende la inhibición en dicha planta de una proteína de aquí en adelante denominada como proteína PS1, en donde dicha proteína:

- comprende dentro de su región N-terminal (preferiblemente dentro de sus 300 aminoácidos N-terminales, más preferiblemente dentro de sus 250 aminoácidos N-terminales, y aún más preferiblemente dentro de sus 200 aminoácidos N-terminales) , un dominio que tiene al menos un 40%, y por orden creciente de preferencia, al menos un 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de identidad de secuencia, o al menos un 60%, y por orden creciente de preferencia, al menos, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de similitud de secuencia con el dominio FHA de la proteína AtPS1 (aminoácido.

6. 132 de SEQ ID NO: 1) ;

- comprende dentro de su región C-terminal (preferiblemente dentro de sus 350 aminoácidos C-terminales, más preferiblemente dentro de sus 300 aminoácidos C-terminales, y aún más preferiblemente dentro de sus 250 aminoácidos C-terminales) , un dominio que tiene al menos un 40%, y por orden creciente de preferencia, al menos un 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de identidad de secuencia, o al menos, y por orden creciente de preferencia, al menos, un 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 o 98% de similitud de secuencia con el dominio PINc de la proteína AtPS1 (aminoácidos 1237-1389 de SEQ ID NO:1) .

2. Método según la reivindicación 1, en donde la inhibición de dicha proteína se obtiene mediante mutagénesis del gen PS1 o de su promotor, y en donde se seleccionan los mutantes que han perdido parcial o totalmente la actividad de la proteína PS1.

3. Método según la reivindicación 1, en donde la inhibición de dicha proteína se obtiene mediante la expresión en dicha planta de un ARN de silenciamiento que selecciona como diana el gen que codifica dicha proteína.

4. Casete de expresión que comprende:

- un promotor funcional en una célula vegetal;

- un constructo de ADN seleccionado entre:

a) un constructo de ADN de 200 a 1000 pb, preferiblemente de 300 a 900 pb, que comprende un fragmento de un ADNc que codifica la proetína PS1, o de su complementario, o que tiene al menos un 95% de identidad, y por orden creciente de preferencia, al menos un 96%, 97%, 98%, o 99 % de identidad con dicho fragmento;

b) un constructo de ADN que es capaz, cuando se transcribe, de formar un ARN hairpin que selecciona como diana el gen PS1;

c) un constructo de ADN que es capaz, cuando se transcribe, de formar un amiARN que selecciona como diana el gen PS1;

donde dicha secuencia está situada bajo control transcripcional de dicho promotor.

5. Vector recombinante que comprende un casete de expresión según la reivindicación 4.

6. Planta transgénica que produce polen 2n, en donde dicha planta contiene un transgén que comprende un casete de expresión según la reivindicación 4.

7. Método para producir polen 2n, en donde dicho método comprende:

- obtener una planta que produce polen 2n, mediante un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3;

- cultivar dicha planta;

- recuperar el polen producido por dicha planta.