PLANTAS QUE TIENEN CARACTERISTICAS DE CRECIMIENTO MEJORADAS Y METODO PARA LA ELABORACION DE LAS MISMAS.

Un método para mejorar las características de crecimiento de una planta seleccionadas de una o más entre:

un incremento en el área, un incremento del número de panículas, un incremento en altura, un incremento en el número de semillas, un incremento en el número de semillas llenas, un incremento en el peso total de las semillas, un incremento en el peso de mil granos (TKW) y un incremento en el índice de cosecha, dicho método comprendiendo un incremento en la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica a una proteína CDK de tipo B por medio de la introducción y expresión en una planta de una construcción genética que comprende un ácido nucleico para CDK de tipo B que codifica una proteína CDK de tipo B que contiene: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T

Plantas que tienen características de crecimiento mejoradas y método para la elaboración de las mismas.

La presente invención se relaciona generalmente con el campo de la biología molecular y se relaciona con un método para mejorar las características de crecimiento de las plantas. Más específicamente, la presente invención se relaciona con un método para mejorar las características de crecimiento de una planta incrementando la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica una proteína CDK (quinasa dependiente de la ciclina) tipo B por medio de la introducción y expresión en una planta de una construcción genética que contiene un ácido nucleico para CDK tipo B que codifica una proteína CDK tipo B que comprende: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de activación del bucle T. La presente invención también se relaciona con plantas obtenidas por medio de los métodos de la invención, cuyas plantas han mejorado las características de crecimiento con relación a las plantas correspondientes de tipo silvestre.

La población mundial siempre en crecimiento y la disminución de la oferta de tierras cultivables y disponibles para la agricultura estimulan la investigación agrícola con miras a mejorar la eficiencia de la agricultura. El medio convencional para realizar mejoras hortícolas y en los cultivos utiliza técnicas selectivas de reproducción para identificar plantas que tengan características deseables. Sin embargo, tales técnicas selectivas de reproducción tienen varios inconvenientes, especialmente que esas técnicas son típicamente de mano de obra intensiva y resultan en plantas que a menudo contienen componentes genéticos heterogéneos que no siempre terminan en el paso del rasgo deseado a partir de las plantas madre. Los avances en biología molecular le han permitido a la humanidad modificar el germoplasma de plantas y animales. La modificación por ingeniería genética de plantas implica el aislamiento y la manipulación de material genético (típicamente en la forma de ADN o ARN) y la posterior introducción de ese material genético en una planta. Tal tecnología tiene la capacidad de suministrar cultivos o plantas que tienen diferentes rasgos hortícolas, agronómicos o económicos mejorados. Una característica de interés económico particular es la productividad. Normalmente se defina la productividad como la producción medible de valor económico de un cultivo. Esto se puede definir en términos de cantidad y/o de calidad. La productividad depende directamente de varios factores, por ejemplo del número y tamaño de los órganos, de la arquitectura de la planta (por ejemplo, del número de ramificaciones), de la producción de semilla y más. El desarrollo de raíces, la ingesta de nutrientes y la tolerancia al estrés son también factores importantes en la determinación de la productividad. Los tipos de estrés típicos a los cuales están sometidos las plantas incluyen estrés ambiental (abiótico) (tal como el estrés por temperatura causado por temperaturas atípicas altas o bajas; estrés causado por deficiencia e nutrientes; estrés causado por deficiencia de agua (sequía) y estrés biótico (que puede ser impuesto a las plantas por otras plantas (malas hierbas), plagas de animales y patógenos). Se puede incrementar la productividad de un cultivo no solamente por medio de la optimización de uno de los factores anteriormente mencionados, sino también por medio de la modificación de los mecanismos inherentes al crecimiento de una planta.

El mecanismo inherente de crecimiento de una planta reside en una secuencia altamente ordenada de eventos colectivamente conocidos como el ciclo celular. La progresión a través del ciclo celular es fundamental para el crecimiento y desarrollo de todos los organismos multicelulares y es crucial para la proliferación celular. Los componentes principales del ciclo celular son altamente conservados en levaduras, mamíferos y plantas. El ciclo celular típicamente se divide en las siguientes fases secuenciales: G0 - G1 - S - G2 - M. La replicación o síntesis del ADN generalmente tiene lugar durante la fase S (S es para síntesis de ADN) y la segregación mitótica de los cromosomas ocurre durante la fase M (la M es para mitosis), con fases de intervención vacías, G1 (durante las cuales crecen las células antes de la replicación del ADN) y G2 (un período después de la replicación del ADN durante el cual se prepara la célula para la división). La división celular se completa después de la citoquinesis, la última etapa de la fase M. Las células que han salido el ciclo celular y que se han vuelto inactivas se dice que están en la fase G0. Las células en esta fase pueden ser estimuladas para entrar nuevamente al ciclo celular en la fase G1. La G en G1, G2 y G0 significa vacío. La finalización del proceso del ciclo celular permite que cada célula hija reciba durante la división celular una copia completa del genoma de los progenitores.

La división celular está controlada por dos eventos principales del ciclo celular, a saber, la iniciación de la síntesis del ADN y la iniciación de la mitosis. Cada transición a cada uno de estos eventos claves está controlada por un puesto de control representado por complejos específicos de proteína (involucrados en la replicación y en la división del ADN). La expresión de los genes, necesaria para la síntesis del ADN en el límite entre G1/S está regulada por la familia E2F de factores de transcripción en células de plantas y de mamíferos (La Thangue, 1994 (Curr. Opin. Cell Biol. 6 (3), 443 - 450); Muller y colaboradores, 2001 (Genes Dev. 15 (3), 267 - 285); De Veylder y colaboradores, 2002 (EMBO J. 21 (6), 1360 - 1368)). La entrada en el ciclo celular es regulada/activada por un complejo E2F/Rb que integra señales y permite la activación de la transcripción de los genes del ciclo celular. La transición entre las diferentes fases del ciclo celular, y por lo tanto el progreso a través del ciclo celular, está conducido por la formación y la activación de diferentes proteínas quinasas heterodiméricas de serina/treonina, generalmente denominadas como quinasas dependientes de la ciclina (CDK). Un prerrequisito para la actividad de estas quinasas es la asociación física con una ciclina específica, siendo muy dependiente el momento de la activación de la expresión de la ciclina. El enlazamiento de la ciclina induce cambios en la conformación en el lóbulo N-terminal de la CDK de asociación y contribuye a la localización y especificidad del sustrato del complejo. Las CDK monoméricas se activan cuando están asociadas con ciclinas y así tienen actividad de quinasa. Los niveles de proteína ciclina fluctúan en el ciclo celular y representan por lo tanto un factor principal en la determinación del momento de la activación de la CDK. La activación periódica de estos complejos que contienen ciclinas y CDK durante el ciclo celular media la regulación temporal de las transiciones del ciclo celular (puestos de control). Otros factores que regulan la actividad de la CDK incluyen inhibidores de CDK (los CKl o ICK, KIP, CIP, INKS), quinasas que activan CDK (las CAK), una CDK fosfatasa (Cdc25) y una subunidad CDK (CKS) (Mironov y colaboradores, 1999 (Plant Cell 11 (4), 509 - 522); Reed 1996 (Progressin Cell cycle Research 2, 15 - 27)).

En plantas, se han estudiado hasta ahora dos clases principales de CDK, conocidas como CDK de tipo A y de tipo B. Las CDK de tipo A regulan tanto las transiciones de G1 a S como de G2 a M, mientras que las CDK de tipo B parecen controlar únicamente el puesto de control de G2 a M (Hemerly y colaboradores, 1995 (EMBO J. 14 (16), 3925 - 3936); Magyar y colaboradores, 1997 (Plant Cell 9 (2), 223 - 235); Porceddu y colaboradores, 2001 (J. Biol. Chem. 276 (39) 36354 - 36360)). Además, se ha reportado la presencia de las CDK de tipo C y de las quinasas que activan CDK (las CAK) (Magyar y colaboradores, 1997 (Plant Cell 9 (2), 223 - 235); Umeda y colaboradores, 1998 (Proc Natl Acad Sci USA. 95 (9), 5021 - 5026.; Joubes y colaboradores, 2001 (Plant Physiol. 126 (4), 1403 - 1415)), al igual que la presencia de las CDK de tipo D, tipo E y tipo F (Vandepoele y colaboradores, 2002 (Plant Cell 14 (4), 903 - 916)).

La habilidad para influir sobre el ciclo celular en una planta, y para modificar por lo tanto diferentes características de crecimiento de una planta, tendrían muchas aplicaciones en áreas tales como mejoramiento de cultivos, reproducción de plantas, producción de plantas ornamentales, arboricultura, horticultura, silvicultura,...

1. Un método para mejorar las características de crecimiento de una planta seleccionadas de una o más entre: un incremento en el área, un incremento del número de panículas, un incremento en altura, un incremento en el número de semillas, un incremento en el número de semillas llenas, un incremento en el peso total de las semillas, un incremento en el peso de mil granos (TKW) y un incremento en el índice de cosecha, dicho método comprendiendo un incremento en la expresión en una planta de un ácido nucleico que codifica a una proteína CDK de tipo B por medio de la introducción y expresión en una planta de una construcción genética que comprende un ácido nucleico para CDK de tipo B que codifica una proteína CDK de tipo B que contiene: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T.

2. Un método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde dicha CDK de tipo B se deriva de una fuente de una planta, alga u hongo.

3. Un método de acuerdo a la reivindicación 2, donde dicha CDK de tipo B derivada de una planta es preferiblemente de una planta dicotiledónea, preferiblemente adicionalmente de la familia Brassicaceae, preferiblemente la secuencia de ácido nucleico es de Arabidopsis thaliana.

4. Un método de acuerdo a las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicha CDK de tipo B es una CDK de tipo B clase 1, preferiblemente una CDK B1;1 de Arabidopsis thaliana o una CDK B1;2 de Arabidopsis thaliana.

5. Un método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones, en donde dicha CDK de tipo B es una CDK de tipo B clase 2, preferiblemente una CDK B2;2 de Arabidopsis thaliana.

6. Un método de acuerdo a la reivindicación 4, en donde dicho ácido nucleico para CDK B1;1 es como el representado por la SEQ ID NO: 1 o por una porción del mismo, o por una secuencia de ácido nucleico que hibrida con él, en donde dicha porción o secuencia de hibridación codifica una proteína CDK de tipo B que contiene: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T.

7. Un método de acuerdo a la reivindicación 4, en donde dicho ácido nucleico para CDK B1;2 es como el representado por la SEQ ID NO: 3 o por una porción del mismo, o por una secuencia de ácido nucleico que hibrida con él, en donde dicha porción o secuencia de hibridación codifica una proteína CDK de tipo B que contiene: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T.

8. Un método de acuerdo a la reivindicación 5, en donde dicho ácido nucleico para CDK B2;2 es como el representado por la SEQ ID NO: 5 o por una porción del mismo, o por una secuencia de ácido nucleico que hibrida con él, en donde dicha porción o secuencia de hibridación codifica una proteína CDK de tipo B que contiene: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T.

9. Un método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicha CDK de tipo B se selecciona entre

en donde dicha CDK de tipo B de (a), (b), (c), y (d) contienen cada una: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T.

10. Un método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 4, 6, 9, en donde la expresión de dicho ácido nucleico para CDK B1;1 está dirigida por un promotor preferido del tejido joven de expansión, preferiblemente donde dicho promotor es un promotor de beta expansina.

11. Un método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 4, 7, 9, en donde la expresión de dicho ácido nucleico para CDK B1;2 y en donde de dicho ácido nucleico para CDK B2;2 está dirigida por un promotor constitutivo, preferiblemente donde dicho promotor es un promotor GOS2.

12. Las plantas obtenidas por un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde dichas plantas contienen una construcción genética que comprende:

13. Una construcción que comprende:

14. Una construcción de acuerdo a la reivindicación 13, en donde dicho ácido nucleico de (a) es un ácido nucleico para CDK B1;2 como el representado por la SEQ ID NO: 3 o por una porción del mismo, o por una secuencia de ácido nucleico capaz de hibridar con él, cuyo pacido nucleico codifica una proteína CDK B1;2 como la representada por la SEQ ID NO: 4, o un homólogo, derivado o fragmento activo del mismo, donde dicha porción o secuencia de hibridación codifica una proteína CDK de tipo B que contiene: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T, y en donde dicho homólogo, derivado o fragmento activo comprende: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T.

15. Una construcción de acuerdo a la reivindicación 13, en donde dicho ácido nucleico de (a) es un ácido nucleico para CDK B2;2 como el representado por la SEQ ID NO: 5 o por una porción del mismo, o por una secuencia de ácido nucleico capaz de hibridar con él, cuyo pacido nucleico codifica una proteína CDK B2;2 como la representada por la SEQ ID NO: 6, o un homólogo, derivado o fragmento activo del mismo, donde dicha porción o secuencia de hibridación codifica una proteína CDK de tipo B que contiene: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T, y en donde dicho homólogo, derivado o fragmento activo comprende: (i) un motivo PPTALRE sin falta de coincidencias o con una falta de coincidencia en la posición 2 y/o en la 4 de izquierda a derecha; (ii) un dominio catalítico de quinasa; y (iii) un dominio de la quinasa para activación del bucle T.

16. Un método para la producción de una planta transgénica que tiene características mejoradas de crecimiento seleccionadas entre una cualquiera o más de: un incremento en el área, un incremento del número de panículas, un incremento en altura, un incremento en el número de semillas, un incremento en el número de semillas llenas, un incremento en el peso total de las semillas, un incremento en el peso de mil granos (TKW) y un incremento en el índice de cosecha, dicho método comprendiendo las etapas de:

17. Una planta transgénica que tiene características mejoradas de crecimiento seleccionadas entre una cualquiera o más de: un incremento en el área, un incremento del número de panículas, un incremento en altura, un incremento en el número de semillas, un incremento en el número de semillas llenas, un incremento en el peso total de las semillas, un incremento en el peso de mil granos (TKW) y un incremento en el índice de cosecha, teniendo dicha planta una mayor expresión de un ácido nucleico para CDK de tipo B que codifica una proteína CDK de tipo B con relación a las correspondientes plantas de tipo silvestre y cuya planta incluye una construcción de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15.

18. Una planta trangénica de acuerdo a la reivindicación 17, en donde dicha planta es una planta monocotiledónea.