Plantas que tienen un aumento de características relacionadas con el rendimiento y un método para elaboración de las mismas.

Un método para incrementar las características relacionadas con el rendimiento de semillas bajo condiciones decultivo normales,

condiciones de cultivo reducidas en nitrógeno y/o condiciones de cultivo con disponibilidadreducida de nutrientes en plantas de arroz con relación a las plantas que sirven como control,

que comprende incrementar la expresión en una planta de arroz de una secuencia de ácido nucleico que codifica elpolipéptido que incrementa el rendimiento 19/20 localizado en el núcleo con el motivo AT-hook (AHL 19/20),en donde se logra el incremento de la expresión por medio de la introducción y expresión en una planta de un ácidonucleico que codifica un polipéptido AHL 19/20, y

en donde dicho polipéptido AHL 19/20 comprende un dominio que tiene al menos 80% o más identidad de secuenciade aminoácidos con un Dominio Conservado (DC) como el representado por la SEQ IS NO: 36,

y opcionalmente seleccionar plantas de arroz que tienen más características relacionadas con el rendimiento desemillas,

dicha característica relacionada con el rendimiento de semillas es una o más de: (i) aumento del número de florespor panícula; (ii) aumento del peso total de las semillas por planta; (iii) aumento del número de semillas llenas; o (iv)aumento de índice de cosecha.

Plantas que tienen un aumento de caracteristicas relacionadas con el rendimiento y un metodo para elaboración de las mismas.

La presente invención se refere en general al campo de la biologia molecular y se relaciona con un metodo para incrementar diferentes caracteristicas de la planta relacionadas con el rendimiento, mediante el incremento de la expresión en una planta de una secuencia de acido nucleico que codifca un polipeptido que incrementa el rendimiento, por lo cual el polipeptido que incrementa el rendimiento es uno 19/20 localizado en el nucleo con el motivo AT-hook (AHL 19/20) . La presente invención tambien se relaciona con plantas que tienen una mayor expresión de una secuencia de acido nucleico que codifica dicho polipeptido que incrementa el rendimiento, en donde dichas plantas tienen mas caracteristicas relacionadas con el rendimiento con respecto a las plantas que sirven de control. La invención tambien provee construcciones utiles en los metodos de la invención.

La población mundial siempre en crecimiento y la oferta cada vez mas escasa de tierras cultivables disponibles para la agricultura impulsan la investigación para lograr una mayor eficiencia de la agricultura. Los medios convencionales para la mejora horticola y de los cultivos utilizan tecnicas selectivas de fitomejoramiento para identificar las plantas que tienen rasgos deseables. Sin embargo, dichas tecnicas selectivas de fitomejoramiento tiene varias desventajas, a saber, que estas tecnicas son tipicamente de trabajo intensivo y traen como resultado plantas que contienen a menudo componentes geneticos heterogeneos que no siempre resultan en la transmisión de la caracteristica deseable a partir de las plantas progenitoras. Los avances en biologia molecular le han permitido a la humanidad modificar el germoplasma de animales y de plantas. La modificación por ingenieria genetica de las plantas supone el aislamiento y manipulación de material genetico (tipicamente en la forma de ADN o ARN) y la posterior introducción de ese material genetico en una planta. Dicha tecnologia tiene la capacidad de proporcionar cultivos o plantas que tienen diferentes caracteristicas económicas, agronómicas u horticolas mejoradas.

Una caracteristica de particular interes económico es un mayor rendimiento. El rendimiento normalmente se define como la producción medible de valor económico de un cultivo. Esto puede ser definido en terminos de cantidad y/o de calidad. El rendimiento depende directamente de varios factores, por ejemplo, de la cantidad y tamafo de los órganos, de la arquitectura de la planta (por ejemplo, la cantidad de ramas) , de la producción de semillas, de la senectud de la hoja y mas. El desarrollo de la raiz, la captación de nutrientes, la tolerancia al estres y el vigor inicial tambien pueden ser factores importantes para determinar el rendimiento. Por lo tanto, la optimización de uno o mas de los factores mencionados anteriormente puede contribuir al incremento del rendimiento de los cultivos.

El rendimiento de semillas es una caracteristica particularmente importante, ya que las semillas de muchas plantas son importantes para la nutrición humana y animal. Cultivos tales como maiz, arroz, trigo, canola y soja dan cuenta de mas de la mitad de la ingesta total de calorias por parte de la humanidad, ya sea a traves del consumo directo de las semillas en si mismas o a traves del consumo de productos alimenticios producidos con semillas procesadas. Son ademas una fuente de azucares, aceites y muchas clases de metabolitos utilizados en procesos industriales. Las semillas contienen un embrión (la fuente de nuevos brotes y raices) y un endospermo (la fuente de nutrientes para el desarrollo del embrión durante la germinación y durante el desarrollo temprano de las plantulas) . El desarrollo de una semilla involucra muchos genes, y requiere de la transferencia de metabolitos a partir de las raices, hojas y tallos dentro de la semilla en desarrollo. El endospermo, en particular, asimila los precursores metabólicos de carbohidratos, aceites y proteinas y los sintetiza en macromoleculas de almacenamiento para llenar el grano.

El indice de cosecha, la relación del rendimiento de semillas con respecto al peso seco por encima del suelo, es relativamente estable bajo muchas condiciones ambientales y de este modo se puede obtener una muy buena correlación entre el tamafo de la planta y el rendimiento de granos (por ejemplo, Rebetzke et al., 2002, Crop Science 42: 739) . Estos procesos estan intrinsecamente enlazados porque la mayor parte de la biomasa del grano depende de la productividad fotosintetica presente o almacenada por parte de las hojas y el tallo de la planta (Gardener et al., 1985, Physiology of Crop Plants. lowa State University Press, paginas 68 - 73) . Por lo tanto, la selección del tamafo de la planta, incluso en etapas tempranas de desarrollo, ha sido utilizada como un indicador del rendimiento potencial futuro (por ejemplo, Tittonell et al., 2005, Agric Ecosys & Environ 105: 213) . Cuando se analiza el impacto de las diferencias geneticas sobre tolerancia al estres, la capacidad de estandarizar las propiedades del suelo, la temperatura, la disponibilidad de agua y de nutrientes y la intensidad de la luz es una ventaja intrinseca del invernadero o de los ambientes con camaras de crecimiento de plantas en comparación con el campo. Sin embargo, las limitaciones artificiales en el rendimiento debido a una pobre polinización provocada por la ausencia de viento o de insectos, o insuficiente espacio para la maduración de la raiz o el desarrollo del dosel, pueden restringir el uso de estos ambientes controlados para analizar las diferencias de rendimiento. Por lo tanto, las mediciones del tamafo de la planta en el desarrollo temprano, bajo condiciones estandar en una camara de crecimiento o invernadero, son practicas estandar para proporcionar una indicación de las ventajas potenciales de rendimiento genetico.

Otra caracteristica importante es aquella de la tolerancia mejorada al estres abiótico. El estres abiótico esa una de las causas principales de perdida de cultivos en el mundo, reduciendo los rendimientos promedio para la mayoria de las plantas de cultivo en mas del 50% ( (ang et al. (2003) Planta 218: 1 -14) . Los estreses abióticos pueden ser provocados por sequia, salinidad, extremos de temperaturas, toxicidad quimica, exceso o deficiencia de nutrientes (macroelementos y/o microelementos) , radiación y estres oxidativo. La capacidad de incrementar la tolerancia de una planta al estres abiótico seria una ventaja económica importante para los granjeros a nivel mundial y permitiria el cultivo de granos en condiciones adversas y en territorios donde el cultivo no puede ser posible de otro modo.

Otra caracteristica importante para muchos cultivos es el vigor inicial. La mejora del vigor inicial es un objetivo importante de los programas modernos de fitomejoramiento de arroz tanto en zonas de cultivo templadas como tropicales de arroz. Raices largas son importantes para el anclaje apropiado del suelo en arroz sembrado en agua. Cuando el arroz se siembra directamente en campos inundados, y donde las plantas deben emerger rapidamente a traves del agua, los brotes mas largos estan asociados con el vigor. Donde se practica el cultivo por medio de sembradoras, mesocotilos y coleoptilos mas largos son importantes para una buena aparición de las plantulas. La capacidad para modificar por ingenieria genetica el vigor inicial en las plantas seria de gran importancia en la agricultura. Por ejemplo, un pobre vigor inicial ha sido una limitación para la introducción de hibridos de maiz (Zea mays L.) con base en el germoplasma del Cinturón de Maiz en el Atlantico Europeo.

Otra caracteristica importante adicional es aquella de las caracteristicas mejoradas relacionadas con el rendimiento de plantas cultivadas bajo condiciones de estres abiótico. El estres abiótico esa una de las causas principales de perdida de cultivos en el mundo, reduciendo los rendimientos promedio para la mayoria de las plantas de cultivo en mas del 50% ( (ang et al. (2003) Planta 218: 1 -14) . Los estreses abióticos pueden ser provocados por sequia, salinidad, extremos de temperaturas, toxicidad quimica, exceso o carencia de nutrientes (macroelementos y/o microelementos) , radiación y estres oxidativo. La capacidad para mejorar las caracteristicas relacionadas con el rendimiento de plantas cultivadas bajo condiciones de estres abiótico seria una ventaja económica importante para los granjeros a nivel mundial y permitiria la siembra de cultivos en condiciones adversas y en territorios donde el cultivo no puede ser posible de otro modo.

Se puede incrementar por lo tanto el rendimiento de un cultivo por medio de la optimización de uno de los factores anteriormente mencionados.... [Seguir leyendo]

1. Un metodo para incrementar las caracteristicas relacionadas con el rendimiento de semillas bajo condiciones de cultivo normales, condiciones de cultivo reducidas en nitrógeno y/o condiciones de cultivo con disponibilidad reducida de nutrientes en plantas de arroz con relación a las plantas que sirven como control,

que comprende incrementar la expresión en una planta de arroz de una secuencia de acido nucleico que codifica el polipeptido que incrementa el rendimiento 19/20 localizado en el nucleo con el motivo AT-hook (AHL 19/20) ,

en donde se logra el incremento de la expresión por medio de la introducción y expresión en una planta de un acido nucleico que codifica un polipeptido AHL 19/20, y

en donde dicho polipeptido AHL 19/20 comprende un dominio que tiene al menos 80% o mas identidad de secuencia de aminoacidos con un Dominio Conservado (DC) como el representado por la SEQ lS NO: 36,

y opcionalmente seleccionar plantas de arroz que tienen mas caracteristicas relacionadas con el rendimiento de semillas,

dicha caracteristica relacionada con el rendimiento de semillas es una o mas de: (i) aumento del numero de flores por panicula; (ii) aumento del peso total de las semillas por planta; (iii) aumento del numero de semillas llenas; o (iv) aumento de indice de cosecha.

2. Un metodo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho polipeptido que incrementa el rendimiento tiene al menos 50% o mas identidad de secuencia de aminoacidos con el polipeptido AHL 19/20 como el representado por la SEQ lD NO: 2 o con cualquiera de las secuencias polipeptidicas suministradas en la Tabla A aqui.

3. Un metodo de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde dicha mayor expresión se logra por una cualquiera o mas de: marcación de la activación de ADN-T, TlLLlNG, o recombinación hom6loga.

4. Construcción que comprende:

(a) Una secuencia de acido nucleico que codifica una polipeptido que incrementa el rendimiento seleccionado del grupo que consiste de: un 19/20 localizado en el nucleo (AHL 19/20) con un motivo AT-hook como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2;

(b) una o mas secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de acido nucleico de (a) ; en donde dicha secuencia de control es un promotor GOS2 de arroz; y opcionalmente;

(c) una secuencia de terminación de la transcripción.

5. Una construcción de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la secuencia de acido nucleico esta operativamente enlazada a un promotor GOS2 de arroz como el representado por la SEQ lD NO: 35..

6. El uso de una construcción que comprende:

(a) Una secuencia de acido nucleico que codifica una polipeptido que incrementa el rendimiento seleccionado del grupo que consiste de: un 19/20 localizado en el nucleo (AHL 19/20) con un motivo AT-hook como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2;

(b) una o mas secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de acido nucleico de (a) ; y opcionalmente;

(c) una secuencia de terminación de la transcripción

en un metodo para elaborar plantas de arroz que tienen mas caracteristicas relacionadas con el rendimiento de semillas con relación a plantas que sirven de control bajo condiciones de cultivo normales, condiciones de cultivo reducidas en nitrógeno y/o condiciones de cultivo con disponibilidad reducida de nutrientes, cuyas caracteristicas relacionada con el rendimiento de semillas son una o mas de: (i) aumento del numero de flores por panicula; (ii) aumento del peso total de las semillas por planta; (iii) aumento del numero de semillas llenas; o (iv) aumento de indice de cosecha.

7. Planta de arroz, parte de la planta o celula de la planta de arroz, por lo cual la planta de arroz, parte de la planta o

celula de la planta de arroz es

(i) transformada con una construcción que comprende:

(a) una secuencia de acido nucleico que codifica un polipeptido que incrementa el rendimiento seleccionado del grupo que consiste de: un 19/20 localizado en el nucleo (AHL 19/20) con un motivo AT-hook como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 en done la secuencia de acido nucleico esta

(aa) operativamente enlazada con un promotor constitutivo; o (bb) operativamente enlazada con un promotor constitutivo de la planta; o

(cc) operativamente enlazada con un promotor GOS2; o (dd) operativamente enlazada con un promotor GOS2 de arroz como el representado por la SEQ lD NO: 35;

(b) una o mas secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de acido nucleico de (a) ; y opcionalmente;

(c) una secuencia de terminación de la transcripción o

(ii) se obtiene por medio de un metodo de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 2; por lo cual las partes de la planta o las celulas de la planta comprenden la construcción de acuerdo con el item (i) .

8. Un metodo para la producción de plantas de arroz transgenico que tienen mas caracteristicas relacionadas con el rendimiento de semillas con relación a plantas que sirven de control bajo condiciones de cultivo normales, condiciones de cultivo reducidas en nitrógeno y/o condiciones de cultivo con disponibilidad reducida de nutrientes, que comprende:

(i) la introducción y expresión en una planta de arroz, parte de una planta de arroz, o una celula de una planta de arroz, de una secuencia de acido nucleico que codifica un polipeptido para incrementar el rendimiento seleccionado del grupo que consiste de: uno 19/20 localizado en el nucleo con un motivo AT-hook (AHL 19/20) como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, bajo el control de un promotor constitutivo de una planta; y

(ii) el cultivo de la celula de la planta, parte de la planta de arroz, o la planta de arroz bajo condiciones que promuevan el crecimiento y desarrollo de la planta.

9. Partes cosechables de arroz que comprenden una secuencia de acido nucleico que codifica el polipeptido que incrementa el rendimiento 19/20 localizado en el nucleo con un motivo AT-hook (AHL 19/20) como se define en las reivindicaciones 1 o 2 de una planta de arroz de acuerdo con la reivindicación 7, en donde dichas partes cosechables son semillas y en donde dichas partes cosechables contienen una construcción que comprende:

(a) una secuencia de acido nucleico que codifica un polipeptido que incrementa el rendimiento seleccionado del grupo que consiste de: un 19/20 localizado en el nucleo (AHL 19/20) con un motivo AT-hook como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 en done la secuencia de acido nucleico esta (aa) operativamente enlazada con un promotor constitutivo; o (bb) operativamente enlazada con un promotor constitutivo de la planta; o

(cc) operativamente enlazada con un promotor GOS2; o (dd) operativamente enlazada con un promotor GOS2 de arroz como el representado por la SEQ lD NO: 35;

(b) una o mas secuencias de control capaces de dirigir la expresión de la secuencia de acido nucleico de (a) ; y opcionalmente;

(c) una secuencia de terminación de la transcripción

10. El uso de una secuencia de acido nucleico que codifica el polipeptido que incrementa el rendimiento 19/20 localizado en el nucleo con un motivo AT-hook (AHL 19/20) como se define en las reivindicaciones 1 o 2, en incrementar las caracteristicas relacionadas con el rendimiento de semillas bajo condiciones de cultivo normales,

condiciones de cultivo reducidas en nitrógeno y/o condiciones de cultivo con disponibilidad reducida de nutrientes en 5 plantas de arroz, que comprende una o mas de: (i) aumento del numero de flores por panicula; (ii) aumento del peso total de las semillas por planta; (iii) aumento del numero de semillas llenas; o (iv) aumento de indice de cosecha.

11. El metodo de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la secuencia de acido nucleico esta (a) operativamente enlazada con un promotor constitutivo; o (b) operativamente enlazada con un promotor constitutivo de la planta; o 10 (c) operativamente enlazada con un promotor GOS2; o (d) operativamente enlazada con un promotor GOS2 de arroz como el representado por la SEQ lD NO: 35.

FIGURA 1

FIGURA 2

FIGURA 3

FIGURA º

FIGURA º ºººººººººººººº

FIGURA º

FIGURA 5

FIGURA 7

FIGURA 9

FIGURA 8