Plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento y un método para hacer los mismos.

Un método para aumentar el rendimiento de semillas y/o aumentar la biomasa en plantas en relación conplantas de control,

que comprende aumentar la expresión en una planta de un ácido nucleico que codificaun polipéptido LBD al introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido LBDque comprende un dominio DUF260 y uno o más de los siguientes motivos:

(i) Motivo 1: MSCNGCRXLRKGCX (SEQ ID NO: 5),

(ii) Motivo 2: QXXATXFXAKFXGR (SEQ ID NO: 6),

(iii) Motivo 3: FXSLLXEAXG (SEQ ID NO: 7).

Plantas que tienen rasgos mejorados relacionados con el rendimiento y un método para hacer los mismos La presente invención se relaciona de manera general con el campo de la biología molecular y se refiere a un método para aumentar el rendimiento de semillas y/o aumentar la biomasa en plantas al aumentar la expresión enuna planta de un ácido nucleico que codifica un dominio LOB que comprende proteína (LOB: Límites de Órgano Lateral por sus siglas en inglés) , aquí abreviado como polipéptido LBD. La presente invención también se refiere a plantas que tienen aumento de expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido LBD como se define adelante, cuyas plantas han aumentado el rendimiento de semillas y/o aumentado la biomasa en relación con plantas de tipo silvestre correspondientes u otras plantas de control. La invención también proporciona ácidos nucleicos LBD y polipéptidos LBD así como también construcciones útiles en los métodos de la invención.

El aumento de la población mundial y el suministro reducido de la tierra cultivable disponible para agricultura estimulan la investigación para aumentar la eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para mejoras en cultivos y hortícolas utilizan técnicas de reproducción selectiva para identificar plantas con características deseables. Sin embargo, dichas técnicas de reproducción selectivas tienen diversos inconvenientes, a saber, que estas técnicas tienen normalmente mano de obra intensa y resultan en plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre pueden resultar en el rasgo deseable que se pasa desde la planta progenitora. Los avances en biología molecular han permitido a la humanidad modificar el germoplasma de animales y plantas. La ingeniería genética de las plantas implica el aislamiento y manipulación de material genético (normalmente en la forma de ADN o ARN) y la posterior introducción de ese material genético en una planta. Dicha tecnología tiene la capacidad de suministrar cultivos o plantas que tienen diversos rasgos económicos, agronómicos u hortícolas mejorados.

Un rasgo de particular interés económico es el aumento de rendimiento. El rendimiento se define normalmente como el producto medible de valor económico de un cultivo. Esto se puede definir en términos de cantidad y/o calidad. El rendimiento depende directamente de diversos factores, por ejemplo, el número y tamaño de los órganos, arquitectura de la planta (por ejemplo, el número de ramas) , producción de semillas, senescencia de las hojas y más. El desarrollo de las raíces, absorción de nutrientes, tolerancia al estrés y vigor temprano también pueden ser factores importantes en determinar el rendimiento. La optimización de los factores mencionados anteriormente puede por lo tanto contribuir a aumentar el rendimiento de los cultivos.

El rendimiento de semillas es un rasgo particularmente importante, debido a que las semillas de muchas plantas son importantes para la nutrición humana y animal. Los cultivos tales como maíz, arroz, trigo, canola y soja representan la mitad de la absorción calórica humana total, ya sea a través del consumo directo de las semillas en sí mismas o a través del consumo de productos de harina que surgen de semillas procesadas. También son una fuente de azúcares, aceites y muchas clases de metabolitos utilizados en los procesos industriales. Las semillas contienen un embrión (la fuente de nuevos brotes y raíces) y un endospermo (la fuente de nutrientes para el crecimiento del embrión durante germinación y durante crecimiento temprano de plántulas) . El desarrollo de una semilla involucra muchos genes, y requiere la transferencia de metabolitos desde las raíces, hojas y tallos en el crecimiento de semilla. El endospermo, en particular, asimila los precursores metabólicos de los carbohidratos, aceites y proteínas y los sintetiza en macromoléculas de almacenamiento para llenar el grano.

Otro rasgo importante para muchos cultivos es el vigor temprano. El vigor temprano mejorado es un objetivo importante de los programas modernos de reproducción de arroz en cultivos de arroz de zona tropical y templada. Las raíces largas son importantes para el anclaje al suelo adecuado en arroz sembrado en agua. Cuando el arroz se siembra directamente en campos inundados, y cuando las plantas deben emerger rápidamente en agua, los brotes más largos se asocian con el vigor. Cuando se practica plántula por perforación, los mesocotilos y coleoptilos más largos son importantes para la buena emergencia de plántula. La capacidad de modificar por ingeniería el vigor temprano en plantas será de gran importancia en la agricultura. Por ejemplo, el pobre vigor temprano ha sido una limitación para la introducción de híbridos de maíz (Zea mays L.) con base en el germoplasma de Maíz en el Atlántico Europeo.

Un rasgo importante adicional es el de tolerancia al estrés abiótico mejorado. El estrés abiótico es una causa principal de la pérdida de cultivos en el mundo, reduciendo los cultivos promedio para la mayoría de las plantas de cultivo en más del 50% (Wang et al., Plant (2003) 218: 1-14) . El estrés abiótico puede ser provocado por sequía, salinidad, extremos de temperatura, toxicidad química y estrés oxidativo. La capacidad de mejorar la tolerancia de la planta al estrés abiótico sería de gran ventaja económica para los granjeros en el todo el mundo y permitiría la siembra de cultivos durante condiciones adversas y en territorios donde no puede ser posible de otra forma la siembra de cultivos.

Por lo tanto, se puede aumentar el rendimiento de las cosecha al optimizar uno de los factores mencionados anteriormente.

Dependiendo del uso final, la modificación de ciertos rasgos de rendimiento puede ser favorable sobre otros. Por ejemplo para aplicaciones tales como producción de forraje o madera, o recursos de biocombustible, puede ser deseable un aumento en las partes vegetativas de una planta, y para aplicaciones tales como producción de harinas, almidón o aceite, puede ser particularmente deseable un aumento en los parámetros de semilla. Incluso entre los parámetros de semilla, algunos pueden ser favorables sobre otros, dependiendo de la aplicación. Diversos mecanismos pueden contribuir a aumentar el rendimiento de semillas, ya sea que esté en la forma de aumento de tamaño de semilla o aumento de número de semillas.

Un método para aumentar el rendimiento (rendimiento de semillas y/o biomasa) en plantas puede ser a través de la modificación de los mecanismos de crecimiento inherentes de una planta, tal como el ciclo celular o diversas rutas de señalización involucradas en el crecimiento de planta o en los mecanismos de defensa.

De forma sorprendente, ahora se ha encontrado que modular la expresión de un ácido nucleico que codifica un dominio LOB que comprende proteína (LOB: Límites de órgano Lateral) , aquí abreviado como polipéptido LBD, proporciona plantas que tienen rendimiento de semillas y/o aumento de biomasa en relación con plantas de control.

De acuerdo con una realización, se proporciona un método para aumentar el rendimiento de semillas y/o biomasa de plantas en relación con plantas de control, que comprende aumentar la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un dominio LOB que comprende proteína (LOB: Límites de Órgano Lateral) , aquí abreviado como polipéptido LBD.

Antecedentes

Dominio LOB que comprende proteína (LOB: Límites de Órgano Lateral)

Las proteínas LBD (o proteínas de dominio LOB) todas comparten un dominio conservado en la región de terminal N, conocida como el dominio LOB. Las proteínas de dominio LOB (Shuai et al., Plant Physiol. 129, 747-761, 2002) se encuentran en diversas especies de plantas y constituyen una familia de genes grande: la Arabidopsis se reporta por poseer más de 40 genes que codifican proteínas de dominio LOB, por lo menos 35 genes se encuentran en el arroz y por lo menos 15 genes en el maíz. Los polipéptidos LBD pueden ser reguladores de los factores de transcripción (entre los que se encuentran los factores de transcripción KNOX) y se postulan para cumplir una función en panícula y espiga que se ramifica en el maíz (Bortiri et al., Plant Cell 18, 574-587, 2006) , la formación de raíces adventicias (Liu et al., Plant J. 43, 47-56, 2005; Inukai et al., Plant Cell 17, 1387-1396, 2005) , proliferación del gametofito femenino (Evans et al., Plant Cell 19, 46-62, 2007) , patrón próximo distal en pétalos (Chalfun-Junior et al., Plant Mol. Biol. 57, 559-575, 2005) ; morfología y venación de hojas (Iwakawa et al., Plant Cell Physiol. 43, 467-478, 2002) . Yang et al. (Molecular Phylogenetics and Evolution 39, 248-262, 2006) discriminada... [Seguir leyendo]

1. Un método para aumentar el rendimiento de semillas y/o aumentar la biomasa en plantas en relación con plantas de control, que comprende aumentar la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido LBD al introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido LBD

que comprende un dominio DUF260 y uno o más de los siguientes motivos:

(i) Motivo 1: MSCNGCRXLRKGCX (SEQ ID NO: 5) ,

(ii) Motivo 2: QXXATXFXAKFXGR (SEQ ID NO: 6) ,

(iii) Motivo 3: FXSLLXEAXG (SEQ ID NO: 7) .

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido LBD codifica una cualquiera de las proteínas enumeradas en la Tabla A1 o es una porción de dicho un ácido nucleico, o un ácido nucleico capaz de hibridar bajo condiciones rigurosas con dicho un ácido nucleico, en donde dicha porción es por lo menos 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000 de nucleótidos consecutivos en longitud.

3. El método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde dicha secuencia de ácidos 15 nucleicos codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las proteínas dadas en la Tabla A1.

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho aumento de rendimiento de semillas y/o biomasa se obtienen bajo condiciones de no estrés.

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho aumento de rendimiento de semillas y/o biomasa se obtienen bajo condiciones de deficiencia de nitrógeno.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicho ácido nucleico se liga operablemente a un promotor constitutivo.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dicho promotor constitutivo es un promotor GOS2.

8. El método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido LBD es de origen de planta, preferiblemente de una planta dicotiledónea, adicional y

preferiblemente de la familia Brassicaceae, más preferiblemente del gen Arabidopsis, más preferiblemente de Arabidopsis thaliana.

9. Una molécula aislada de ácido nucleico que comprende una cualquiera de las siguientes características:

i) un ácido nucleico representado por la SEQ ID NO: 69;

(ii) un ácido nucleico que es complementario a la SEQ ID NO dado en (i) ;

(iii) un ácido nucleico que codifica un polipéptido LBD que tiene por lo menos 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o más de identidad de secuencia con la SEQ ID NO: 70;

(iv) un ácido nucleico capaz de hibridar bajo condiciones rigurosas a uno cualquiera de los ácidos nucleicos dados en (i) , (ii) o (iii) anteriormente.

10. Un polipéptido LBD aislado que comprende:

(i) una secuencia de aminoácidos que tiene por lo menos 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% o 100% de identidad de secuencia con la secuencia de aminoácidos dada en la SEQ ID NO: 70.

11. Planta o parte de la misma, que incluye semillas, que se pueden obtener mediante un método como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicha planta o parte de las misma comprende un ácido nucleico recombinante que codifica un polipéptido LBD introducido en dicha planta y en donde dicha planta se selecciona de transformantes homocigotos y en donde dicho polipéptido LBD comprende un dominio DUF260 y uno o más de los siguientes motivos:

(i) Motivo 1: MSCNGCRXLRKGCX (SEQ ID NO: 5) ,

(ii) Motivo 2: QXXATXFXAKFXGR (SEQ ID NO: 6) ,

(iii) Motivo 3: FXSLLXEAXG (SEQ ID NO: 7) .

12. Construcción que comprende:

(i) ácido nucleico que codifica un polipéptido LBD como se define en la reivindicación 1 o 10;

(ii) una o más secuencias de control capaces de conducir la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos de (a) ; y opcionalmente (iii) una secuencia de terminación de transcripción.

13. Construcción de acuerdo con la reivindicación 12, en donde una de dichas secuencias de control es un promotor GOS2.

14. Uso de una construcción de acuerdo con la reivindicación 12 o 13 en un método para hacer plantas que tienen aumento de biomasa y/o aumento de rendimiento de semillas en relación con plantas de control.

15. Planta, parte de planta o célula de planta transformada con una construcción de acuerdo con la reivindicación 12 o 13.

16. Método para la producción de una planta transgénica que tiene aumento de biomasa y/o aumento de 15 rendimiento de semillas en relación con plantas de control, que comprende:

(i) introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido LBD como se define en la reivindicación 1 o 10; y

(ii) cultivar la célula de planta bajo condiciones que promueven el crecimiento y desarrollo de la planta.

17. Planta transgénica que tiene aumento de biomasa y/o aumento de rendimiento de semillas, en relación con plantas de control, que resultan de la aumento de expresión de un ácido nucleico que codifica un polipéptido LBD como se define en la reivindicación 1 o 10 introducido en dicha planta, o una célula de planta transgénica derivada de dicha planta transgénica, y en donde dicha planta se selecciona de transformantes homocigotos.

18. Planta transgénica de acuerdo con la reivindicación 11, 15 o 17, o una célula de planta transgénica derivada de la misma, en donde dicha planta es un cultivo o una monocotiledónea o un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, cebada, mijo, centeno, triticale, sorgo y avena.

19. Partes cosechadas de una planta de acuerdo con la reivindicación 17, en donde dichas partes cosechadas son preferiblemente biomasa de brote y/o semillas y en donde dichas partes cosechadas comprenden una construcción de acuerdo con la reivindicación 12 o 13.

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