Plantas que tienen rasgos relacionados con producción mejorada y un método para elaborarlas.

Un método para aumentar la producción de semilla en plantas con relación a plantas de control,

que comprendeaumentar la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido similar a bHLH11 bajo elcontrol de un promotor constitutivo de fuerza media, en donde dicho polipéptido similar a bHLH-11 comprende undominio de Hélice-Bucle-Hélice, y uno o más de los siguientes motivos:

(i) Motivo 1 (SEQ ID NO: 246);

(ii) Motivo 2 (SEQ ID NO: 247);

(iii) Motivo 3 (SEQ ID NO: 248);

(iv) Motivo 4 (SEQ ID NO: 249);

(v) Motivo 5 (SEQ ID NO: 250);

(vi) Motivo 6 (SEQ ID NO: 251);

(vii) Motivo 7 (SEQ ID NO: 252).

Plantas que tienen rasgos relacionados con producción mejorada y un método para elaborarlas La presente invención se relaciona de manera general con el campo de la biología molecular y se relaciona con un método para aumentar la producción de semilla en plantas al aumentar la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica una proteína similar a bHLH11 (Hélice-Bucle-Hélice 11 básica) bajo el control de un promotor constitutivo de fuerza media. La presente invención también se relaciona con plantas que tienen expresión aumentada de un ácido nucleico que codifica una proteína similar a bHLH11, cuyas plantas han aumentado la producción de semilla en relación con las plantas tipo natural correspondientes u otras plantas de control. La invención también proporciona construcciones útiles en los métodos de la invención.

La cada vez mayor población mundial y la disminución de suministro de tierra arable disponible para investigación de combustibles agrícolas hacia el aumento de la eficacia de la agricultura. Los medios convencionales para mejoras de cultivo y hortícolas utilizan técnicas de siembra selectivas para identificar plantas que tienen características deseables. Sin embargo, dichas técnicas de siembra selectiva tienen diversos inconvenientes, a saber que estas técnicas tienen normalmente mano de obra intensiva y resultan en plantas que contienen frecuentemente componentes genéticos heterogéneos que no siempre pueden resultar en el rasgo deseable que se transmite de plantas progenitoras. 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 del material genético (normalmente en la forma de ADN o ARN) y la introducción posterior 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 interés económico particular es el aumento de la producción. La producción se define normalmente como el producto medible de valor económico de un cultivo. Esto se puede definir en términos de cantidad y/o calidad. La producción depende directamente de diversos factores, por ejemplo, el número y tamaño de los órganos, la arquitectura de la planta (por ejemplo, el número de ramas) , producción de semilla, senescencia de hoja y más. El

desarrollo de raíz, absorción de nutrientes, tolerancia al estrés y el vigor temprano también pueden ser factores importantes en la determinación de la producción. Por lo tanto optimizar los factores mencionados anteriormente puede contribuir a aumentar la producción del cultivo.

La producción de semilla es un rasgo particularmente importante, debido a que las semillas de muchas plantas son importantes para la nutrición humana y animal. Los cultivos tal como maíz, arroz, trigo, canola y soja representa más 30 de la mitad de la absorción calórica humana total, si a través del consumo directo de las semillas por sí mismas o a través del consumo de productos cárnicos aumentan las semillas procesadas. También son una fuente de azúcares, aceites y muchos tipos de metabolitos utilizados en procesos industriales. Las semillas contienen un embrión (la fuente de nuevos brotes y raíces) y un endospermo (la fuente de nutrientes para el crecimiento de embriones durante germinación y durante el crecimiento temprano de las plántulas) . El desarrollo de una semilla implica muchos genes, y requiere la transferencia de los metabolitos desde las raíces, hojas y tallos en la semilla que crece. 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. Mejorar el vigor temprano es un objetivo importante de programas de siembra de arroz modernos en cultivos de arroz templados y tropicales. Las raíces 40 largas son importantes para el anclaje adecuado al suelo en arroz sembrado en agua. Cuando el arroz se siembra directamente en campos inundados, y cuando las plantas pueden emerger rápidamente a través del agua, se asocian brotes grandes con vigor. Cuando se practica siembra con perforación, los mesocotilos y coleoptilos más grandes son importantes para la buena emergencia de semilla. La capacidad para diseñar el vigor temprano en plantas sería de gran importancia en la agricultura. Por ejemplo, el pobre vigor temprano ha sido una limitación para 45 la introducción de híbridos de maíz (Zea mays L.) con base en germoplasma del cinturón de maíz en al Atlántico Europeo.

Un rasgo importante adicional es aquel de tolerancia mejorada al estrés abiótico. El estrés abiótico es la causa principal de pérdidas de cultivo alrededor del mundo, reduciendo las producciones promedio para la mayoría de plantas de cultivo principales en más de 50 % (Wang et al., Plant (2003) 218: 1-14) . El estrés abiótico puede ser

provocado por sequía, salinidad, temperaturas extremas, 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 alrededor del mundo y permitiría la cosecha de cultivos durante condiciones adversas y en territorios cuando la cosecha de cultivos no pueda ser posible de otra forma.

Por lo tanto se puede aumentar la producción del cultivo al optimizar uno de los factores mencionados 55 anteriormente.

Dependiendo del uso final, la modificación de ciertos rasgos de producción puede estar favorecida sobre otros. Por ejemplo para aplicaciones tal como forraje o producción de madera, o fuente de bio-combustible, puede ser deseable un aumento en las partes vegetativas de una planta, y para aplicaciones tal como harina, almidón o producción de aceite, puede ser particularmente deseable el aumento en los parámetros de semilla. Incluso entre los parámetros de semilla, algunos pueden estar favorecidos sobre otros, dependiendo de la aplicación. Diversos mecanismos pueden contribuir a aumentar la producción de semilla, ya sea que esté en la forma de tamaño de semilla aumentado o número de semilla aumentado.

Un método para aumentar la producción (la producción de semilla 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 implicados en el crecimiento de la planta o en los mecanismos de defensa.

De forma sorprendente, ahora se ha encontrado que aumentar la expresión de un ácido nucleico que codifica una proteína similar a bHLH11 (Hélice-Bucle-Hélice 11 básico) , cuyo ácido nucleico está bajo el control de un promotor constitutivo de fuerza media, da plantas que tienen producción de semilla aumentada con relación a plantas de control.

De acuerdo con una realización, se proporciona un método para aumentar la producción de semilla en plantas con relación a plantas de control, que comprende aumentar la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica una proteína similar a bHLH11 (Hélice-Bucle-Hélice 11 básico) cuyo ácido nucleico está bajo el control de un promotor constitutivo de fuerza media.

Antecedentes

Proteína similar a bHLH11 (Hélice-Bucle-Hélice 11 básica)

Los factores de transcripción se definen usualmente como proteínas que muestran la unión de ADN específica de secuencia y que son capaces de activar y/o reprimir la transcripción. La familia del factor de transcripción HéliceBucle-Hélice básica es una de las familias más grandes de los factores de transcripción que se han caracterizado en Arabidopsis thaliana (Toledo-Ortiz et al., Plant Cell 15, 1749-1770, 2003; Bailey et al., Plant Cell 15, 2497-2501, 2003) y en arroz (Li et al Plant Physiol. 141, 1167-1184, 2006) . La característica distintiva de la familia del factor de transcripción bHLH es la presencia de un dominio bipartito que consiste de aproximadamente 60 aminoácidos. El dominio bipartito está comprendido de una región básica de unión de ADN, que se une a un cuadro E de hexanucleótido consensus y dos hélices a separadas por una región de bucle variable, el terminal C ubicado del dominio básico. Las dos hélices a promueven la dimerización, que permite la formación de homo- y heterodímeros entre diferentes miembros de la familia. Aunque el dominio bHLH se conserva evolutivamente, existe poca similitud de secuencia entre subtipos más allá del dominio. Li et al. (2006) clasificó los factores de transcripción de Arabidopsis bHLH y arroz en 22 subfamilias, con base en la secuencia... [Seguir leyendo]

1. Un método para aumentar la producción de semilla en plantas con relación a plantas de control, que comprende aumentar la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica un polipéptido similar a bHLH11 bajo el control de un promotor constitutivo de fuerza media, en donde dicho polipéptido similar a bHLH-11 comprende un dominio de Hélice-Bucle-Hélice, y uno o más de los siguientes motivos:

(i) Motivo 1 (SEQ ID NO: 246) ;

(ii) Motivo 2 (SEQ ID NO: 247) ;

(iii) Motivo 3 (SEQ ID NO: 248) ;

(iv) Motivo 4 (SEQ ID NO: 249) ; 10 (v) Motivo 5 (SEQ ID NO: 250) ;

(vi) Motivo 6 (SEQ ID NO: 251) ;

(vii) Motivo 7 (SEQ ID NO: 252) .

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho aumento en la expresión se efectúa al introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido similar a bHLH11.

3. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde dicho ácido nucleico que codifica un polipéptido similar a bHLH11 codifica una cualquiera de las proteínas enumeradas en la Tabla E1 o es una parte de dicho ácido nucleico capaz de hibridar con dicho ácido nucleico.

4. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde dicha secuencia de ácidos nucleicos codifica un ortólogo o parálogo de cualquiera de las proteínas dadas en la Tabla E1.

5. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicha producción de semilla aumentada se obtiene bajo condiciones de cero estrés.

6. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde dicho promotor constitutivo de fuerza media es un promotor GOS2, preferiblemente un promotor GOS2 de arroz.

7. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde dicho ácido nucleico que codifica un

polipéptido similar a bHLH11 es de origen de planta, preferiblemente de una planta monocotiledónea, adicionalmente preferiblemente de la familia de las Poáceas, más preferiblemente del género Triticum, más preferiblemente de Triticum aestivum.

8. Planta o parte de la misma, que incluye semillas, que se pueden obtener mediante un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde dicha planta o parte de la misma comprende un ácido nucleico 30 recombinante que codifica un polipéptido similar a bHLH11 como se define en la reivindicación 1.

9. Construcción que comprende:

(i) ácido nucleico que codifica un polipéptido similar a bHLH11 como se define en la reivindicación 1;

(ii) Una o más secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de ácidos nucleicos de (i) , en

donde dicha una o más secuencias de control comprenden un promotor constitutivo de fuerza media; y 35 opcionalmente

(iii) Una secuencia de terminación de transcripción.

10. Construcción de acuerdo con la reivindicación 9, en donde dicho promotor constitutivo de fuerza media es un promotor GOS2, preferiblemente un promotor GOS2 de arroz.

11. Uso de una construcción de acuerdo con la reivindicación 9 o 10 en un método para elaborar plantas que tienen 40 producción de semilla aumentada con relación a plantas de control.

12. Planta, parte de planta o célula de planta transformada con una construcción de acuerdo con la reivindicación 9

o 10.

13. Método para la producción de una planta transgénica que tiene producción de semilla aumentada con relación a plantas de control, que comprende:

(i) introducir y expresar en una planta un ácido nucleico que codifica un polipéptido similar a bHLH11 como se define en la reivindicación 1, en donde dicho ácido nucleico está bajo el control de un promotor constitutivo de fuerza media; y

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

14. Planta transgénica que tiene producción de semilla aumentada, con relación a plantas de control, que resulta de la expresión aumentada de un ácido nucleico que codifica un polipéptido similar a bHLH11 como se define en la reivindicación 1, en donde dicho ácido nucleico está bajo el control de un promotor constitutivo de fuerza media, o una célula de planta transgénica derivada de dicha planta transgénica.

15. Planta transgénica de acuerdo con la reivindicación 8, 12 o 14, o a célula de planta transgénica derivada de la misma, en donde dicha planta es una planta de cultivo o monocotiledónea o un cereal, tal como arroz, maíz, trigo, 15 cebada, mijo, centeno, triticale, sorgo escanda, espelta, secale, escaña, teff, sorgo y avena.

16. Partes cosechables de una planta de acuerdo con la reivindicación 15 que comprende una construcción de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en donde dichas partes cosechables son preferiblemente semillas.

17. Uso de un ácido nucleico que codifica un polipéptido similar a bHLH11 como se define en la reivindicación 1, en

donde dicho ácido nucleico está bajo el control de un promotor constitutivo de fuerza media para aumentar la 20 producción de semilla en plantas, con relación a plantas de control.

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